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摘要：本文以天津泰達A、B區(qū)新型單元幕墻節(jié)能設計為例，介紹幕墻節(jié)能設計構造及詳細分析本項目單元幕墻細部構造設計對幕墻節(jié)能性能的影響。

關鍵詞：新型單元幕墻 節(jié)能措施 節(jié)能構造

現(xiàn)階段，國內大多數(shù)提高玻璃幕墻節(jié)能保溫性能的設計主要措施是采用鍍膜玻璃、Low-E玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃及隔熱斷橋鋁型材、減少開啟窗扇面積、設置室內外遮陽系統(tǒng)、采用雙層幕墻等。這些都是建筑幕墻節(jié)能的宏觀范疇，往往在幕墻企業(yè)介入之前的建筑設計階段已經確定。而目前國內大部分幕墻設計師的節(jié)能觀念也停留于此，處于被動設計思想階段，往往忽略幕墻節(jié)點節(jié)能構造設計對幕墻節(jié)能的影響，經常因為構造設計的不合理，使得采用大量節(jié)能材料的幕墻節(jié)能性能大打折扣。所以接下來結合天津泰達項目單元系統(tǒng)，對幕墻的節(jié)能構造設計進行詳細對比分析。

建筑幕墻的節(jié)能技術主要兩項指標為：傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)，其中遮陽系數(shù)主要與玻璃參數(shù)及輔助遮陽措施有關。而在此重點介紹降低幕墻透明部分傳熱系數(shù)的節(jié)能構造措施。

圖1 單元系統(tǒng)細部節(jié)能構造措施

圖2 外呼吸式雙層幕墻內層門細部節(jié)能構造措施

從圖3可看出整窗的傳熱系數(shù)主要與玻璃傳熱系數(shù)、框的傳熱系數(shù)、中空玻璃邊緣線性傳熱系數(shù)及各部分的面積、長度有關系。而此項目單元幕墻降低其傳熱系數(shù)的構造措施也是基于以上三要素（玻璃、玻璃邊緣、框）進行設計。為了更好的展示節(jié)能構造措施對節(jié)能效果的影響，我們采用美國勞倫斯-伯克萊國家實驗室（LBNL）開發(fā)的二維熱傳導計算軟件 THERM對系統(tǒng)構造措施進行模擬對比分析。

1 框構造設計分析

圖4 本項目膠條插接單元幕墻系統(tǒng)分析結果

通過以上分析知：框傳熱系數(shù)Uf=4.45W/m2.k

中空玻璃邊緣傳熱系數(shù) ：1.88 W/m2.k

1.1 采用膠條插接單元系統(tǒng)，相對于傳統(tǒng)公母插接單元系統(tǒng)，降低了框的傳熱系數(shù)，同時其氣密性能也高于傳統(tǒng)單元系統(tǒng)。（圖5、圖6、圖7）

圖5 傳統(tǒng)公母插接單元幕墻系統(tǒng)

圖6 膠條插接單元幕墻系統(tǒng)

通過分析：框傳熱系數(shù)Uf=4.54 W/m2.k

中空玻璃邊緣傳熱系數(shù)：1.88 W/m2.k

框傳熱系數(shù)差值為：0.09W/m2.k

1.2 因玻璃邊部與框之間的縫隙進深大于16mm，存在空氣對流造成的熱量傳遞，所以采用帶舌邊EPDM膠條進行阻截，提高了框的傳熱系數(shù)，同時也有效防止角部結露。（圖8、圖9、圖10）

圖8 普通膠條 圖9 帶舌型擋邊膠條

圖10 普通膠條分析結果

通過分析：框傳熱系數(shù)Uf =4.72W/m2.k

中空玻璃邊緣傳熱系數(shù)：1.88W/m2.k

框傳熱系數(shù)差值為：0.27W/m2.k

1.3 為了將單元邊框膠條與隔熱條和玻璃處于同一保溫面上，開模設計了一個22mm帶膠條槽口的C型隔熱條，這樣保證了保溫線處于同一平面，等溫線與熱流方向垂直，同時膠條采用多腔設計，有效降低了整個幕墻的傳熱系數(shù)。

圖11 膠條前移 圖12 膠條位于保溫面上

圖13 膠條前移分析結果

通過分析：框傳熱系數(shù)Uf=4.82W/m2.k

中空玻璃邊緣傳熱系數(shù)：1.88 W/m2.k

框傳熱系數(shù)差值為：0.37W/m2.k

2 玻璃邊緣分析

玻璃采用暖邊技術，提高中空內側玻璃溫度，有效防止中空玻璃角部結露，同時也減少中空玻璃邊部熱散失，降低整窗的U值。

圖14 玻璃不帶暖邊技術分析結果

通過分析：框傳熱系數(shù)Uf=4.67W/m2.k

中空玻璃邊緣傳熱系數(shù)：1.96W/m2.k

框傳熱系數(shù)差值為：0.22W/m2.k

中空玻璃邊緣傳熱系數(shù)差值為：0.08W/m2.k

3 雙層幕墻內側門分析

外呼吸式雙層幕墻內側門采用隱框做法，采用三道膠條密封，同時設置了玻璃封邊，采用PA66材料，玻璃封邊設計時考慮了第二道膠條密封的需要，設置了檔邊，不僅保證了保溫面的連續(xù)，而且提高了幕墻的氣密性能。

圖15 本項目雙層幕墻內側門系統(tǒng)分析結果

通過分析：框傳熱系數(shù)Uf=3.26W/m2.k

中空玻璃邊緣傳熱系數(shù)：1.71W/m2.k

圖16 門扇不帶PA66護邊，采用隱框做法分析結果

通過分析：框傳熱系數(shù)Uf=3.1W/m2.k

框傳熱系數(shù)差值為：-0.16W/m2.k

中空玻璃邊緣傳熱系數(shù)：1.67W/m2.k

圖17 門框不帶中間膠條做法分析結果

通過分析：框傳熱系數(shù)Uf=3.64W/m2.k

框傳熱系數(shù)差值為：0.38W/m2.k

中空玻璃邊緣傳熱系數(shù)：1.74W/m2.k

通過以上分析可知，單元邊框膠條位置對框的傳熱系數(shù)影響最大，為8%，主要因為膠條前移后，在單元體邊框之間形成一個對流空腔，對流及輻射作用造成了傳熱系數(shù)的增大。其次為玻璃與邊框之間的擋邊膠條影響為6%，帶舌邊EPDM膠條可以對空腔對流及玻璃和外側鋁框的輻射進行阻截。前三種情況對玻璃邊緣幾乎沒有影響，暖邊對玻璃邊緣影響最大，為5%左右，同時暖邊技術也對框的傳熱系數(shù)降低有幫助。雙層幕墻內側門中間一道膠條對框的傳熱系數(shù)影響最大，達到12%，所以門窗設計中此道膠條非常重要，而且它需設置在隔熱條位置，這樣可以延續(xù)保溫面，提高氣密性能。以上幕墻細部節(jié)能構造措施對幕墻成本影響非常小，但對整個幕墻節(jié)能效果明顯，是幕墻節(jié)能設計中不可忽視的環(huán)節(jié)。

4 結語

天津泰達A、B區(qū)幕墻項目作為建筑節(jié)能設計的典范，不僅建筑上采用了大量的節(jié)能措施，同時在幕墻細部節(jié)能構造上也做了深入的研究和實踐，是幕墻節(jié)能設計的典型案例。

在國內建設低碳、節(jié)能型社會的大趨勢下，作為建筑外維護結構的門窗幕墻節(jié)能尤為重要。我們在進行門窗幕墻設計時，節(jié)能意識應貫徹始終，要突破被動設計思想階段，主動積極去挖掘幕墻設計階段的節(jié)能構造對幕墻節(jié)能的貢獻。我們不應再簡單地把如何節(jié)省材料看成僅是為企業(yè)省成本，而應視為對整個自然資源環(huán)境的節(jié)省，對社會的貢獻。

參考文獻：

[1]公共建筑節(jié)能設計標準（GB50189-2005）.

[2]EN ISO 10077《窗、門和百葉窗的熱工性能》.

[3]王積剛，黃日勇.鋁合金門窗幕墻節(jié)能技術概述.