土木工程中的玻璃幕墙节能措施的探讨

四川大学网络教育学院毕业设计校外学习中心：学生姓名：专业：层次：年级：学号：土木工程中的玻璃幕墙节能措施的探讨学生：学号：摘要：建筑玻璃幕墙自20世纪80年代在我国面试以来，多年来呈现大规模、高速度的发展趋势，从各地的大型城市，到边远的山区小镇，几乎都可以看到玻璃幕墙建筑。玻璃幕墙因其漂亮的外观、卓越的透光性在我国建筑领域应用较为广泛。玻璃幕墙是由支承结构体系与玻璃做成、相对建筑的主体结构有一定的位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围结构或装饰机构，节能玻璃家族有着色玻璃、阳光控制镀膜玻璃、普通中空玻璃和low-e玻璃等。但是玻璃幕墙再给我们的生活带来良好的采光的同时，却出现了很多节能方面的问题。本文主要根据中国移动研究院办公楼项目所采用的玻璃幕墙设计进行讨论。关键词：玻璃幕墙；隔热；选材；节能措施；DiscussiononenergysavingmeasuresofglasscurtainwallinCivilEngineeringStudent:KongYaNanStudentID:FI4142D1088Abstract:Glasscurtainwallconstructionsincethe80softhe20thcenturyinourinterviewsince,formanyyearstopresentthedevelopmenttrendoflarge-scale,highspeed,fromaroundlargecitiestoremotemountaintown,almostallcanseetheglasscurtainwallconstruction.

Becauseofitsbeautifulappearanceandexcellenttransparency,theglasscurtainwalliswidelyusedintheconstructionfieldofourcountry.

Glasscurtainwallismadeofsupportingstructuresystemandglass,relativethemainstructureofthebuildinghavethedisplacement,nottosharetheroleofbuildingenvelopeordecorativemechanismofmainstructure,energy-savingglassfamilywithtintedglass,suncontrolcoatedglass,ordinaryinsulatingglassandLow-Eglassandsoon.

Buttheglasscurtainwallandthengiveourlifetobringgoodlightingatthesametime,buttherearemanyproblemsinenergysaving.

Inthispaper,thedesignofglasscurtainwallusedintheofficebuildingofChinaMobileResearchInstituteisdiscussedinthispaper.Keywords:glasscurtainwall;heatinsulation;materialselection;energysavingmeasures;目录摘要 IAbstract II前言 1第一章玻璃幕墙实例概况 21.1工程名称及外装饰概况 11.2幕墙设计参数 11.3幕墙保温性能 51.4幕墙系统构造 21.5系统主要特点 2第二章建筑玻璃幕墙简介 62.1玻璃幕墙分类 62.2玻璃幕墙优缺点 62.3玻璃幕墙在使用和技术上常见的一些问题 102.4.节能型玻璃幕墙的设计原则 14第三章分析实例玻璃幕墙节能措施 23.1.材料采用中空low-e镀镆玻璃 493.2专业深化设计 563.3隔热幕墙的节点设计 713.4遮阳幕墙构造设计 723.5幕墙密封材料 23.6幕墙结构粘接材料 2第四章探索先进的节能技术 3结束语 76参考文献 78前言随着经济的发展和社会的进步，玻璃幕墙在建筑商的应用越来越多。玻璃幕墙作为当代一种新型建筑外墙形式被广泛用于建筑中。玻璃幕墙一起采光面积大、自重轻、造型多变、光影效果好等优点成为建筑物构建中将现代建筑技术与艺术结合的最完美典范。近年来，玻璃幕墙在建筑工程中的广泛应用推动了建筑行业的发展，不仅提高了建筑工程的质量与性能，还保障了建筑工程的外观造型，为城市增添不少生机。随着人们生活水平的提高，对于建筑工程提出了更高的要求，节能建筑是现代化建筑行业发展的主流趋势。玻璃幕墙作为一种先进的幕墙形式在节能建筑工程中得到了广泛的应用，并且通过技术人员对玻璃幕墙与窗的节能设计，在实际的案例中达到既美观，又节能的效果。准备毕业论文的这段时间里，在指导老师的帮助下，经过资料准备阶段、熟悉图纸阶段，使我加深了对建筑玻璃幕墙等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。虽然论文比较简单，但是我没有过多的工作经验，在准备毕业论文的过程中依然遇到了很多自己解决不了的问题，但是在各位指导老师的悉心指导下我们都按时完成了自己的毕业论文，但是还有很多自己做的不够好的地方，还需要更多的接触相关工程，增加实际工作经验，做到理论和实际相结合。虽然很辛苦，但是收获很多。借此机会，我们不仅巩固了专业知识，而且也客观的认识到了自己的不足，但在以后的学习与工作生活中我们会正视自己的缺点，做得更好！最后，向所有指导、帮助和支持我的老师、同学们致以最真诚的谢意！第一章玻璃幕墙实例概况1.1工程名称及外装饰概况工程名称：中国移动研究院办公楼建设地点：北京市外装饰主要材料表名称型号规格数量生产厂家玻璃8+12A+6LOW-E双钢化1200×18001200×9758060南玻主入口大门三翼旋转门直径3600mm高3320mm1樘北京荷兰宝盾主入口边门地弹门1800mm×2500mm2樘北京荷兰宝盾开启五金件两点锁472套坚朗铝型材氟碳喷涂亚铝密封胶浙江之江结构胶浙江之江1.2幕墙设计参数基本风压：W0=0.45KN/m2（50年一遇）风荷载标准值Wkmax=（1.356）KN/m2，位于建筑最高处；地震设防烈度：8度；温差：80oC；地面粗糙度：C类；建筑物耐火等级：一级；建筑防雷等级：二级1.3幕墙保温性能本工程幕墙的保温性能等级为Ⅲ级以传热系数K进行分级，其分级指标符合1.25＜K≤2.0[W/（m2K）]本工程采用Low-E中空玻璃以满足幕墙保温需要。1.4幕墙系统构造序号幕墙系统形式主要面板主要龙骨立面位置1半隐框玻璃幕墙a竖明横隐8GCEB14-50/TS+12A+6G层间部分背衬波美板钢铝型材东、西立面三层至二十二层的主要墙面2半隐框玻璃幕墙b竖隐横明8GCEB14-50/TS+12A+6G层间部分背衬波美板铝型材南、北立面中间，南立面首层至二十二层和北立面五层至二十二层的主要墙面。3半隐框玻璃幕墙c竖隐横明8G高透OW-E+12A+6G双钢化中空玻璃铝型材东、西立面二层的主要墙面。4隐框玻璃幕墙a8GCEB15-40/TS+12A+6G层间部分背衬波美板铝型材南、北立面两侧首层至围挡高度，东、西立面相应部分的主要墙面。5明框玻璃幕墙8G高透OW-E+12A+6G双钢化中空玻璃铝型材北立面入口，首层至四层的主要墙面。6全玻璃幕墙（大橱窗）12mm厚透明钢化玻璃钢筋肋东、西立面首层及入口7铝板幕墙3mm厚铝单板钢龙骨东、西立面及北立面底层柱子8干挂石材幕墙30mm厚花岗岩钢龙骨东、南立面±0.000以下不分9铝板雨棚3mm厚铝单板钢龙骨北里面主入口10屋顶围挡钢方管外包铝塑板格栅钢龙骨楼顶部分1.5系统主要特点玻璃板块粘结于铝合金附框，铝合金附框通过结构胶及外伸的承重托条共同承担玻璃板块传来的荷载，受力合理。铝合金附框与龙骨间采用压板的联接形式，联接可靠性高。玻璃面板采用合理的安装联接设计。面板与主体受力骨架间采用压板方式联接后，面板可以微移伸缩，避免了局部应力过大。也保证面板不能越出压板脱落，安全可靠、合理。本工程明框幕墙及半隐框幕墙均为断热幕墙形式（全隐幕墙已是断热形式）。断热条采用插接形式，安全可靠，安装统一、快捷，保温有效。幕墙构件是采用电脑控制加工中心在工厂内完成加工，保证了加工质量。幕墙预制玻璃板块全部在工厂内加工及组装完成。第二章建筑玻璃幕墙简介2.1玻璃幕墙分类2.1.1明框玻璃幕墙明框玻璃幕墙是金属框架构件显露在外表面的玻璃幕墙。它以特殊断面的铝合金型材为框架，玻璃面板全嵌入型材的凹槽内。其特点在于铝合金型材本身兼有骨架结构和固定玻璃的双重作用。2.1.2.隐框玻璃幕墙隐框玻璃幕墙的金属框隐蔽在玻璃的背面，室外看不见金属框。隐框玻璃幕墙又可分为全隐框玻璃幕墙和半隐框玻璃幕墙两种，半隐框玻璃幕墙可以是横明竖隐，也可以是竖明横隐注。隐框玻璃幕墙的构造特点是：玻璃在铝框外侧，用硅酮结构密封胶把玻璃与铝框粘结。幕墙的荷载主要靠密封胶承受。2.2玻璃幕墙优缺点2.2.1优点玻璃幕墙是当代的一种新型墙体,它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，建筑物从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。在世界各大洲的主要城市均建有宏伟华丽的玻璃幕墙建筑，如纽约世界贸易中心、芝加哥石油大厦、西尔斯大厦都采用了玻璃幕墙。香港中国银行大厦、北京长城饭店和上海联谊大厦也相继采用。2.2.2缺点玻璃幕墙也存在着一些局限性，例如光污染、能耗较大等问题。此外，玻璃幕墙光洁透明的天生丽质并不耐污染，尤其在大气含尘量较多、空气污染严重、干旱少雨的北方地区，玻璃幕墙极易蒙尘纳垢，这对城市景观而言，非但不能增“光”，反而丢“脸”。所用材质低劣，施工质量不高，出现色泽不均匀，波纹各异，由于光反射的不可控制性，导致了光环境的杂乱。2.3玻璃幕墙在使用和技术上常见的一些问题

玻璃幕墙的隔热性能主要看三方面:

辐射、传导与对流。在谈到反射玻璃时，人们往往只强调它的辐射性能，固然辐射是上述三方面最主要的部分，可占全部热量的2/3左右，但在实际使用中，如幕墙在持久曝晒下，反射玻璃由于散热较其他玻璃慢，尽管它的反射能力大，但热的累积使它不可避免地成为一个热源;在这个时候，它的传导会随着持续曝晒时间加长而增加，有时会比普遍玻璃多30%，这样它从反射得来的效果就会被淹没不少:另外在实际使用中，玻璃幕墙出现的结露问题，也会降低它的隔热性能。

关于技术方面，也在十多年的实践中暴露出一些问题。玻璃幕墙在日晒雨淋下会产生伸缩变形以至扭曲，由此形成的漏气所造成的热损而引起的空调与能源浪费要比由u值效能的提高节约下来的大很多。同时由于建筑的方固定，幕墙的扭曲变形年复一年总是朝着一个方向发展，其力量之大完全可能影响结构，至造成结构上的扭曲，留下事故隐患。

2.4节能型玻璃幕墙的设计原则

2.4.1科学性需要综合、全面权衡各因素，充分考虑其功能、性能等诸多方面，合理选型(幕墙的形式和窗墙面积比)、选材和构造。幕墙的传热系数由建筑物的外形和所处地区的气候条件、型材的传热系数和玻璃的传热系数等综合确定。

2.4.2适用性结合环境因素与项目的具体情况，参照标准规定与地方要求，认真落实国家有关节能政策，同时要处理好建筑低能耗与高舒适度的关系。

2.4.3经济性建筑玻璃幕墙只是建筑围护结构的一部分，只是建筑节能的一个方面，节能的考虑需全盘考虑，只有达到节能与经济的统一才能体现节能的作用与价值。原则上讲，建筑幕墙节能设计需要建筑师与幕墙设计师(外围护)、暖通工程师(空调采暖)、室内设计师(采光)等充分协商，尽量达到各方面的统一。第三章分析实例玻璃幕墙节能措施3.1材料采用中空low-e镀镆玻璃

尽量采用low-e镀镆玻璃，因其镆层能有效阻碍太阳能向室内辐射。中空low-e镀镆玻璃则可以满足更严格的节能要求，其次采用隔热型材，因为金属传热比其他材质快，所以采用传热慢的高强度非金属材料作为隔热条，把室内和室外两边的铝材热桥断开。在间墙与层间，采用保温隔热材料填充幕墙与建筑主体之间的空隙，可使房间的独立控温得到保证。在节能方面，保温隔热材料扮演者十分重要的角色。玻璃幕墙采用矿棉、岩棉、玻璃棉等来充当保温隔热材料

3.2专业深化设计

在专业深化设计上，不但要注重满足业主和建筑设计师对幕墙外观和强度方面的要求，还要充分考虑玻璃幕墙工程的保温、隔热、密封性能，选用刚度足够的材料，防止在受台风、地震、自重等荷载作用下玻璃幕墙出现变形以致产生裂缝。也要顾及实际施工方便快捷，保证施工质量，达到节能要求。

3.3隔热幕墙的节点设计

隔热幕墙的节能原理是采用中空玻璃和隔热铝型材来实现节能的。隔热铝型材的隔热原理是基于产生一个连续的隔热区域，利用隔热条将铝合金型材分隔成两个部分。隔热条“冷桥”选用材料为聚酰胺尼龙66，其导热系数为0.3w/（m2k），远小于铝合金的导热系数210w/（m2k），而力学性能指标与铝合金相当。20世纪70年代末，隔热铝型材在国外问世，主要用于高寒地区的铝合金门窗，到20世纪80年代末开始用于高寒地区的有框玻璃幕墙。我国目前在保温隔热性能要求很高的建筑中，也开始把它用于明框隔热玻璃幕墙、隐框隔热玻璃幕墙及点支式隔热玻璃幕墙。

此外，在隔热幕墙中，更重要的是要注意中空玻璃的应用与设计（因为在幕墙中，玻璃所占的面积比铝合金框要大的多）。如果采用10+12a+10中空玻璃，那么其传热系数k达3.0w/（m2k）左右，传热系数比单层玻璃低了近1/2，可以大大地降低能耗，因此，在保温性能要求比较高的情况下，应采用中空玻璃，如果中空玻璃内充入惰性气体，其k值还以可降至1.3w/（m2k）。

铝型材节点设计的总体思路是：在铝合金型材截面不变的情况下，通过改变隔热条和胶条的尺寸，分别装配不同厚度的中空玻璃，从而达到不同的隔热设计要求，以供不同地区、不同类型的建筑、不同要求的业主选择。采用隔热幕墙能起到很好的节能和降噪效果。与普通的单层玻璃相比，节省能耗约25%～50%，降噪约达30db～40db.动态幕墙的节点设计动态幕墙是一种新型的节能幕墙，是幕墙技术的新发展。实例采用自然通风的“敞开式外循环体系”类型。通过自然通风，所以节能效果更为明显。

自然通风式动态幕墙的构造，其外层由单层玻璃及非绝热杆件组成的敞开结构玻璃幕墙，内层由绝热杆件和中空玻璃组成的推拉门（或推拉窗）幕墙体系。两层幕墙之间的热通道一般装有可自动调控的百叶。在热通道的上下两端装有排风和进风装置。

其运行原理可以按照不同的季节说明。夏天：内外两层幕墙中间热通道的温度很高时，可打开热通道上下两端的排气口装置，在热通道内由于热烟囱效应产生自下而上的气流运动，带走了通道内的热量，这样可以降低内侧幕墙的外表面温度，减少空调制冷的负荷，节约能源，降低能耗。通过对通道上下两端排气、进气装置的调控，在通道内形成负压，利用内侧幕墙两边的压差和开启扇，可以随时向室内输入新鲜空气。冬天：通道上下两端的排气口装置关闭，内外两层玻璃幕墙间的热通道由于阳光的照射，温度升高，像一个温室，这样等于提高了内侧幕墙外表面的温度，减少了建筑物采暖的运行费用。春、秋两季温度适中之时，不存在采暖和制冷，可以打开推拉门和室外自然气温交流而达到平衡。

3.4遮阳幕墙构造设计

根据地区的气候特点和房间的使用要求，可以把遮阳作为永久性的或临时性的。永久性的就是在玻璃幕墙内外设置各种形式的遮阳板和遮阳帘，临时性的就是在玻璃的内外设置轻便的布帘，竹帘，软百页，帆布蓬等。

为满足业主对大楼外观的要求，选择在窗口内侧安装的布帘，软百页等遮阳设施，其所吸收的太阳辐射热，大部分散发给室内空气。因此安装适当的遮阳帘也是玻璃幕墙节能的好方法。3.5幕墙密封材料

使用橡胶密封胶条减少幕墙玻璃板与框架之间间隙可采用隐框玻璃幕墙。减少明框玻璃幕墙玻璃与玻璃框的间隙，可在内外两侧均采用橡胶密封胶条，依靠胶条自身的弹性在槽内起密封作用.密封胶条与玻璃接触的一侧设计成波浪型，能有效地阻止空气渗漏。要求胶条具有耐紫外线、耐老化、耐永久变形，耐污染等特征。

3.6幕墙结构粘接材料

硅酮结构密封胶将建筑幕墙玻璃粘结到支撑结构上。结构硅酮密封胶既起结构粘结作用，又起幕墙密封胶作用。因此在幕墙设计中如何选用合适的结构硅酮胶产品对确保幕墙的安全性和耐久性是至关重要的。幕墙所用各种胶料均必须进行相容性试验和性能检测，并出具试验检测报告。第四章探索先进的节能技术上世纪70年代能源危机后，人们逐渐意识到玻璃幕墙在能源消耗方面的缺陷，发展了不同的系统来增强玻璃幕墙的热工性能。幕墙节能包括两个内容：一是减少冬季采暖的热损失；二是减少夏季空调制冷的热量进入。未来幕墙热工设计追求功能的主动性和积极性，变被动设计为主动利用能源的理念。幕墙热工设计发展趋向是对于采暖供热为主的幕墙追求达到温室效应，对于空调制冷为主的幕墙追求达到冷房效果，无论哪种幕墙都将力图合理利用绿色能源之最—太阳能。未来的节能型幕墙的结构特征是采用光热效应优化组合的双层或多层中空玻璃、断热复合型金属框格，非采光部位采用仿真复合型轻质隔热低发泡化学材料、开启部位采用高性能（气密、水密、隔热、隔音）复式密封窗。幕墙饰面材料的光敏、热敏特性与室内供热、制冷系统形成计算机自控网络，达到幕墙热工效应智能化。幕墙结构体系和太阳能利用体系的结合形成一体化，达到幕墙热工效应多元化。新型幕墙追求保温隔热、降低消耗、消除噪声、可控阳光等效果，且标准越来越高，要满足大厦全天候人工空调系统的环境和节能设计要求。因此，幕墙的金属结构、玻璃、壁板及其他饰面材料，必须同时达到新型高档建筑对围护结构体系的设计要求。最近，在国外开始使用的一种光电幕墙，为利用太阳辐射热开辟了一条新路。光电幕墙是在玻璃中间复合光电池板块，然后在装配时将其连接在一起，从而形成一套发电系统。这套发电系统通过一定的储存设备和转换设备将电能转化为可以直接应用的电源，供照明及辅助设施之用。另外，作为智能幕墙的一种，通风性幕墙是一个双层玻璃外层再加一层单片玻璃幕墙，在两个玻璃幕墙中间形成一个通道，在夏天太阳直射外层玻璃幕墙，通道起到烟囱效应，可使热空气自下而上流动，带走单层玻璃幕墙内的热空气，由上方排除，降低内侧幕墙的表面温度，冬季则把通道上下关闭，阳光照射形成温室，这样等于提高了内侧幕墙外表面温度，减少取暖费用。当然，不一定整个幕墙作为一个通风通道，可以二层、三层一组，高层幕墙可以分组通风。目前，上海几家玻璃公司（厂），已能够按照玻璃幕墙使用环境的要求，生产出各种不同控制阳光反射和光通透值的幕墙玻璃。根据我国的气候和纬度，江南地区夏季长、气候炎热，宜采用高光通透、低辐射的镀膜玻璃，避免采用透光度太低而反射率高的银灰