新型節(jié)能環(huán)保建筑幕墻應(yīng)用

張文蘭

(山西太行建設(shè)開發(fā)有限公司，山西陽(yáng)泉 045000)

1 建筑幕墻存在的技術(shù)問(wèn)題和現(xiàn)狀

GB 50189-2005公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)將建筑幕墻分為透明幕墻和非透明幕墻兩大類。

目前，常規(guī)幕墻只起到建筑外裝效果的作用，且存在光污染、不節(jié)能、不環(huán)保等缺點(diǎn)。然而幕墻所具有的豪華、挺拔、超群的外觀藝術(shù)效果是其他外墻、門窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)無(wú)法比擬的，要利用好幕墻這種良好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)又不和國(guó)家的發(fā)展方針相違背，就要想方設(shè)法改變現(xiàn)有幕墻的性能，使它適應(yīng)歷史的發(fā)展潮流，在起到很好的圍護(hù)和裝飾效果的同時(shí)，展示其節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。

2 解決幕墻節(jié)能環(huán)保問(wèn)題的主要技術(shù)措施

玻璃幕墻、鋁板幕墻、石材幕墻為目前所使用的主要幕墻。

2.1 玻璃幕墻

2.1.1 為解決玻璃幕墻的耗能問(wèn)題，需要從幕墻的選材做起

1)玻璃是門窗與幕墻的重要組成部分，它的熱工性能直接影響到建筑的能耗，所以科學(xué)合理地選擇玻璃，才能使得玻璃幕墻更好地節(jié)能。

a.采用加貼具有安全、節(jié)能等性能的玻璃有機(jī)薄膜，能增強(qiáng)非安全玻璃的抗沖擊強(qiáng)度，延長(zhǎng)玻璃受到外力作用而破碎的時(shí)間，可防止玻璃破裂后飛濺造成人身和財(cái)產(chǎn)傷害。

b.采用光熱效應(yīng)優(yōu)化組合的雙層或多層中空玻璃，斷熱復(fù)合型金屬框格。

c.還可選用Low-E玻璃、熱反射玻璃、凝膠玻璃。

2)采用新型高熱阻材料如鋁塑材料、斷熱橋型材等。

3)在幕墻構(gòu)造方面可以減少開啟扇面積、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;還可利用百葉、格柵等遮陽(yáng)設(shè)施，減少太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱量。

2.1.2 節(jié)能環(huán)保玻璃幕墻技術(shù)最新技術(shù)構(gòu)思

為使玻璃幕墻達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，最好從玻璃、結(jié)構(gòu)及太陽(yáng)能利用這三個(gè)方面對(duì)幕墻改造。

1)玻璃。

a.可以用陽(yáng)光輻射控制玻璃，改變玻璃的光學(xué)特性，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。b.還可以對(duì)中空玻璃進(jìn)行技術(shù)改造，在中空玻璃中充入惰性氣體，把中空玻璃空腔里的空氣抽走，變成真空玻璃，從而起到隔熱的目的。c.也可以使用隔聲玻璃，在玻璃之間夾一種新型的PVB材料。d.凝膠玻璃:在中空玻璃之間填充一種硅酸鹽玻璃，即稱之為“氣凝膠”的材料，顆粒層厚度僅為16 mm，透光率為45%，傳熱系數(shù)U值為1.0，可與中空玻璃媲美的透明視野，還可使進(jìn)入室內(nèi)的光線均勻分布。

2)結(jié)構(gòu)。

使用雙層幕墻體系，在幕墻外層采用透過(guò)率大的單層透明玻璃幕墻，內(nèi)層則為中空玻璃幕墻。兩層幕墻中間有空氣通道，在通道的上下兩端設(shè)有進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)設(shè)施。通過(guò)關(guān)閉和打開風(fēng)道來(lái)達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

3)太陽(yáng)能。

對(duì)太陽(yáng)能的利用上出現(xiàn)光電幕墻，所謂光電幕墻，是一種集發(fā)電、隔音、隔熱、安全、裝飾功能于一身的幕墻，集合了太陽(yáng)能光電技術(shù)與幕墻技術(shù)，是一種新型的功能性幕墻。

2.1.3 玻璃幕墻的發(fā)展前景

智能玻璃幕墻包括玻璃幕墻、通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)。幕墻的幾大系統(tǒng)與主體建筑的各個(gè)系統(tǒng)相連接，通過(guò)幕墻來(lái)解決室內(nèi)的空調(diào)、通風(fēng)、照明、消防等其他系統(tǒng)的運(yùn)行，從而起到節(jié)能、環(huán)保的目的。這種幕墻技術(shù)含量高、投資較大，尚得不到大規(guī)模應(yīng)用。

2.2 鋁板、石材幕墻

1)為使鋁板、石材幕墻達(dá)到保溫節(jié)能的效果，現(xiàn)階段所采取的主要措施?，F(xiàn)階段鋁板、石材幕墻保溫主要是利用輕鋼龍骨及其支持體系間空隙，在主體墻面上粘貼保溫材料，以達(dá)到保溫隔熱的目的。這種方法存在的缺點(diǎn)是邊做幕墻邊做保溫層，施工速度慢，且幕墻內(nèi)容易產(chǎn)生冷凝水現(xiàn)象。

2)鋁板幕墻的研究方向。新型節(jié)能鋁板幕墻為今后發(fā)展的主流。它是由單層鋁板和保溫材料復(fù)合而成，保溫材料多為巖棉、礦務(wù)棉以及聚苯乙烯泡沫塑料等，從防火角度考慮，保溫材料宜選用具有阻燃效果的巖棉。對(duì)鋁單板進(jìn)行特殊的加工，使鋁單板與保溫材料能夠較好的融為一體。在保溫隔熱層與鋁板之間留有一定厚度的空氣層，以緩解建筑物的熱橋問(wèn)題，減少由于熱橋帶來(lái)的熱損失。

3)石材幕墻研究方向。石材復(fù)合板為今后發(fā)展的主要方向。這種復(fù)合板的特點(diǎn)是具有天然石材的裝飾效果，而且有節(jié)能、質(zhì)量輕、施工速度快、安裝成本低等優(yōu)點(diǎn)。省去了傳統(tǒng)石材幕墻施工時(shí)先做外墻外保溫的麻煩，不用現(xiàn)場(chǎng)加工，可以工廠化批量生產(chǎn)，避免了工地上的噪聲、粉塵污染，是一種新型的環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品。

3 節(jié)能環(huán)保幕墻指標(biāo)

3.1 幕墻所選用的主要節(jié)能環(huán)保材料

1)玻璃:6+12A+6 Low-E中空鋼化凈白玻璃。2)鋁型材:采用斷熱鋁型材，銀白色氧化處理。3)鋁板:厚度3.0 mm的防銹鋁板。4)石材:25 mm厚光面花崗石，觀感及質(zhì)量?jī)?yōu)良。5)結(jié)構(gòu)膠和密封膠:SSG4400硅酮結(jié)構(gòu)膠，SCS2003硅酮耐候膠。6)密封墊和密封膠條:膠條選用EPDM膠條即三元乙丙膠條。

3.2 幕墻玻璃的選用標(biāo)準(zhǔn)

幕墻玻璃的選用原則遵循品質(zhì)優(yōu)良、節(jié)能環(huán)保效果優(yōu)良的原則。

由傳熱學(xué)原理可知熱量的交換有導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射三種方式。要想解決玻璃幕墻的能耗損失問(wèn)題，就要從這三個(gè)方面進(jìn)行有效的控制。玻璃幕墻的熱工性能主要有:傳熱系數(shù)K、遮陽(yáng)系數(shù)Sc和抗結(jié)露系數(shù)，而傳熱系數(shù)K值是衡量傳熱量大小的一個(gè)重要指標(biāo)。

單層玻璃與中空玻璃傳熱系數(shù)K值對(duì)比計(jì)算如下:

選用單層玻璃，6 mm白玻璃。

K值計(jì)算:

玻璃的總熱阻公式:

其中，Ri為內(nèi)表面換熱阻，m2·K/W;R為材料層熱阻，m2·K/W;Re為外表面換熱阻，m2·K/W。

已知:Ri=0.125 m2·K/W。

夏季:Re=0.053 m2·K/W，冬季:Re=0.043 m2·K/W。

R=δ/λ，δ為材料厚度，m;λ 為導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)。

玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.76W/(m·K)。

玻璃的總熱阻:

選用中空玻璃，其K值計(jì)算(以6+12+6雙白中空玻璃為例)。

其中，R1為內(nèi)片玻璃熱阻為外片玻璃熱阻，′為空氣間層熱阻

玻璃的總熱阻:

6 mm+12 mm+6 mm的雙白中空玻璃K值可選用:K=1/Rs。

表1 玻璃結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)K值對(duì)比表

由表1對(duì)比分析可以看出，中空玻璃比普通單層玻璃的K值低很多，也就說(shuō)明中空玻璃的隔熱保溫性能大大優(yōu)于普通單層玻璃。在本項(xiàng)目的工程中所采用的6+12A+6 Low-E中空玻璃K值為2.1 W/(m2·K)，能達(dá)到非常好的保溫隔熱效果。

3.3 斷熱鋁型材的應(yīng)用

鋁合金幕墻主要由面板和支撐面板的鋁龍骨構(gòu)成。以玻璃幕墻為例，鋁型材的斷面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于玻璃面板的面積，但其導(dǎo)熱系數(shù)卻是玻璃的110倍，達(dá)203 W/(m2·K)?？紤]幕墻的節(jié)能，就不能忽略由鋁型材所帶來(lái)的能量損失，斷熱鋁型材的出現(xiàn)很好的解決了這個(gè)問(wèn)題?，F(xiàn)就選用斷橋與不選用斷橋的型材熱阻值進(jìn)行對(duì)比(見(jiàn)表2)。

表2 選用斷橋與不選用斷橋的型材熱阻值對(duì)比

通過(guò)采用斷橋鋁型材，避免了幕墻由鋁龍骨帶來(lái)的大量能量損失，也避免了傳統(tǒng)幕墻龍骨的“冷橋”現(xiàn)象。

3.4 幕墻節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工

1)主龍骨與副龍骨之間設(shè)柔性墊片，副龍骨兩端與主龍骨間預(yù)留1 mm～2 mm的空隙，并往空隙內(nèi)注膠。可以有效減少幕墻噪聲，也起到了斷熱的作用。

2)玻璃幕墻和周邊構(gòu)件、實(shí)體墻洞口的邊界、樓板或隔墻外沿間的縫隙處填塞保溫材料來(lái)有效的封堵，可以最大限度發(fā)揮玻璃幕墻保溫的性能。

3)鋁板幕墻安裝時(shí)，鋼與鋁材連接處采用1.5 mm厚的絕緣膠皮進(jìn)行隔離，安裝螺栓采用不銹鋼螺栓連接，從而避免了電化腐蝕，也起到了斷熱的目的。

4)鋁板、石材幕墻部分，利用龍骨間的空隙，在主體墻面上粘貼雙面鋁箔礦棉氈高效保溫材料，有效地利用了幕墻骨架空間，同時(shí)與空心磚墻組成復(fù)合型保溫外墻，使建筑物的保溫能耗大大降低。

5)在鋁板幕墻的檐口、窗臺(tái)等懸挑部位設(shè)計(jì)滴水線。

6)幕墻與主體建筑的防雷系統(tǒng)相連接，避免了重做幕墻的防雷。