幕墻的保溫隔熱設(shè)計(jì)淺析

張永福 張聘

摘要：建筑幕墻保溫隔熱性能的高低會(huì)直接影響到建筑整體節(jié)能效果的優(yōu)劣，建筑節(jié)能是國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，為此國(guó)家制定了建筑節(jié)能的總體目標(biāo)和發(fā)展規(guī)劃，因此，建筑幕墻的保溫和隔熱技術(shù)是建筑整體實(shí)現(xiàn)節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，使用保溫隔熱技術(shù)的目的就是減少熱量傳遞，實(shí)現(xiàn)能源的合理使用和有效利用，提高能源利用率，是建筑能耗大幅度下降，節(jié)約采暖、空調(diào)和照明運(yùn)行等費(fèi)用，節(jié)約能源，改善環(huán)境。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能;設(shè)計(jì);保溫

建筑幕墻保溫隔熱性能的主要衡量指標(biāo)是：傳熱系數(shù)和遮陽(yáng)系數(shù)，阻隔室內(nèi)外熱量的傳遞，即幕墻的熱工性能，是幕墻的主要性能之一，也是幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮的因素之一。在氣候寒冷地區(qū)，建筑幕墻的保溫性能為控制因素，保溫性能的實(shí)現(xiàn)主要增加幕墻結(jié)構(gòu)的熱阻及提高幕墻的氣密性能，建筑幕墻的節(jié)能效果由幕墻結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)和氣密等級(jí)體現(xiàn)。在氣候炎熱地區(qū)，建筑幕墻的隔熱性能為控制因素，隔熱性能的實(shí)現(xiàn)主要是采取遮陽(yáng)措施以及使用隔熱型材等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

從傳熱學(xué)角度來講，幕墻傳熱的基本方式有三種：熱傳導(dǎo)、對(duì)流換熱和輻射換熱。熱傳導(dǎo)：熱量從系統(tǒng)的一部分傳到另一部分或由一個(gè)系統(tǒng)傳到另一系統(tǒng)的現(xiàn)象叫做熱傳導(dǎo)。熱傳導(dǎo)是固體中熱傳遞的主要方式。在氣體或液體中，熱傳導(dǎo)過程往往和對(duì)流同時(shí)發(fā)生。對(duì)流：液體或氣體中較熱部分和較冷部分之間通過循環(huán)流動(dòng)使溫度趨于均勻的過程。對(duì)流是液體和氣體中熱傳遞的特有方式，氣體的對(duì)流現(xiàn)象比液體明顯。對(duì)流可分自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流兩種。自然對(duì)流往往自然發(fā)生，是由于溫度不均勻而引起的。強(qiáng)迫對(duì)流是由于外界的影響對(duì)流體攪拌而形成的。加大液體或氣體的流動(dòng)速度，能加快對(duì)流傳熱。熱輻射：物體因自身的溫度而具有向外發(fā)射能量的本領(lǐng)，這種熱傳遞的方式叫做熱輻射。熱輻射雖然也是熱傳遞的一種方式，但它和熱傳導(dǎo)、對(duì)流不同。它能不依靠媒質(zhì)把熱量直接從一個(gè)系統(tǒng)傳給另一系統(tǒng)。在這三種基本方式中，熱量傳遞的物理本質(zhì)決然不同。建筑幕墻傳熱通常是以輻射、對(duì)流、熱傳導(dǎo)三種方式同時(shí)進(jìn)行，是綜合作用的效果。建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能是通過具體的保溫和隔熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，其核心目標(biāo)就是減少熱量的傳遞。建筑幕墻建筑節(jié)能設(shè)計(jì)要求：在冬季最大限度的利用自然能源來取暖，多獲得熱量和減少熱損耗;夏季最大限度減少得熱并利用自然能源降溫、冷卻，以達(dá)到節(jié)能目的。

幕墻保溫隔熱設(shè)計(jì)需要考慮的因素：

一、保溫隔熱材料的選用

建筑幕墻屬于建筑外維護(hù)系統(tǒng)，在有保溫隔熱要求的幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，既要考慮層間可視部位保溫隔熱設(shè)計(jì)，又要考慮非可視部位（如：窗間墻、窗檻墻、實(shí)體墻及封修部位等）設(shè)計(jì)。

（一）可視部位的保溫隔熱性能的設(shè)計(jì)既要考慮材料的傳熱系數(shù)，又要考慮材料的遮陽(yáng)系數(shù)，傳熱系數(shù)描述的是因存在溫差而產(chǎn)生的熱傳遞，作用的機(jī)理是傳導(dǎo)和對(duì)流，材料組成要素是鋁框和玻璃，遮陽(yáng)系數(shù)描述的是太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱傳遞，作用機(jī)理是輻射，組成要素與玻璃及其他輔助遮陽(yáng)設(shè)施?？梢暡课槐馗魺嵩O(shè)計(jì)，可考慮降低以下幾種材料的傳熱系數(shù)來實(shí)現(xiàn)：

1.鋁型材，普通鋁型材是熱的良導(dǎo)體，其熱導(dǎo)率非常大，達(dá)到160W/m·K，采用隔熱條（熱導(dǎo)率為0.3W/m·K）的隔熱型材，可顯著降低熱導(dǎo)率，常用的隔熱條為尼龍隔熱條，其形狀、尺寸以及型腔的設(shè)計(jì)和輔助設(shè)施對(duì)降低型材的傳熱系數(shù)有決定性的作用。

2.玻璃的選擇，決定玻璃保溫隔熱性能的參數(shù)是：U值和遮陽(yáng)系數(shù)，針對(duì)不同地區(qū)、不同建筑對(duì)保溫隔熱性能的要求，可選擇中空玻璃、單銀LOW-E中空玻璃、雙銀LOW-E中空玻璃、三玻雙中空玻璃以及真空LOW-E玻璃等，中空玻璃的中空層內(nèi)填充惰性氣體可提高保溫隔熱性能，此外，采用暖邊中空間隔條技術(shù)，也可以顯著提高玻璃的隔熱性能。

（二）非可視部位的保溫隔熱設(shè)計(jì)主要考慮的是傳熱系數(shù)，保溫材料的選用直接影響保溫性能，常用的材料為巖棉板、玻璃棉、加氣混凝土、發(fā)泡水泥板，既有保溫性能，又能起到一定的防火作用。

二、建筑幕墻保溫隔熱性能的構(gòu)造設(shè)計(jì)

建筑幕墻的保溫性能的優(yōu)劣，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)至關(guān)重要，建筑物熱量的消耗主要是通過幕墻結(jié)構(gòu)的傳熱和空氣滲透產(chǎn)生熱能損失，幕墻構(gòu)造設(shè)計(jì)主要是提高幕墻系統(tǒng)的氣密性能和對(duì)保溫薄弱環(huán)節(jié)的加強(qiáng)處理。

提高幕墻系統(tǒng)的氣密性能主要有：1.選用優(yōu)質(zhì)的密封膠條，膠條的材質(zhì)宜選用三元乙丙、氯丁橡膠、硅橡膠，設(shè)計(jì)合理的膠條槽口尺寸、膠條形狀及固定型材的壓緊配合尺寸。2.膠條施工安裝連續(xù)、直角對(duì)接嚴(yán)密可靠。3.合理設(shè)計(jì)密封膠條的位置及數(shù)量。4.選用優(yōu)質(zhì)的耐候密封膠，設(shè)計(jì)合理的膠口尺寸，并嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。5.單元幕墻十字接口的密封處理。

保溫薄弱環(huán)節(jié)的加強(qiáng)處理：1.金屬與石材幕墻選用保溫巖棉的厚度、容重、吸水率等相關(guān)參數(shù)選用及整體鋪裝方案。2.在嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)應(yīng)采用隱框玻璃幕墻系統(tǒng)。3.隱框幕墻及翻窗采用等片中空玻璃。4.建筑幕墻的收口處理，包括頂封修、底封修、側(cè)封修的保溫構(gòu)造處理。5.透明幕墻層間位置保溫封修的構(gòu)造處理。6.點(diǎn)式幕墻斷熱駁接頭的選用。7.全玻幕墻玻璃肋的設(shè)置方式。8.隱框單元幕墻玻璃四周護(hù)邊材料的選用。

保溫巖棉在幕墻的常見部位的使用，處理得當(dāng)，可大幅提高建筑幕墻的保溫性能。幕墻層間位置使用保溫巖棉，按照建筑節(jié)能設(shè)計(jì)要求，該位置屬于非透明幕墻部分，在嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)，其綜合傳熱系數(shù)為0.25～0.6之間，僅靠玻璃面板無法達(dá)到保溫要求，故采用背面增加巖棉保溫做法，同時(shí)鋁合金橫框位置存在保溫薄弱環(huán)節(jié)，故在橫框位置增設(shè)巖棉保溫，提高該部位整體保溫性能。幕墻頂、底、側(cè)封修的基本做法，常見問題是封修保溫巖棉設(shè)計(jì)、安裝遺漏，從保溫節(jié)能方面考慮，此處必須鋪設(shè)保溫巖棉。

三、結(jié)論

保溫材料的合理選用以及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的使用，是保證保溫設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，保溫材料的使用連續(xù)性和可靠性，對(duì)幕墻的熱工性能影響是很大的。相信對(duì)節(jié)能環(huán)保重視程度的與日俱增、建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高和完善，通過幕墻行業(yè)人員的不懈努力，堅(jiān)持認(rèn)真的對(duì)待每一個(gè)工程，我們一定會(huì)在建筑幕墻環(huán)保節(jié)能領(lǐng)域中做得更好。