當(dāng)前，建筑節(jié)能成為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一部分，社會(huì)對(duì)建筑節(jié)能的意識(shí)也在逐漸增強(qiáng)。建筑節(jié)能主要是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能，而玻璃幕墻作為現(xiàn)代建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要組成部分，因此，如何解決節(jié)能問題需要在項(xiàng)目中著重考慮。
玻璃幕墻的保溫隔熱性能及節(jié)能設(shè)計(jì)原則
玻璃幕墻保溫隔熱性能較差，通風(fēng)效果不好，直接影響到建筑物的設(shè)備配置及能源消耗，有悖于我國的國情。保溫隔熱性能是指幕墻兩側(cè)存在空氣溫差條件下，幕墻阻抗從高溫一側(cè)傳向低溫一側(cè)傳熱的能力，不包括從縫隙中滲透空氣的傳熱。幕墻保溫性能用傳熱系數(shù)k表示。
幕墻的保溫性能應(yīng)通過控制總熱阻值和選取相應(yīng)的材料來解決。為了減少熱損失，可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行改善：第一是改善采光窗玻璃的保溫隔熱性能，盡量選用中空玻璃，并減少開啟扇；第二是對(duì)非采光部分采用隔熱效果好的材料作后襯墻（如浮石、輕混凝土）或設(shè)置保溫芯材；第三是做密閉處理和減少透風(fēng)。
各地氣候條件不同，對(duì)幕墻的性能也有不同的要求。在夏熱冬暖地區(qū)，隔熱是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的主要問題。玻璃幕墻的隔熱性能主要是針對(duì)輻射、傳導(dǎo)與對(duì)流。在談及反射玻璃時(shí)，人們往往只強(qiáng)調(diào)它的輻射性能。固然，輻射是上面各種方式中最主要的部分，可占全部熱量的2/3左右，空調(diào)的主要負(fù)荷也來源于太陽輻射，因此，應(yīng)有效阻擋太陽輻射。
但在實(shí)際使用中，如幕墻在持久的曝曬下，反射玻璃由于散熱較其它玻璃慢，盡管它的反射能力大，但熱量的累積使它不可避免地成為一個(gè)新熱源，所以，玻璃幕墻對(duì)太陽能的透射能力是值得關(guān)注的問題。溫差傳熱、空氣流動(dòng)熱交換也是夏季圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能應(yīng)考慮的問題，這兩個(gè)方面的傳熱均是由室內(nèi)外溫差造成的，不同的是前者是通過傳熱，后者是通過室內(nèi)外空氣滲透。在進(jìn)行幕墻熱工設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行具體分析和研究，如：幕墻外表面與周圍空氣和外界環(huán)境間的對(duì)流換熱、幕墻內(nèi)表面與室內(nèi)空氣和室內(nèi)環(huán)境間的換熱、幕墻和金屬框格的傳熱、通過玻璃的鍍膜層減少的輻射換熱等。
建筑節(jié)能是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)重要方面，是執(zhí)行節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境基本國策和《中華人民共和國節(jié)約能源法》的必要組成部分。我國各地區(qū)的氣候條件不同，不可能采取同一種模式，而應(yīng)該針對(duì)不同地域采取不同的措施，處理好建筑的節(jié)能問題。各建筑氣候分區(qū)均有或即將有相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，如嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、溫和地區(qū)的幕墻要進(jìn)行冬季的保溫設(shè)計(jì)。幕墻熱工設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)國家現(xiàn)行的《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50176一93),《采暖居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》( JGJ26-95)和《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ134一2001)等來執(zhí)行。這些標(biāo)準(zhǔn)的頒布和實(shí)施，無疑將有力推動(dòng)我國建筑節(jié)能技術(shù)的研究和應(yīng)用。
合理選擇幕墻玻璃材料
對(duì)于玻璃幕墻來說，由于玻璃的面積占據(jù)立面的大部分，可以參與熱交換的面積較大，能耗也大，決定了玻璃材料是其節(jié)能的關(guān)鍵。如果使用普通透明玻璃，它的傳熱系數(shù)偏高，且對(duì)太陽輻射和遠(yuǎn)紅外熱輻射沒有有效限制，因此其面積越大夏季進(jìn)入室內(nèi)的熱量越多，冬季室內(nèi)散失的熱量也越多。不同的玻璃具有不同的性能，一種玻璃不能適用于所有氣候區(qū)域和建筑朝向。為阻擋太陽熱輻射，必須對(duì)玻璃進(jìn)行一定的處理。在玻璃原片中添加一些元素可以制成吸熱玻璃，在玻璃的一面鍍膜可制成熱反射玻璃、Low一E玻璃及Solar一E玻璃等。
比如，吸熱玻璃吸收的熱量越多，隔熱的效果就越好。但吸熱和透光經(jīng)常是矛盾的，所以吸熱玻璃的隔熱能力也受到一定的限制，況且吸熱玻璃吸收的一部分熱量仍然有相當(dāng)數(shù)量會(huì)傳入室內(nèi)。再比如，熱反射玻璃在反射紅外線的同時(shí)，對(duì)可見光的透射也有很大的衰減和反射，造成采光不好，反射光則造成眩光污染。由于熱反射玻璃反射太陽能，因而不適用于北方寒冷地區(qū)。低輻射鍍膜玻璃是在20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的新型保溫玻璃，其輻射率一般為0.1左右，最低可以降至0.05，是普通玻璃輻射率的十分之一左右，提高了節(jié)能效果。而遮陽型Low一E玻璃采用獨(dú)特的熱噴射鍍膜技術(shù)制作而成，除本身具有低輻射性能外，它還具有控制陽光的性能。
一般而言，采用單片吸熱玻璃或熱反射玻璃、Low一E玻璃、Solar一E玻璃能取得一定的節(jié)能作用，但效果是有限的，在玻璃面積太大時(shí)仍不能滿足要求。采用這些玻璃組成的中空玻璃是較好的選擇。
對(duì)于中空玻璃，外片玻璃一般采用吸熱玻璃、熱反射玻璃、吸熱的Low一E玻璃。內(nèi)片采用透明玻璃、Low一E玻璃等。這樣，外片玻璃吸收絕大部分太陽輻射熱，而空氣層將外片玻璃的熱輻射阻擋在外面而不對(duì)室內(nèi)產(chǎn)生二次輻射傳熱。中空玻璃的采用不僅能降低太陽輻射，也能有效地阻止溫差傳熱。南方首先是減少太陽輻射，這與北方的保溫存在原則上的差異。在北方，中空玻璃一般是盡量減少對(duì)太陽短波輻射的阻擋，而使得大量的太陽輻射進(jìn)入室內(nèi)。而在南方，中空玻璃首先是吸收或反射太陽短波輻射，再利用中空玻璃的空氣層有效隔絕溫差傳熱和長波輻射，而使得大量的太陽輻射不能進(jìn)入室內(nèi)。
中空玻璃的隔熱性能主要因其內(nèi)部氣體處于一個(gè)封閉的空間，氣體不產(chǎn)生對(duì)流，而且空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.028W/(m²•K)，是玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)0.77W/(m²•K)的1/27，除中空玻璃四邊的密封膠導(dǎo)熱，對(duì)流和傳導(dǎo)在中空玻璃的能量傳遞中占較小的比例。要提高中空玻璃的隔熱性能，一般是增大空間的厚度和使用導(dǎo)熱系數(shù)低的氣體置換中空玻璃內(nèi)部的空氣，這樣可減少傳導(dǎo)，但中空層不宜過大，合理的間隙是5～12mm左右。要降低輻射傳熱，一般是通過使用鍍膜玻璃或低輻射玻璃來控制各種射線透過，達(dá)到降低輻射傳熱的目的。
通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，通常單片玻璃的傳熱系數(shù)k=6W/(m²•K)，中空玻璃（普通）k=2.3～3.2W/(m²•K)，而采用離線低輻射鍍膜中空玻璃（中空層充惰性氣體）k=1.26～2.0W/(m²•K)。需要注意的是，中空玻璃和Low一E中空玻璃，以及陽光鍍膜玻璃都有不同程度的節(jié)能效果。如何選用，要根據(jù)建筑整體設(shè)計(jì)要求，用于哪個(gè)部位，要達(dá)到什么樣的效果，選用不同類型的節(jié)能玻璃，并非“u”值越低越好。要綜合考慮，要考慮質(zhì)量、使用壽命、裝飾效果、成本和要求的節(jié)能效果。
綜合采取各種建筑節(jié)能措施
玻璃幕墻的節(jié)能，一方面是減少其使用面積，特別是東、西墻面的使用面積，這主要在建筑設(shè)計(jì)時(shí)確定。在建筑設(shè)計(jì)中，將需要采光、通風(fēng)和設(shè)置玻璃幕墻的墻面安排在南、北面，盡量減少其朝東或朝西的面積；另一方面是遮陽。
由于空調(diào)負(fù)荷很多都是來自太陽輻射，而玻璃又是太陽輻射得熱的主要來源，因而遮陽對(duì)玻璃幕墻節(jié)能是很有效的，可以使室內(nèi)長期處于陰涼的地方，從而實(shí)現(xiàn)最大限度的降溫。在設(shè)計(jì)遮陽構(gòu)造時(shí)要結(jié)合幕墻建筑的整體藝術(shù)效果、材料與顏色進(jìn)行考慮，而且形式要簡(jiǎn)單、美觀，便于清洗、安裝。不同形式的遮陽板有時(shí)會(huì)影響建筑的立面造型，但如果處理得好，會(huì)使建筑更加協(xié)調(diào)。比如，豎向與橫向結(jié)合的綜合式遮陽板既提高了遮陽效果，又可作為立面從實(shí)到虛（實(shí)墻到玻璃）二者的過渡部分，這種強(qiáng)烈的虛實(shí)對(duì)比使建筑的個(gè)性十足，充分展示出的結(jié)構(gòu)美而讓建筑栩栩如生。
遮陽最有效的是外遮陽。在外遮陽措施不太可行的情況下，內(nèi)遮陽、玻璃內(nèi)部遮陽等均是有效的節(jié)能措施。另外，良好的自然通風(fēng)不僅能保持室內(nèi)空氣的清新，也可以最大限度地減少使用空調(diào)的時(shí)間，從而達(dá)到節(jié)能的效果，在寒冷地區(qū)采用大面積玻璃幕墻時(shí)應(yīng)用保溫措施，防止“熱橋”產(chǎn)生，由于幕墻框多為金屬材料，金屬比玻璃導(dǎo)熱系數(shù)大，當(dāng)室內(nèi)外溫差大時(shí)，應(yīng)注意防止結(jié)露、掛霜，如在幕墻豎框內(nèi)外均用熱絕緣橡膠密封條分隔形成“熱斷橋”后，幕墻就不產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象了，而且視野清晰。
在設(shè)計(jì)玻璃幕墻建筑時(shí)，應(yīng)科學(xué)合理地規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工，避免玻璃幕墻帶來的弊病。玻璃幕墻可將陽光的熱量反射到周邊建筑物、人行道或廣場(chǎng)上，使人有灼熱感，甚至損壞其他建筑物上的建筑材料（如密封膠、瀝青材料等）。因此，不要將玻璃幕墻建筑物安排得過于集中，不要面向居民樓設(shè)置玻璃幕墻，限制在并列的和相對(duì)的建筑物上采用全部玻璃幕墻。在“丁”字路口和居民區(qū)20m以下高度不使用大面積、高反射率的鍍膜玻璃。玻璃的陽光控制膜有低反射、吸熱等不同數(shù)值可供選擇，如反射率在5%～70％之間變化，可根據(jù)使用要求作出調(diào)整。設(shè)計(jì)落地幕墻時(shí)可采用在墻腳布置綠化遮擋熱量，也可改用反射率低的鋁板、石板等。
