【关键词】透明幕墙；建筑物节能；传热系数；遮阳系数
一、引言
众所周知，房屋室内与室外能量交替最大、最频繁，能量阻隔最薄弱的部分便是我们建筑外门窗、玻璃幕墙。于是，玻璃幕墙毫无疑问便成为建筑外围护结构保温隔热性能最重要的部位。查阅相关节能资料所得，日常通过门窗传热所损失能源消耗约占建筑能耗的百分之二十八左右，通过门窗空气渗透能源消耗约占建筑能耗的百分之二十七左右，两者总计占建筑能耗的百分之五十以上。由此可见，门窗和幕墙的节能是建筑节能的重点，是关键所在。现代建筑物的设计时，因为建筑师对建筑透明度和美观性的要求不断提高，使得建筑美观和节能的矛盾也就越来越大。由此看来，我们作为建筑幕墙的设计人员，必须尽快从多方面着手，尽快地解决玻璃幕墙及窗的节能问题，使得美观与节能共存。
二、玻璃幕墙节以及门窗的节能设计原理
（1）热能传递基本方式
关于热量的传递，我们总结出来共有三种最基本方式：热传导、热对流、热辐射：
传导：即使物体各个部分不发生相对的位移，物体的内部或者相互接触的物体表面之间的分子或者原子等一些微观粒子的热运动而产生的热能传递现象。
对流：也是热量传递现象的一种，它是由流体的宏观运动使温度不同的流体相对位移而产生的。
辐射：由于某些不确定因素的激发使得物体向外发射辐射能的现象。
我们玻璃幕墙及门窗的节能的主要便是围绕着这三种热传递方式展开，通过有效的措施，来解决能耗问题。
（2）玻璃幕墙及门窗的传热途径及节能技术衡量各项指标
玻璃幕墙及窗主要由玻璃和铝合金或者钢型材组成，玻璃幕墙的热传导主要也就是三种基本热能传递方式的复杂组合，主要表现有：
A、玻璃幕墙外表面与外界环境间的换热；
B、玻璃幕墙内表面与室内空气间的换热；
C、玻璃幕墙自身内部传热。
能量的传导在不同的季节有着不同的方式。在冬季，由于室内外温差太大，能耗主要通过房屋围护结构向外散失热量；在夏季，则由太阳辐射和室外空气形成的热作用，通过房屋围护结构传入室内。所以，不同地区的节能设计重点也不相同，严寒寒冷地区的玻璃幕墙，我们要进行保温设计；而夏热冬冷地区的幕墙，却主要侧重于进行夏季的隔热设计。
玻璃幕墙以及门窗的节能技术主要衡量指标是：传热系数、遮阳系数。其中传热系数K值（国外也称为U值）是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1K时，单位时间内通过单位面积的传热量，单位为W/（m2?K）。这项指标主要是由建筑物的外形和建筑物所处地区的气候条件、幕墙使用型材的传热系数和玻璃的传热系数等综合确定。遮阳系数就是透过实际外围护结构（玻璃幕墙及窗）的太阳辐射热量和透过标准窗玻璃（我国为3ram普通平板玻璃的平均值）的太阳辐射热量的比值，我国南方考虑居多。
三、玻璃幕墙节能计算
玻璃幕墙的节能计算一般包括传热系数 遮阳系数 结露性能的计算。简单的节能计算主要指传热系数的计算。
我们把幕墙的节能计算分为透明幕墙计算与不透明幕墙计算。不透明幕墙主要指铝板和石材幕墙等，透明幕墙主要指玻璃幕墙，但是玻璃幕墙也有不透明部分，例如 建筑物层间的玻璃幕墙。本文，我们主要讨论玻璃幕墙的节能计算，我们分两类来说明：
1、玻璃幕墙透明部分的计算：计算玻璃幕墙的传热性能，我们用的是加权平衡法，也就是说，把玻璃、框、线的传热量全部计算出来，然后按面积来平均得出板块整体的传热系数。具体做法，取一块具有代表性的板块，以铝材中到中为边界。划分节点，在该板块里面，只要有不一样的地方，都要取节点。玻璃的U值（传热系数），我们可以先假设一个值，用反推法来做，因为我们可以要求玻璃厂家生产的玻璃满足这个U值。
我们可以从板块中算出玻璃的面积、框的面积、线的长度，还有整个板块的总面积。现在剩下的工作就是算出公式中框的传热系数Uf、线的传热系数 这两项，我们要借助THERM软件来计算。根据操作手册的教程，按步骤将节点简化后导入。第一步，在设置好边界条件后计算出框和线以及玻璃总的传热系数。第二步，用绝热板将玻璃代替，计算出绝热板以及框的总传热量，总量减去代替板的传热量，用这个值除以框的宽度，得到框的传热系数。将框的传热系数带入第一步的计算公式，算出线的传热系数。最后带入整个板块的计算公式。（每个节点的框和线的传热系数都是不一样的）。
2、层间玻璃幕墙的U值计算，结合透明玻璃幕墙与铝板石材幕墙的算法，两者糅合即可以算出[铝板石材幕墙的U值计算，根据节点，由面层到混凝土层结束，将铝板、保温棉、空气、混凝土、空气等的热阻全部算出来，这个值，在规范中名称是R，而我们要算的幕墙U值：U=1/R0。而R0=Ri+R+Re，其中Ri（内表面换热阻）与Re（外表面换热阻）是从民用建筑设计规范中查得的，是定值，一般来说Ri=0.11m2.K/W，Re =0.04m2.K/W。那我们主要算的就是R的值。以石材幕墙为例来计算：R=石材厚度/2.91+保温棉厚/0.05+混凝土厚度/1.74+空气热阻0.18，该公式中所有的厚度都是以M为单位。2.91、0.05、1.74分别为对应材料的传热系数。这些系数我们都可以从民用建筑热工设计规范中建筑材料热物理性能章节查询出来]。具体点说就是，先采用透明玻璃幕墙的算法，算出板块的传热系数U，反带入公式R=1/U，相当于我们把前面的玻璃幕墙作为一个整体，把它想象成石材。剩下的就是将R带入到铝板石材幕墙的计算公式中了U=1/R0。而R0=Ri+R+Re。注意，本段中提到板块的U和后面铝板石材幕墙U不是同一个值。后面这个相当于总值。
四、玻璃幕墙节能高科技应用
伴随科技的不断发展，各种高科技技术在玻璃幕墙上也得到了广泛的应用，例如智能型幕墙，根据外界气候环境的变化，自动调节玻璃幕墙的保温、遮阳、通风系统，最大限度地降低建筑物的能源消耗创造出宜人的室内环境，通过双层玻璃幕墙的形式得以体现，采用双层表皮设计，利用中间的空气间层形成温度缓冲区，比单层幕墙节能50%以上.，很好地解决了玻璃幕墙建筑能耗巨大的现状，为人们创造出更了加舒适的工作和居住环境。
五、结束语
玻璃幕墙的热传导主要就是三种基本热能传递方式的组合。提高幕墙节能的有效措施主要就是围绕着如何克服这三种热传递方式。作为一位幕墙设计人员，我们应该从实际出发，根据不同地区的气候差异，对症下药，实事求是地解决幕墙设计过程中遇到的节能难题，让能量的损耗降到最低，在设计阶段严把节能关。
参考文献：
[1]《上海市建筑幕墙工程技术规范》DGJ08-56-2012
[2]《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
论文作者:宋卫华
论文发表刊物:《低碳地产》2016年第7期
论文发表时间:2016/10/14
标签：玻璃幕墙论文; 幕墙论文; 系数论文; 节能论文; 建筑论文; 玻璃论文; 石材论文; 《低碳地产》2016年第7期论文;