五、幕墻節(jié)能的現(xiàn)狀與未來(lái)展發(fā)展
珍貴的能源是人類社會(huì)得以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，能源危機(jī)的陰影一直籠罩著我們。從上世紀(jì)五、六十年代以來(lái)，臭氧層破壞、溫室效應(yīng)、酸雨等系列全球性環(huán)境問題日益突出。人們已逐步認(rèn)識(shí)到保護(hù)我們賴以生存的地球環(huán)境是關(guān)系到人類生死存亡的迫切任務(wù)。因此，節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境已成為當(dāng)前人類社會(huì)尋求可持續(xù)良性發(fā)展的主題之一。環(huán)保要求節(jié)能，節(jié)能促進(jìn)環(huán)保。建筑節(jié)能成為世界性潮流，在制造、使用過(guò)程中造成的地球環(huán)境負(fù)荷最小，有利于人類健康。它滿足可持續(xù)發(fā)展的需要，做到了發(fā)展與環(huán)境的統(tǒng)一。作為現(xiàn)代建筑的象征，玻璃幕墻在世界范圍內(nèi)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。外窗(含透明幕墻，采光頂)在內(nèi)的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)綜合考慮占建筑能耗的40%以上。所以，外窗(含透明幕墻，采光頂)的節(jié)能和環(huán)保問題顯得極為重要。
隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng)的需要，
建筑幕墻行業(yè)得到迅猛發(fā)展，建筑幕墻技術(shù)飛速進(jìn)步，各種新型建筑幕墻層出不窮，建筑幕墻正日益成為高技術(shù)含量的智能型產(chǎn)品，其節(jié)能環(huán)保技術(shù)取得了顯著進(jìn)步。
1、透明幕墻的功能
作為建筑物的一種外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，透明幕墻的功能要求主要有以下幾個(gè)方面：
(1)滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及安全性要求；
(2)控制熱量傳遞；
(3)控制空氣交換；
(4)控制日光照射；
(5)控制凝結(jié)水汽；
(6)控制雨水滲透；
(7)控制噪聲；
(8)控制火災(zāi)；
(9)建筑美學(xué)功能；
(10)滿足經(jīng)濟(jì)性要求。
幕墻的以上各個(gè)功能之間既相互獨(dú)立，又相互聯(lián)系，如對(duì)熱量傳遞的控制會(huì)涉及到對(duì)空氣交換（空氣
滲透性能）和日光照射（
太陽(yáng)輻射得熱）的控制，而對(duì)空氣交換的控制主要注重室內(nèi)環(huán)境的換氣，通風(fēng)要求，對(duì)日光照射的控制注重解決自然采光、視野通透、消除
眩光等問題。它們既相輔相成，又彼此矛盾甚至沖突。只有經(jīng)過(guò)對(duì)具體使用環(huán)境、影響因素的系統(tǒng)分析，對(duì)各功能要求進(jìn)行仔細(xì)的平衡、折衷，才有可能設(shè)計(jì)出最為適用的幕墻產(chǎn)品。每一個(gè)成功的幕墻工程從根本上講都是綜合折衷的產(chǎn)物。幕墻節(jié)能、環(huán)保性能的提高，主要是通過(guò)改善幕墻的熱量傳遞、空氣交換、日光照射、噪聲控制等功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在確保幕墻結(jié)構(gòu)的安全性以及其他物理性功能要求的同時(shí)，大力改善上述功能，可以為人們提供更舒適、更經(jīng)濟(jì)的工作環(huán)境和居住環(huán)境。
2、現(xiàn)階段的透明幕墻節(jié)能環(huán)保技術(shù)
從目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)外幕墻行業(yè)在節(jié)能方面的工作大都還停留在消極設(shè)防的設(shè)計(jì)思想階段，致力于提高玻璃幕墻的
隔熱保溫性能。現(xiàn)階段提高玻璃幕墻節(jié)能保溫性能的主要措施有：
(1)鍍膜玻璃、Low-E玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃等玻璃處理技術(shù)；
(2)鋁塑
復(fù)合材料、“斷熱橋”型材等高
熱阻材料應(yīng)用技術(shù)；
(3)減少開啟窗扇面積、提高
密封膠性能、改進(jìn)
節(jié)點(diǎn)密封性能等降低空氣滲透熱損失技術(shù)；
(4)采用百頁(yè)、
格柵等遮陽(yáng)設(shè)施，以減少太陽(yáng)
輻射得熱等。
以上各種保溫措施原理比較簡(jiǎn)單，實(shí)施也比較方便。采用這些技術(shù)的幕墻結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)由普通單層白玻璃幕墻的大于5W/(m2K)降到了3W/(m2K)以下。國(guó)內(nèi)外大量工程的多年應(yīng)用實(shí)踐表明，節(jié)能效果明顯，尤其是在高寒地區(qū)，如北歐、加拿大等地，該類技術(shù)趨于成熟，已經(jīng)成為幕墻工程的主流技術(shù)。該類技術(shù)在我國(guó)的北方地區(qū)得到應(yīng)用。
3、玻璃幕墻環(huán)保
節(jié)能技術(shù)最新進(jìn)展
目前國(guó)際上最新的玻璃幕墻節(jié)能環(huán)保思想追求設(shè)計(jì)功能的主動(dòng)性和積極性，變被動(dòng)設(shè)防為主動(dòng)利用能源。玻璃幕墻節(jié)能熱工設(shè)計(jì)的發(fā)展總趨向是：對(duì)于以采暖供熱為主的幕墻追求達(dá)到溫室效應(yīng)，對(duì)于以空調(diào)制冷為主的幕墻追求達(dá)到冷房效果。為了達(dá)成這種效果，近幾年來(lái)很多值得關(guān)注的幕墻節(jié)能新技術(shù)得到了發(fā)展。這主要體現(xiàn)在各種高性能幕墻玻璃和新穎幕墻結(jié)構(gòu)以及對(duì)
太陽(yáng)能的主動(dòng)利用等三個(gè)方面。
(1)新型
玻璃技術(shù)
近幾年出現(xiàn)的先進(jìn)玻璃環(huán)保、節(jié)能技術(shù)主要有：
陽(yáng)光輻射控制玻璃
這類技術(shù)通過(guò)改變玻璃的光學(xué)特性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能輻射的選擇性屏蔽或利用來(lái)達(dá)到環(huán)保節(jié)能效果，主要有：
光譜選擇透過(guò)性玻璃(Spectrally Selective Glazing)
該種技術(shù)實(shí)際上是Low-E玻璃、熱反射玻璃等技術(shù)的延伸。簡(jiǎn)單的講，它就是通過(guò)在玻璃表面覆蓋一層或幾層特殊材料涂層，使得玻璃對(duì)不同波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻射或者
熱輻射真有不同的
透過(guò)率。采用該技術(shù)，經(jīng)過(guò)細(xì)心“調(diào)制”，可以令玻璃具有滿足人們特定需要的透過(guò)特性。如可以使得太陽(yáng)輻射中的
可見光成分最大量的通過(guò)同時(shí)阻擋具有較高熱量的紫外線或者紅外線成分，從而最大限度的利用自然光照亮室內(nèi)，又把輻射的熱能阻擋在室外（或者室內(nèi)），于是從采光和制冷（或者采暖）兩方面同時(shí)起到了節(jié)能效果。也可以使用它相反的特性，阻擋可見光，透過(guò)熱量，從而適用于太陽(yáng)高度較低的高緯度地區(qū)以消除進(jìn)入室內(nèi)的眩光同時(shí)充分利用太陽(yáng)輻射熱來(lái)加溫室內(nèi)空氣。目前，國(guó)外光譜選擇透過(guò)性玻璃的
可見光透過(guò)率(Vision Transmittance)與太陽(yáng)輻射能透過(guò)率(Solar Heat Gain Coefficient)之比可達(dá)到2.0。
透過(guò)率可調(diào)玻璃(Switchable Glazing)
該種玻璃隨環(huán)境改變自身的透過(guò)特性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)輻射能量的有效控制，從而滿足節(jié)能要求。根據(jù)玻璃特性改變的機(jī)理不同，這種可調(diào)玻璃又可分為熱致
變色玻璃、
光致變色玻璃和
電致變色玻璃。所謂熱致變色就是玻璃隨著溫度升高而透過(guò)率降低，光致變色就是玻璃隨光強(qiáng)增大而透過(guò)率降低，電致變色則是當(dāng)有電流通過(guò)的時(shí)候玻璃透過(guò)率降低。以上過(guò)程都是可逆的。這其中，光致色變玻璃和電致色變玻璃尤為引起幕墻行業(yè)人士的關(guān)注，尤其是電致色變玻璃由于可以人為控制其改變的過(guò)程和程度，已經(jīng)在幕墻工程上得到實(shí)驗(yàn)性的應(yīng)用。目前，光致色變玻璃的可見光透過(guò)率可以在75%～25%的范圍內(nèi)變化，太陽(yáng)輻射能透過(guò)率的變動(dòng)范圍是53%～23%。而電致變色玻璃可以在5分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)可見光透過(guò)率67%～10%，太陽(yáng)輻射能透過(guò)率66%～10%的變化。
隔熱玻璃
近年來(lái)，在中空玻璃技術(shù)的基礎(chǔ)上，一些新型的隔熱玻璃不斷出現(xiàn)，主要有：
A．惰性氣體隔熱玻璃
通過(guò)在中空玻璃的空腔內(nèi)充入惰性氣體，可以得到更高隔熱性能的玻璃。目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了充氪氣的4-8-4-8-4三層中空玻璃，結(jié)合Low-E技術(shù)，它的傳熱系數(shù)可以達(dá)到0.7W/m2K。
B．
氣凝膠隔熱玻璃
氣
凝膠是一種多孔性的
硅酸鹽凝膠，95%（體積比）為空氣。由于它內(nèi)部的
氣泡十分細(xì)小(小于20mm)，所以具有良好的隔熱性能，同時(shí)又不會(huì)阻擋、折射光線（顆粒遠(yuǎn)小于可見光波長(zhǎng)），具有均勻透光的外觀。把這種氣凝膠注入中空玻璃的空腔，可以得到傳熱系數(shù)小于0.7W/m2K的隔熱玻璃組件。該種物質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間使用后的沉降現(xiàn)象是目前限制它大范圍商業(yè)應(yīng)用的主要因素。
C．
真空隔熱玻璃
通過(guò)把中空玻璃空腔里的空氣抽走，消除掉空腔內(nèi)部的
對(duì)流和
傳導(dǎo)傳熱，可以獲得更好的隔熱效果。這種玻璃的空腔很窄，一般為0.5～2.0mm，兩層玻璃之間用一些均勻分布的支柱分開。通過(guò)附加Low-E涂層改善其輻射特性，真空隔熱玻璃的傳熱系數(shù)已經(jīng)達(dá)到0.5W/m2K。這種隔熱玻璃相對(duì)于其他的隔熱玻璃而言，具有厚度上、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，但生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，中間小
立柱的存在也影響了它的外觀，在一定程度上限制了它在幕墻、門窗上的應(yīng)用。
隔聲玻璃
幕墻、門窗的隔聲
降噪性能無(wú)論對(duì)于創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境還是減少室內(nèi)噪聲對(duì)環(huán)境的污染來(lái)講都是至關(guān)重要的。目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了一種新型
PVB材料，使用該種PVB的
夾層玻璃的隔聲性能提高5～15dB。
自清潔玻璃
玻璃幕墻表面，尤其是采光、觀景部位的玻璃表面的積灰、水銹甚至是冷凝積水是一件令人頭疼的事情，需要經(jīng)常清洗。該問題的解決方法。通過(guò)在玻璃內(nèi)植入電熱
夾層，使用微弱電流就可以
加熱表面玻璃，從而防止冷凝現(xiàn)象。玻璃表面可以敷加不粘涂層，防止積灰；或者接觸反應(yīng)涂層。
玻璃幕墻在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中是
熱交換最活躍、最敏感的部位，其熱交換熱損失與
混凝土或磚混砌體相比，要大5～6倍，這就使它在節(jié)能技術(shù)方面受到越來(lái)越多的重視。
玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)發(fā)展動(dòng)向
玻璃幕墻熱工設(shè)計(jì)的發(fā)展趨向是：對(duì)于以采暖供熱為主的幕墻追求達(dá)到溫室效應(yīng)，對(duì)于以空調(diào)制冷為主的幕墻追求達(dá)到冷房效果，無(wú)論何種幕墻都將追求合理利用太陽(yáng)能。由
光電板系統(tǒng)和幕墻系統(tǒng)組成的
光電幕墻的應(yīng)用將是一個(gè)主動(dòng)利用太陽(yáng)能的發(fā)展方向。
歐美國(guó)家在建筑節(jié)能技術(shù)上更多地考慮合理利用太陽(yáng)能，熱通道換氣幕墻是一個(gè)典型的范例。它是利用熱空氣的煙囪效應(yīng)自然地將熱緩沖層的熱空氣排到室外，并配合中空玻璃內(nèi)的電動(dòng)升降窗簾，從而達(dá)到良好的隔熱節(jié)能效果。在此基礎(chǔ)上，玻璃幕墻
飾面材料的光敏、熱敏特性與室內(nèi)供熱、制冷系統(tǒng)形成計(jì)算機(jī)自控網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到幕墻熱工效應(yīng)智能化，幕墻結(jié)構(gòu)體系和太陽(yáng)能利用體系的一體化，即可達(dá)到玻璃幕墻建筑節(jié)能的理想形式———智能幕墻。
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