幕墙新型节能材料的性能和应用

1、从深圳大运会工程外装谈幕墙新型节能材料的性能和应用文/李伟锋、鲍义帆、张艳（沈阳远大铝业工程有限公司佛山分公司）图1深圳大运中心世界大学生运动会是仅次于奥运会的综合性体育盛会，是世界各国大学生展现自己体育才华的竞技舞台。深圳是我国改革开放的前沿，也是2011年第26届世界大学生运动会的举办城市。深圳大运会主会场位于深圳市龙岗区奥体新城核心地段，由主体育场、主体育馆、游 泳馆及室外运动场等各种场馆及附属设施组成。本文将从大运会主场馆外维护结构施工中特殊材料的选用和使用性能等进行介绍，并通过对该项目的介绍使大家了解聚碳酸酯板、XIR夹层玻璃、真空玻璃等新型建筑节能材料的特点及在建筑幕墙应用领域中的

2、发展前景。马鞍形主体育场，屋面为浅绿色“聚碳酸酯板”，立面为普通夹胶玻璃幕墙；圆形主体育馆，屋面为浅绿色“聚碳酸酯板”，立面为浅绿色“XIR”夹层玻璃幕墙；游泳馆四周为中空 Low-E 玻璃幕墙，屋面为“ XIR ”夹层玻璃幕墙。三大场馆所使用的材料中，有“聚碳酸酯板”和“XIR”夹层玻璃2种特殊材料，聚碳酸酯板并不是很常用的建筑材料，这么大面积在体育场馆上使用国内也是罕见；“ XIR”是新型的节能材料，应用于建筑玻璃，使幕墙达到良好的节能效果；谈及节能玻璃，还有一种不能不说的就是“真空玻璃”，“真空玻璃”也是近几年展现在幕墙舞台上的新型节能产品。下面对上述3种材料的性能特点分别进行介绍，使大

3、家能够有更进一步的了解和认识：1.聚碳酸酯板 聚碳酸酯板：俗称 PC 板，也有称耐力板的，相对玻璃而言，是一种新型高强度、隔热、透 光、轻便的建筑材料。聚碳酸酯板的一般物理性能：(1) 光学性能：透光率一般达50%- 92%遮阳系数：w 0.50(2) 抗冲击性能： PC 板的耐冲击能量为相同厚度普通玻璃的 200 倍，且具不碎性能；(3) 耐候性能：PC板可以在-40120 C范围保持各项物理指标的稳定性； 防结露性能：室外温度为0 C,室内温度为23C，室内相对湿度80%时，材料的内表面不结露； 阻燃性能：国家标准 GB50222- 95确认，PC板为难燃1级，即B1级；(6) 隔声性能：

4、在厚度相同的条件下， PC 板的隔声量比玻璃提高 34 dB；(7) 加工性能：单层 PC 板可用真空成型法及压力成型法加工多种造型的制件；(8) 重量轻：单层 PC 板的重量为相同厚度玻璃的50%；(9) 热性能：在厚度相同的条件下， PC 板可比玻璃节能；(10) 热膨胀系数：w 7X 10-5 ;(11) 热变形温度：135 C。聚碳酸酯板是化工合成的有机产品，他的热膨胀系数为 7X 10-5，大约是玻璃的7倍，是铝合金型材的 3 倍，其物理性能参数与普通的铝型材或者玻璃相差较大， 因此， 作为幕墙面材 使用时，在结构设计方面要充分考虑 PC 板受环境温度影响而产生形变位移的特性，避免因

5、 刚性连接造成局部应力过大而损坏结构的安全使用性能。聚碳酸酯板在工程实例中最好采用明框压板结构，比如2004 年雅典奥体主会场、 2008 年沈阳奥体分会场等， 明框结构适应面材热变位能力很强。问题是， 本工程建筑师要求一定要采用隐框的结构形式。但作为化工产品的聚碳酸酯板材，国内外建筑用胶(包括美国GE道康宁)的供应商均不能提供其与结构胶的相容性试验报告，面材无法使用结构胶与铝合金附 框粘接，所以常规的隐框做法无法实现。 换言之， 即使可以与结构胶粘接， 但是结构胶的工 作变位能力也是无法满足聚碳酸酯板的热变位需求， 因此， 给工程设计造成了很大难度。 最 后选择面材边缘规律性打孔，采用不锈钢

6、工艺螺栓与铝合金压板相结合的结构，并把PC 板的热位移性能转移到铝合金附框上的设计概念。如图 2 所示，大运会聚碳酸酯板屋面的节点，看起来比较复杂，结构尺寸较大，但都是因 为聚碳酸酯板的物理性能所致。采用双道16mm 宽的耐候胶密封，中间用铝合金构件隔离，目的是满足大板块 PC板热变形的需要；板材下表面铝合金附框为大孔，并且采用更大的铝 合金垫片，当板材带动工艺螺栓移动时，可以相对附框产生变位，也是为满足PC 板物理性能的需要。图2 immti板节点图聚碳酸酯板的颜色、光学性能及遮阳等参数均可根据需要生产控制。关于聚碳酸酯板在实际应用中比如大型体育场的采光屋面，建筑采光中庭，户外广告灯箱及公交

7、站牌等都有使用，因此，不再详述，下面主要介绍“XIR ”和“真空” 2种新型节能玻璃材料在建筑幕墙领域的应用。2. XIR夹层玻璃XIR膜最早是美国华裔科学家在硅谷的研究成果，后应用于各种工业玻璃。XIR膜是一种新型节能膜材料，由波长选择性材料在光学透明的塑料薄膜上溅射形成，通过内侧玻璃的颜色和透光度可以调节阳光控制性能（可见光透过与阳光积热系数之比）以满足不同的设计需求。XIR夹层玻璃将热反射薄膜复合于两侧玻璃和PVB胶片中间，实现独特的低反射，高透光性能，并反射50%以上的非可见热辐射（见图3）。XIR夹层玻璃可用于垂直，倾斜或水平的天顶 安装，制造成平面或曲面形状，为从玻璃幕墙到巨型玻璃

8、天顶的各种建筑窗节能提供多样化选择。在各种单片或集成为密封中空玻璃的使用方式下，XIR薄膜可以与PVB组合夹层于普通退火、热强化或钢化透明玻璃之间，也可以与着色PVB 一起与玻璃结合使用。2011年深圳大运会主体育馆和游泳馆都是封闭式的体育场馆，技术集成网络管理，配套设施先进，因此，外围护结构的档次标准相应提高，体育馆的立面幕墙、游泳馆屋面均采用 8+1.14PVB+XIR+1.14PVB+8 mm的浅绿色夹层玻璃。 XIR夹层玻璃表面上看与普通夹胶玻璃是 一样的。XIR夹层玻璃是在2层PV沖间复合XIR膜后再与2片玻璃复合成夹层玻璃，普 通夹胶玻璃中间就是单一的1层PVB胶片。在幕墙上的使用

9、与普通夹胶玻璃一样和铝合金附框组合形成幕墙用玻璃板块。图4为大运会XIR夹胶玻璃顶节点图。图4 X1PJJEK玻璃顶节点图2.1 XIR 夹层玻璃优点：(1) 高达72%勺优异可见光透过滤；(2) 低至8%勺可见光反射率，高度透明；(3) 高达99.5%的紫外线阻挡性能，减少室内事物退色；阳光得热系数低至 0.410.47左右，降低空调通风系统的运行成本，增加舒适度。阳 光得热系数(SHGC):透过玻璃进入室内的太阳能量与入射到玻璃外表面的太阳能量的比值。XIR夹层玻璃也可以组合成夹层中空玻璃使用，XIR夹层中空玻璃由一片 XIR夹层玻璃和另一单片玻璃通过空气隔条和结构胶形成夹层中空玻璃，在阻隔近红外线和紫外线的同时也起隔热作用，一年四季永远保持舒适的室内温度。2.2 XIR 夹层中空玻璃优点(1)自然色彩还原，高度清晰； 高度透明，60%自然光透过；(3) 低眩光高清晰，12%见光反射率；(4) 低吸热，不需要高成本钢化玻璃；(5) 低传热系数U值=0.35 W/(m2 K)，高节能; 低达0.3的阳光积热系数，降低通风空调系统 的造价和能耗成本；(7)平面与曲面上的一致色彩外观。2.3经济性、节能性比较与XIR玻璃相比，在玻璃片数及规格相同的情况下， 一次性投资肯定是普通 Low-E中空玻璃 经济，但从长期使用的经济性和节能性方面考虑就不一定了，下面关于XIR玻璃与