玻璃幕墻是當(dāng)代的一種新型墻體，它賦予建筑的最大特點(diǎn)是將建筑美學(xué)、建筑功能、建筑節(jié)能和建筑結(jié)構(gòu)等因素有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，建筑物從不同角度呈現(xiàn)出不同的色調(diào)，隨陽(yáng)光、月色、燈光的變化給人以動(dòng)態(tài)的美。玻璃幕墻是近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，也是現(xiàn)代高層建筑時(shí)代的顯著特征。玻璃幕墻的節(jié)能途徑通常是通過(guò)采用鍍膜玻璃、LOW-E玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃及斷熱橋鋁型材來(lái)降低結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，消除結(jié)構(gòu)體系“熱橋”，降低空氣滲透熱損失，提高密封性等來(lái)實(shí)現(xiàn)的。工程通過(guò)采用斷熱鋁型材及充入氬氣的中空玻璃結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)斷熱節(jié)能，降低了通過(guò)傳導(dǎo)的熱量損耗，降低室內(nèi)水分因過(guò)飽和而冷凝在鋁型材表面的可能性。因此，鋁合金玻璃幕墻在高層建筑上的運(yùn)用受到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。

　　1.高層建筑鋁合金玻璃幕墻的應(yīng)用和發(fā)展

　　由內(nèi)外兩層玻璃幕墻組成的通風(fēng)式幕墻，又稱雙層幕墻、呼吸式幕墻、熱通道幕墻。內(nèi)外兩層幕墻之間形成一個(gè)通風(fēng)換氣層，由于此換氣層中空氣的流通或循環(huán)作用，使內(nèi)層幕墻的溫度接近室內(nèi)溫度，減小溫差，它比傳統(tǒng)的幕墻采暖時(shí)節(jié)約能源42%～52%，制冷時(shí)節(jié)約能源38%～60%。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷發(fā)展，建筑幕墻作為一項(xiàng)高技術(shù)產(chǎn)品在我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)。隨著鋁合金隱框幕墻的發(fā)展，鋁板幕墻也異軍突起，配合鋁合金玻璃幕墻在幕墻工程中進(jìn)行使用，使得我國(guó)高層建筑更加光彩艷麗，形成各種顏色，各種材料組合形成美麗的幕墻圖案。使用鋁板制成的幕墻是建筑幕墻的一種形式，它多用于作墻體的蔽護(hù)和不采光的墻壁，代替馬賽克和釉面磚噴涂外墻。目前國(guó)內(nèi)建筑市場(chǎng)上能夠用于幕墻工程的鋁板大致有單層鋁板、復(fù)合鋁板和蜂窩鋁板等幾種類型。復(fù)合鋁板目前被廣泛應(yīng)用。

　　玻璃幕墻的傳熱過(guò)程大致有三種途徑：一是玻璃和鋁合金(不銹鋼)金屬框格的傳熱：通過(guò)單層玻璃的熱流傳熱，通過(guò)金屬框格傳熱，通過(guò)玻璃的鍍膜層減少輻射換熱；二是幕墻內(nèi)表面與室內(nèi)空氣和室內(nèi)環(huán)境間的換熱：內(nèi)表面與室內(nèi)空氣間的對(duì)流換熱，內(nèi)表面與室內(nèi)環(huán)境間的輻射換熱；三是玻璃幕墻外表面與周圍空氣和外界環(huán)境間的換熱；外表面與周圍空氣間的對(duì)流換熱，外表面與外界環(huán)境間的輻射換熱，外表面與空間的各種長(zhǎng)波輻射換熱。四是普通玻璃幕墻采用單層玻璃和鋁合金型材的梁柱結(jié)構(gòu)，而節(jié)能玻璃幕墻則應(yīng)從上述三種途徑加以考慮：第一種途徑(熱傳導(dǎo))對(duì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)影響最大，針對(duì)玻璃的導(dǎo)熱性能，設(shè)計(jì)時(shí)采用中空玻璃;針對(duì)鋁框的導(dǎo)熱性能，設(shè)計(jì)時(shí)采用尼龍66等結(jié)構(gòu)塑料，形成“斷橋”，可增大熱阻，減少熱傳導(dǎo)，從而設(shè)計(jì)隔熱幕墻。在此基礎(chǔ)上，再考慮第二種途徑(熱對(duì)流)和第三種途徑(熱輻射)，在構(gòu)造上采用雙層LOW-E玻璃，上下端對(duì)流開(kāi)口，從而設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)幕墻。

　　建筑幕墻是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的組成部分，是建筑物熱交換、熱傳導(dǎo)最活躍、最敏感的部位，玻璃作為建筑幕墻的重要構(gòu)成部分，是建筑物外墻的各種材料最薄、最容易傳熱的材料，所以要節(jié)約能源，就要改變玻璃的熱工性能。中空玻璃是由兩片或多片玻璃組成，玻璃間用內(nèi)部灌有干燥劑的空心鋁管隔離，同時(shí)中空部分充入干燥空氣或惰性氣體，并用丁基膠，聚硫膠或結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行密封處理而成，在某些條件下，中空玻璃的斷熱性能優(yōu)于一般混凝土墻，普通雙層中空玻璃比單層玻璃熱傳導(dǎo)系數(shù)小30%左右，反射中空玻璃比單層玻璃的熱傳導(dǎo)系數(shù)小70%左右，同時(shí)中空玻璃具有極好的隔音性能，一般可使噪音降低39～40分貝。如采用兩片不同厚度的玻璃原片制成的中空玻璃，由于減少了共振，其隔音效果更佳。現(xiàn)階段，大多數(shù)提高玻璃幕墻節(jié)能保溫性能的工程主要措施是采用鍍膜玻璃、Low-E玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃及隔熱斷橋鋁型材降低結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)K、消除結(jié)構(gòu)體系“熱橋”、降低空氣滲透熱損失、減少開(kāi)啟窗扇面積、提高其密封性等。

　　智能幕墻是通風(fēng)式幕墻的延伸，是在智能化建筑的基礎(chǔ)上對(duì)建筑配套技術(shù)(暖、熱、光、電)適度控制，通過(guò)計(jì)算機(jī)有效調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣、溫度和光線，其建筑能耗只相當(dāng)于傳統(tǒng)幕墻的30%。光電幕墻的基本單元為光電板，光電板是由若干個(gè)光電電池進(jìn)行串、并聯(lián)組合而成的電池陣列，將電池陣列放入兩層玻璃中用鑄膜樹(shù)脂熱固而成，在光電板背面接線盒和導(dǎo)線，這樣就可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能為人們所使用。一般情況下，此種幕墻的立柱和橫梁采用隔熱鋁型材。為了減少冬季采暖供熱的熱損失和能源消耗，為了減少夏季空調(diào)制冷的熱襲入和能源消耗，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。動(dòng)態(tài)幕墻(也稱熱通道幕墻、雙層通風(fēng)幕墻)是一種很好的發(fā)展方向，由光電板系統(tǒng)和幕墻系統(tǒng)組成的光電幕墻也是主動(dòng)利用太陽(yáng)能的一個(gè)應(yīng)用發(fā)展方向，綜合運(yùn)用光能、熱能、電能的智能玻璃幕墻是最理想的發(fā)展方向。我國(guó)建筑能耗是相同氣候條件發(fā)達(dá)國(guó)家建筑能耗的2～3倍，在全面建設(shè)小康社會(huì)的進(jìn)程中，節(jié)能減排的任務(wù)十分艱巨。建筑節(jié)能是提高住宅舒適度，降低使用費(fèi)用的基礎(chǔ)，也是可持續(xù)發(fā)展的迫切要求，只有把資源節(jié)約、降低能耗放在突出位置，才能更好地促進(jìn)和諧社會(huì)的建設(shè)。

　　2.玻璃幕墻的熱工性能及節(jié)能措施

　　玻璃幕墻作為建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其傳熱耗熱量及冷風(fēng)滲透耗熱量所產(chǎn)生的熱損失占全部建筑能耗的40%～50%，如果玻璃幕墻采用合理的結(jié)構(gòu)則可大幅降低能量損耗。玻璃幕墻對(duì)既有建筑能耗的影響主要有兩個(gè)方面：一是玻璃幕墻的熱工性能影響到冬季采暖、夏季空調(diào)室內(nèi)外溫差傳熱。二是幕墻的透明材料(如玻璃)受太陽(yáng)輻射影響而造成的建筑室內(nèi)的得熱。

　　玻璃幕墻的熱工性能主要包括：傳熱系數(shù)K、遮陽(yáng)系數(shù)Sc和抗結(jié)露系數(shù)。傳熱系數(shù)K值是指由于玻璃熱傳遞和室內(nèi)外溫差，所形成的空氣到空氣的傳熱量，其傳熱過(guò)程包括對(duì)流和導(dǎo)熱兩種方式。傳熱系數(shù)是玻璃幕墻熱工性能的重要方面，我國(guó)《建筑幕墻物理性能分級(jí)》中的保溫性能即由此劃分，K值越低，通過(guò)玻璃的傳熱量也越低。玻璃幕墻的遮陽(yáng)系數(shù)是指在相同條件下，太陽(yáng)輻射能量透過(guò)幕墻玻璃的熱量與透過(guò)3mm透明玻璃的熱量之比，Sc值越小，阻擋陽(yáng)光直接輻射的性能越好。所以較低的K值和較小的Sc值即可有效地降低三種熱傳遞。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)熱及對(duì)流傳熱的能力可以用傳熱系數(shù)來(lái)衡量，輻射傳熱能力可用遮陽(yáng)系統(tǒng)來(lái)控制，建筑物的傳熱是上述三種方式綜合作用的結(jié)果。玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)重點(diǎn)是設(shè)計(jì)合理的控制手段以達(dá)到節(jié)能目的，影響玻璃幕墻的熱工性能可以通過(guò)控制傳熱和增加遮擋來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

　　根據(jù)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),透明玻璃幕墻的熱工性能要求與窗相同,傳熱系數(shù)與遮陽(yáng)系數(shù)應(yīng)根據(jù)其在外墻上所占面積比例確定。透明玻璃所占的面積越大,傳熱系數(shù)和遮陽(yáng)系數(shù)要求也越小。由于透明玻璃的面積不得大于所在外墻面積的70%,而玻璃幕墻背后有建筑結(jié)構(gòu)梁柱，同時(shí)還要滿足防火規(guī)范所要求的玻璃幕墻上下層之間需要設(shè)置800mm高的防火墻。我們則可以把兩個(gè)部位的玻璃幕墻設(shè)計(jì)成為不透明的玻璃或者其他材料,如果遇到兩個(gè)部位的面積和不到整個(gè)玻璃幕墻的30%,可通過(guò)建筑師設(shè)計(jì)過(guò)程中的計(jì)算和設(shè)計(jì)，適當(dāng)增加不透明的玻璃幕墻比例，從而調(diào)整整個(gè)幕墻的系統(tǒng)虛實(shí)比例，這樣最終滿足整個(gè)玻璃幕墻的節(jié)能要求。

　　隨窗墻比(幕墻透明部分和非透明部分的面積比)的增大，通過(guò)透明玻璃幕墻的得熱急劇增加，空調(diào)冷負(fù)荷也隨之急劇增加。

　　由于加工工藝不同，玻璃可以分為普通平板玻璃、吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃和一些有特殊用途的功能玻璃，各種玻璃的傳熱系數(shù)不同。幕墻型材對(duì)幕墻的熱工性能的影響：無(wú)論是明框、隱框、吊掛式、點(diǎn)支式還是單元式玻璃幕墻，其結(jié)構(gòu)框架特別是連接點(diǎn)型材的性能都對(duì)玻璃幕墻的熱工性能有一定的影響。