幕墻設(shè)計與建筑師對幕墻設(shè)計要求的思考

幕墻設(shè)計與建筑師對幕墻設(shè)計

要求的思考

1、什么是設(shè)計

引用一位老專家的話，設(shè)計就是畫圖、不是畫畫。幕墻設(shè)計也是如此。我認(rèn)識一位建筑師，可能是我認(rèn)識的不多見、對工程效果（幕墻效果）的實現(xiàn)極為負(fù)責(zé)任的建筑師，通過交流對我的觸動很大，讓我再次認(rèn)識了什么是設(shè)計。

幕墻行業(yè)從無到有。從1983年我國國內(nèi)第一個自主設(shè)計、自主施工的建筑幕墻工程----北京長城飯店的建成，建筑幕墻在我國已經(jīng)走過了將近三十年的發(fā)展歷程，幕墻技術(shù)的發(fā)展也逐步走向多元化和高技術(shù)含量。發(fā)展中，幕墻設(shè)計的內(nèi)容也從最早的玻璃幕墻、鋁板幕墻、石材幕墻發(fā)展到陶土板幕墻、陶瓷板幕墻、人造板幕墻、GRC銅板幕墻、鈦鋅板幕墻等等，幕墻的形式也從隱框、明框的構(gòu)件式幕墻發(fā)展到單元式幕墻、雙層幕墻、拉索拉桿幕墻等。2、如何去實現(xiàn)幕墻設(shè)計

早期，幕墻的材料、幕墻的形式都相對比較單一、簡單，建筑的外形也一般都相對比較簡單，幕墻設(shè)計基本都比較簡單、鋁型材開模也比較少，一套系統(tǒng)可能能在諸多工程使用，屬于標(biāo)準(zhǔn)化的一個階段。近十幾年到現(xiàn)在，建筑的效果已是千奇百怪、各有內(nèi)容，幕墻的形式、材料也是長足發(fā)展，為建筑添磚加瓦、為建筑效果錦上添花，到此幕墻設(shè)計已經(jīng)到了需要有針對性、專一性的設(shè)計階段。

那現(xiàn)在幕墻的設(shè)計能滿足建筑師的要求和建筑效果的要求嗎？可以滿足，幕墻材料技術(shù)的積累和幕墻設(shè)計技術(shù)的沉淀應(yīng)該可以滿足。但在實際設(shè)計中，往往會出現(xiàn)幕墻設(shè)計達(dá)不到建筑效果效果要求及加工、施工安裝的要求。問題在于許多設(shè)計還是照搬標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，可能談不上設(shè)計，沒有去思考、沒有理解建筑效果要求及幕墻的加工安裝可行性等的設(shè)計意圖，這樣找個大學(xué)生、干幕墻設(shè)計一兩年的設(shè)計人員都可以把設(shè)計圖紙搞出來，關(guān)鍵是設(shè)計的這一個或幾個方案有沒有解決真正的問題、哪個方案更適合這個工程、還有沒有更好的方案，思考這些問題，這就是幕墻設(shè)計，也就是幫建筑師給建筑做衣服、穿衣服，這件衣服好穿不好穿、好不好看。針對性的幕墻設(shè)計終究會找到一個在當(dāng)時的情況下最好、最合理的方案，但隨著技術(shù)的發(fā)展再去看，也會重新找到更好的方案。當(dāng)然，設(shè)計也需要時間，趕是趕不出好設(shè)計的。幕墻設(shè)計的好壞同設(shè)計人員的自身水平以及環(huán)境的限制、其它多方面因素都有很大關(guān)系，同行業(yè)幕墻設(shè)計技術(shù)的積累一樣，人員的設(shè)計能力也是需要積累、沉淀、提高，如何去提高，首先要用心，要去思考、總結(jié)、汲取、整理、濃縮，要有給建筑穿完衣服的成就感。3、設(shè)計出的幕墻系統(tǒng)的性價比

幕墻系統(tǒng)的設(shè)計，首先要達(dá)到安全要求，達(dá)到建筑效果及各項性能的要求，這是最基本的要求。行業(yè)的大環(huán)境下，競爭激烈、工程利潤都很低，如何從設(shè)計上去保證工程的利潤及投資成本，保證設(shè)計對工程的效益，從設(shè)計上盡量解決，而不是在現(xiàn)場偷工減料，這也是對一個設(shè)計方案好壞的另一個要求。做了這些思考和解決，就應(yīng)該是一個合格的設(shè)計，對設(shè)計人員來說，這也是設(shè)計人員責(zé)任心、職業(yè)操守的一個體現(xiàn)，對工程負(fù)責(zé)，對公司負(fù)責(zé)、對社會負(fù)責(zé)。經(jīng)常有人問，為什么許多工程要開模，不用標(biāo)準(zhǔn)模具，其實對于幕墻設(shè)計工作來說，誰愿意去開好多模具、搞的那么煩呢，省事多好的，問題就在于現(xiàn)在不是以前，需要在工程要求的實現(xiàn)和工程的效益之間權(quán)衡，滿足建筑效果的要求，找到最佳的解決方案，達(dá)到雙贏或者多贏，這才是幕墻設(shè)計的效益，也是幕墻設(shè)計性價比的真正體現(xiàn)。當(dāng)然，幕墻設(shè)計一定要懂結(jié)構(gòu)計算，包括龍骨的計算及面板的計算等，有時這也會成為建筑效果的實現(xiàn)和幕墻性價比設(shè)計中必不可少的一部分，也需要在工程中積累這種計算尺度的感覺。一直都說，工程要從設(shè)計開始，其實也說明了一個問題，工程的造價控制也要從設(shè)計開始，在行業(yè)里，受大環(huán)境及各種因素的制約，設(shè)計對費(fèi)用及成本的的控制力達(dá)不到它所需要體現(xiàn)的作用，但至少應(yīng)該是非常重要的一環(huán)。

4、建筑師對幕墻有什么要求，要達(dá)到什么深度。

幕墻是建筑的衣服，是建筑的外在效果，是建筑師的設(shè)計構(gòu)想和思考。要穿好這件衣服，需要建筑師和幕墻設(shè)計人有交集。包括時間的、空間的及對工程的理解和思考的交集。雙方都不懂各自的專業(yè)和思考的問題，那就不一定能做好、穿好這件衣服。有一個曲面擬合不算非常復(fù)雜的工程，建筑師花了三個月時間把建筑外立面、屋頂?shù)日�體模型的幕墻分格、定位、凹凸起伏等完整建模，把重要板塊及異形板塊的加工尺寸完整放樣，這就是建筑師對建筑效果的理解、對幕墻實現(xiàn)的理解，也是對幕墻的設(shè)計要求和深度要求。這種要求及對幕墻實現(xiàn)的理解在國外可能比較多，但在國內(nèi)可能不是太多，但至少體現(xiàn)的是建筑師對工程、對業(yè)主、對社會負(fù)責(zé)的一種職業(yè)的責(zé)任態(tài)度，因為那是他的一件作品。反過來，幕墻設(shè)計或許也當(dāng)如此，也應(yīng)該去了解建筑師的思考、去理解建筑，也去把衣服做成自己的一件作品。當(dāng)然，建筑主要是建筑師的建筑效果，但那只是遠(yuǎn)看，真正到跟前去看、去思考做法、去理解幕墻時，也會體會到幕墻人的心血。隨著行業(yè)的發(fā)展，這種交集從無到有、從少到多，相信這種交集會越來越多，會因為這種交集，鑄造出更多的精品建筑。5、建筑師給幕墻帶來了什么

建筑師促進(jìn)了幕墻技術(shù)的發(fā)展。建筑師對建筑效果的構(gòu)想需要幕墻來實現(xiàn)。許多工程、尤其是許多大工程都要進(jìn)行幕墻設(shè)計方案投標(biāo)，評完標(biāo)，總會有好有壞，當(dāng)然，好的方案不一定是最適合的方案。建筑師去參加評標(biāo)，把這種對幕墻實現(xiàn)的建筑效果要求施加于幕墻設(shè)計方案的時候，就可能會有很多新奇的要求需要幕墻方案去實現(xiàn)，無形之中就可能會出現(xiàn)更新的做法、創(chuàng)新或者研發(fā)，尤其在大型工程更是如此。幕墻設(shè)計去解決這些新奇要求的時候，不一定是最好的解決方案，但至少當(dāng)時是最好的，需要時間來更加完善、推陳出新、促進(jìn)幕墻設(shè)計技術(shù)的豐富。

建筑師促進(jìn)了幕墻材料的發(fā)展。幕墻材料，尤其是面板是的顏色、材質(zhì)、細(xì)部構(gòu)造、做法是建筑效果的直接表達(dá)，或許也是建筑師最為關(guān)心的問題。材料符合不符合建筑師的要求、符合不符合建筑內(nèi)涵的表達(dá)，很重要。就在建筑師的這種重要和關(guān)心中，新材料、新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn)，豐富了建筑的表達(dá)，也豐富了幕墻的表達(dá)和內(nèi)容。

如何去做好幕墻，如何去做好幕墻設(shè)計，是行業(yè)要思考的問題，也是幕墻設(shè)計人要思考的問題，或許也是建筑師要去考慮的問題。只有思想意識上高度的統(tǒng)一，才能設(shè)計出一個幕墻精品工程。

擴(kuò)展閱讀：幕墻節(jié)能設(shè)計

中國建筑裝飾幕墻工程節(jié)能型建筑幕墻的構(gòu)造設(shè)計

方大集團(tuán)股份有限公司設(shè)計院謝士濤董格林

【提要】文章針對《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-201*）對建筑幕墻的節(jié)能要求，對節(jié)能型建筑幕墻的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計進(jìn)行了探討，可供建筑師和幕墻設(shè)計人員進(jìn)行建筑幕墻設(shè)計時參考。

【關(guān)鍵詞】建筑幕墻節(jié)能構(gòu)造設(shè)計

實，標(biāo)準(zhǔn)對不同氣候區(qū)域、不同窗墻面積比的單一朝向的透1．節(jié)能型建筑幕墻的含義

明幕墻的傳熱系數(shù)與遮陽系數(shù)作了詳細(xì)的要求，如表2、表3、建筑節(jié)能是指節(jié)約采暖供熱、空調(diào)制冷、采光照明以及

表4、表5以及表6。對透明幕墻的氣密性要求為不應(yīng)低于《建調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣、濕度、改變居室環(huán)境質(zhì)量的能源消耗，還包

筑幕墻物理性能分級》（GB/T15225）規(guī)定的3級。括利用太陽能、地?zé)?水)能源的綜合技術(shù)工程。目前我國的

公共建筑特別是大型商場、高檔旅館酒店、高檔辦公樓等建

筑的全年能耗中，大約50%~60%消耗于空調(diào)制冷與采暖系統(tǒng)，而在空調(diào)采暖能耗中，大約20%~50%由外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱所消耗。因此，建筑幕墻的節(jié)能對建筑節(jié)能來講意義重大。

節(jié)能型建筑幕墻是指其性能指標(biāo)，主要是保溫隔熱性能和氣密性兩項物理性能，達(dá)到或高于現(xiàn)行的建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求的建筑幕墻。由于我國幅員廣闊，南北方、東西部地理氣候環(huán)境差異很大，不同的環(huán)境條件下對建筑幕墻的節(jié)能要求也不盡相同。A地區(qū)的節(jié)能幕墻對于B地區(qū)來講并不一定能達(dá)到節(jié)能的基本要求。因此，節(jié)能型建筑幕墻的含義中除了性能指標(biāo)外還有其對應(yīng)的環(huán)境指標(biāo)。

嚴(yán)寒地區(qū)A區(qū)單一朝向透明幕墻傳熱系數(shù)限值表2

透明幕墻部位窗墻面積比≤0.2.0.2＜窗墻面積比≤0.30.3＜窗墻面積比≤0.40.4＜窗墻面積比≤0.50.5＜窗墻面積比≤0.7體形系數(shù)≤0.3傳熱系數(shù)KW/(m2K)≤3.0≤2.8≤2.5≤2.0≤1.7體形系數(shù)≤0.3傳熱系數(shù)KW/(m2K)≤3.2≤2.9≤2.6≤2.1≤1.80.3＜體形系數(shù)≤0.4傳熱系數(shù)KW/(m2K)≤2.7≤2.5≤2.2≤1.7≤1.50.3＜體形系數(shù)≤0.4傳熱系數(shù)KW/(m2K)≤2.8≤2.5≤2.2≤1.8≤1.60.3＜體形系數(shù)≤0.4傳熱系數(shù)遮陽系數(shù)SC(東、南、西向KW/(m2K)/北向)≤3.0≤2.5≤2.3≤2.0≤1.8≤0.70/≤0.60/≤0.50/嚴(yán)寒地區(qū)B區(qū)單一朝向透明幕墻傳熱系數(shù)限值表3

透明幕墻部位窗墻面積比≤0.2.0.2＜窗墻面積比≤0.30.3＜窗墻面積比≤0.40.4＜窗墻面積比≤0.50.5＜窗墻面積比≤0.72．節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對建筑幕墻的要求

《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-201*）將建筑幕墻分為透明幕墻和非透明幕墻兩大類。根據(jù)建筑所處城市的建筑氣候分區(qū)不同，標(biāo)準(zhǔn)對透明幕墻與非透明幕墻的保溫隔熱性能和氣密性均有很明確的要求。

2.1非透明幕墻

非透明幕墻是指不具備自然采光、視覺通透特性的建筑幕墻，主要是指非透明面板材料（金屬板、石材等）組成的幕墻和玻璃幕墻有后置墻體或保溫隔熱層的幕墻。一般位于樓板（樓板梁）、柱、剪力墻等部位�！豆�共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》將此類幕墻作為建筑物的實墻體進(jìn)行考慮，對其熱工性能的要求與外墻相同，見表1。

寒冷地區(qū)單一朝向透明幕墻傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)限值表4

體形系數(shù)≤0.3傳熱系數(shù)遮陽系數(shù)SC(東、南、西KW/(m2K)向/北向)≤3.5≤3.0≤2.7≤2.3≤2.0≤0.70/≤0.60/≤0.50/透明幕墻部位窗墻面積比≤0.20.2＜窗墻面積比≤0.30.3＜窗墻面積比≤0.40.4＜窗墻面積比≤0.50.5＜窗墻面積比≤0.7非透明幕墻的傳熱系數(shù)限值表1

地區(qū)嚴(yán)寒地區(qū)A區(qū)嚴(yán)寒地區(qū)B區(qū)寒冷地區(qū)夏熱冬冷夏熱冬暖體形系數(shù)≤0.3傳熱系數(shù)KW/(m2K)≤0.45≤0.50≤0.600.3＜體形系數(shù)≤0.4傳熱系數(shù)KW/(m2K)≤0.40≤0.45≤0.50注:有外遮陽時,遮陽系數(shù)=玻璃的遮陽系數(shù)外遮陽的遮陽系數(shù)；無外遮陽時，遮陽系數(shù)=玻璃的遮陽系數(shù)。

夏熱冬冷地區(qū)單一朝向透明幕墻傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)限值表5

透明幕墻部位窗墻面積比≤0.20.2＜窗墻面積比≤0.30.3＜窗墻面積比≤0.40.4＜窗墻面積比≤0.50.5＜窗墻面積比≤0.7傳熱系數(shù)KW/(m2K)≤4.7≤3.5≤3.0≤2.8≤2.5遮陽系數(shù)SC(東、南、西向/北向)≤0.55/≤0.50/0.60≤0.45/0.55≤0.40/0.50≤1.0≤1.52.2透明幕墻

透明幕墻是指可見光可直接透射入室內(nèi)的幕墻。透明幕墻對建筑能耗高低的影響主要有兩個方面，一是玻璃等透明材料的傳熱系數(shù)大小影響到建筑物冬季采暖與夏季空調(diào)室內(nèi)外的溫差傳熱；另一方面是透過玻璃等透明材料的輻射得熱。結(jié)合我國南北方、東西部地區(qū)氣候差異大的現(xiàn)

注:有外遮陽時,遮陽系數(shù)=玻璃的遮陽系數(shù)外遮陽的遮陽系數(shù)；無外遮陽時，遮陽系數(shù)=玻璃的遮陽系數(shù)。

夏熱冬暖地區(qū)單一朝向透明幕墻傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)限值表6

CHINABUILDINGDECORATION201*年第1期/總第188期中國建筑裝飾透明幕墻所在部位窗墻面積比≤0.20.2＜窗墻面積比≤0.30.3＜窗墻面積比≤0.40.4＜窗墻面積比≤0.50.5＜窗墻面積比≤0.7幕墻工程傳熱系數(shù)KW/(m2K)≤6.5≤4.7≤3.5≤3.0≤3.0遮陽系數(shù)SC(東、南、西向/北向)≤0.50/0.60≤0.45/0.55≤0.40/0.50≤0.35/0.45注:有外遮陽時,遮陽系數(shù)=玻璃的遮陽系數(shù)外遮陽的遮陽系數(shù)；無外遮陽時，遮陽系數(shù)=玻璃的遮陽系數(shù)。不難看出，《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》對建筑幕墻的要求，一是為減少溫差傳熱而提出的對其傳熱系數(shù)K的要求，另一方面是為了減少輻射得熱的遮陽系數(shù)的要求；對其氣密性能方面的要求是為了減少空氣流動造成熱能耗。

圖1非透明幕墻分格剖面圖(層高3600

非透明幕墻部分高度1200)

混凝土玻璃3．節(jié)能型建筑幕墻的設(shè)計原則

建筑幕墻的節(jié)能是在對建筑周邊的自然環(huán)境，如光線、溫度、風(fēng)壓、氣候狀況等充分分析和了解的基礎(chǔ)上，針對建筑本身的朝向、高度、室內(nèi)功能等特點(diǎn)，通過有效地系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品對室內(nèi)環(huán)境起到適應(yīng)和調(diào)整的過程。這個過程需要綜合多種因素考慮，需要處理多種關(guān)系，如隔熱和得熱、采光和遮陽、通風(fēng)和熱交換的關(guān)系，氣密性、水密性和傳熱、隔聲的關(guān)系等等。這個過程不應(yīng)僅僅依據(jù)于單一的狀態(tài)指標(biāo)，如傳統(tǒng)的傳熱系數(shù)K值就能夠說明和解決的。因此，節(jié)能幕墻的設(shè)計應(yīng)遵循如下原則：

科學(xué)性：需綜合、全面權(quán)衡各因素，充分考慮其功能、性能等諸多方面，合理選型（幕墻的型式和窗墻面積比）、選材和構(gòu)造。

適用性：結(jié)合環(huán)境因素與項目的具體情況，參照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定與地方要求，認(rèn)真落實國家有關(guān)節(jié)能政策，同時要處理好建筑低能耗與高舒適度的關(guān)系。

經(jīng)濟(jì)性：建筑幕墻只是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，只是建筑節(jié)能的一個方面，節(jié)能的考慮需全盤考慮，只有達(dá)到節(jié)能與經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一才能體現(xiàn)節(jié)能的作用與價值。

原則上講，建筑幕墻節(jié)能設(shè)計需要建筑師與幕墻設(shè)計師（外圍護(hù)）、暖通工程師（空調(diào)采暖）、室內(nèi)設(shè)計師（采光）等充分協(xié)商，盡量達(dá)到各方面的統(tǒng)一。

鋁骨架保溫棉圖2節(jié)能的非透明玻璃幕墻構(gòu)造

4．非透明幕墻節(jié)能設(shè)計分析

4.1玻璃幕墻組成的非透明幕墻

以常見的樓層結(jié)構(gòu)梁處非透明玻璃幕墻為例。樓層高度為3.6m，非透明部分的高度為1.2m，分格寬度1.2m。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁寬度300mm高度500mm；樓板上反梁高度300mm寬度200mm。如圖1、圖2所示。

結(jié)構(gòu)梁部位玻璃幕墻是作為非透明幕墻，首先結(jié)構(gòu)梁下部400mm需進(jìn)行構(gòu)造遮擋，設(shè)計采用保溫棉加鍍鋅鋼板處理。如圖2。鋁框?qū)挾?2mm，玻璃距梁面為150mm（封閉空氣層），玻璃與保溫棉的厚度選用需根據(jù)計算確定。從圖示可以看出，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量傳遞，從外傳到內(nèi)經(jīng)過三個部分，即玻璃幕墻部分、封閉空氣層部分與墻體部分。

圖3不節(jié)能的非透明玻璃幕墻構(gòu)造以夏熱冬暖地區(qū)為例，非透明幕墻的傳熱系數(shù)要求為K≤1.5W/(m2K)，玻璃選用6mm鋼化玻璃，保溫棉選用40mm厚巖棉。根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》GB50176-93，其熱工簡化計算如下：

玻璃幕墻部分熱阻（以一個分格計算）：鋁框部分面積A框=1.2×1.2-1.128×1.128=0.168m2玻璃部分面積A玻=1.128×1.128=1.272m2

CHINABUILDINGDECORATION201*年第1期/總第188期中國建筑裝飾幕墻工程170mm0.5880.595中空斷熱寒冷地區(qū)玻璃熱阻R玻=δ/λ=0.006/0.76=0.008(m2K)/W6+9+6240mm0.4870.4916mm單層斷熱嚴(yán)寒B區(qū)鋁框熱阻R框=0.10(m2K)/W

220mm0.4910.4966+9+6中空斷熱嚴(yán)寒B區(qū)玻璃幕墻部分（按面積加權(quán)）熱阻

280mm0.4310.4346mm單層斷熱嚴(yán)寒A區(qū)R1=(R玻A玻+R框A框)/(A玻+A框)

260mm0.4350.4386+9+6中空斷熱嚴(yán)寒A區(qū)=（0.008×1.272+0.10×0.168）/（1.272+0.168）310mm0.3970.4006mm單層斷熱嚴(yán)寒A區(qū)2

=0.0187(mK)/W（1）300mm0.3890.3926+9+6中空斷熱嚴(yán)寒A區(qū)封閉空氣層部分熱阻（GB50176-93附表2.4）：

從計算與列表可以看出：

冬季R空=0.18(m2K)/W

1．玻璃幕墻部分的傳熱阻約為非透明部分（墻體）的

夏季R空=0.15(m2K)/W（2）

5%，是封閉空氣層的10%，封閉空氣層的寬度超過60mm

墻體部分熱阻：

后對熱阻的影響不大（計算取值不變），因而提高非透明玻

結(jié)構(gòu)梁部分熱阻

璃幕墻熱阻的辦法應(yīng)重點(diǎn)考慮提高玻璃幕墻后置墻體（保溫

R梁1=δ/λ=0.30/1.74=0.172(m2K)/W

板）的熱阻。

反梁部分熱阻

2．單層玻璃完全能滿足不同氣候區(qū)域?qū)ΣＡ�幕墻組成

R梁2=δ/λ=0.20/1.74=0.115(m2K)/W

的非透明幕墻的熱工要求。

保溫棉部分熱阻

3．鋁框因所占的面積比例較小，因而對非透明幕墻的

R棉=δ/λ=0.04/0.050=0.800(m2K)/W

傳熱系數(shù)影響不大，但寒冷與嚴(yán)寒地區(qū)因采暖時間長，為避

墻體部分(按面積加權(quán))熱阻

免型材表面結(jié)露結(jié)霜，應(yīng)選用斷熱型材。

R2=(R梁1A梁1+R梁2A梁2+R棉A棉)/(A梁1+A梁2+A棉)

4．從構(gòu)造上看，熱阻的計算將玻璃幕墻、封閉空氣層

=（0.172×0.500+0.115×0.300+0.800×0.400）/

和墻體作為多層圍護(hù)結(jié)構(gòu)來考慮，所以空氣層必須封閉。如

（0.500+0.300+0.400）

圖3示。當(dāng)空氣層不封閉時，透過玻璃幕墻的熱量直接與室

=0.367(m2K)/W（3）

內(nèi)空氣層直接進(jìn)行交換，墻體對熱量的阻擋會有很大程度的

由（1）（2）（3），根據(jù)GB50176-93公式附2.2和附2.4，

降低，而達(dá)不到節(jié)能要求。

非透明幕墻傳熱阻：

4.2鋁板幕墻組成的非透明幕墻

冬季

R0=Ri+R1+R空+R2+Re

=0.11+0.0187+0.18+0.367+0.04=0.716(m2K)/W此非透明幕墻的傳熱系數(shù)（冬季）為：

K=1/R0=1/0.716

=1.397W/(m2K)≤1.5W/(m2K)（4）夏季

R0=Ri+R1+R空+R2+Re

=0.11+0.0187+0.15+0.367+0.05=0.696(m2K)/W

此非透明幕墻的傳熱系數(shù)（夏季）為：

K=1/R0

圖4非透明幕墻------鋁板幕墻=1/0.696

石材=1.437W/(m2K)≤1.5W/(m2K)（5）

由（4）（5）表明，6mm厚單層玻璃及40mm厚保溫棉

的構(gòu)造能滿足夏熱冬暖地區(qū)的節(jié)能要求。

采取同樣的計算方法，該種非透明幕墻的構(gòu)造適宜的氣候地區(qū)域構(gòu)造列表如表7。

保溫棉輕質(zhì)空心磚砌體示例非透明幕墻構(gòu)造與適宜區(qū)域列表[K單位：W/(m2K)]表7

玻璃6mm單層6+9+6中空6mm單層6+9+6中空6mm單層鋁型材普通斷熱普通斷熱斷熱保溫棉厚度40mm20mm90mm70mm190mm傳熱系數(shù)K(冬季)1.3971.4260.9530.9660.581傳熱系數(shù)K(夏季)1.4371.4680.9720.9860.588適合地區(qū)夏熱冬暖夏熱冬暖夏熱冬冷夏熱冬冷寒冷地區(qū)鋁型材圖5非透明幕墻----石材幕墻

CHINABUILDINGDECORATION201*年第1期/總第188期中國建筑裝飾以3mm單層鋁板幕墻為例，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造如圖4。保溫棉為20mm厚巖棉加單層鋁箔、后置墻體為120mm厚重砂漿砌筑粘土磚砌體，鋁板幕墻與墻體間封閉空氣層為100mm。

本非透明幕墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱層依次為單層鋁板、保溫棉、封閉空氣層、墻體。根據(jù)GB50176-93，熱工計算如下：

鋁板熱阻R鋁=δ/λ=0.003/203=0.000015(m2K)/W保溫棉熱阻

R棉=δ/λ=0.020/0.05=0.40(m2K)/W鋁板幕墻部分熱阻

R幕=R鋁+R棉=0.60(m2K)/W（6）封閉空氣層部分熱阻（GB50176-93附表2.4）：

冬季

R空=0.50(m2K)/W夏季R空=0.37(m2K)/W（7）墻體部分熱阻

R墻=0.12/0.81

=0.148(m2K)/W（8）由（6）（7）（8）根據(jù)GB50176-93公式附2.2和附2.4，計算本非透明幕墻傳熱阻：

冬季

R0=Ri+R幕+R空+R墻+Re=0.11+0.40+0.50+0.148+0.04=1.198(m2K)/W

此非透明幕墻的傳熱系數(shù)（冬季）為：

K=1/R0=1/1.198

=0.835W/(m2K)≤1.0W/(m2K)（9）夏季

R0=Ri+R幕+R空+R墻+Re

=0.11+0.40+0.37+0.148+0.05=1.078(m2K)/W

此非透明幕墻的傳熱系數(shù)（夏季）為：

K=1/R0=1/1.078

=0.928W/(m2K)≤1.0W/(m2K)（10）由（9）（10）表明此非透明幕墻（鋁板幕墻）能滿足夏熱冬暖地區(qū)節(jié)能設(shè)計要求。

采取同樣的計算方式，該節(jié)點(diǎn)構(gòu)造適宜的氣候地區(qū)域構(gòu)造列表如表8：

幕墻工程單面鋁箔的封閉空氣層，保溫棉未予考慮。無鋁箔時冬季和

22

夏季的K值分別為2.09W/(mK)與2.18W/(mK)，不能達(dá)到節(jié)能要求。

從計算與列表可以看出：

1．鋁板是熱的良導(dǎo)體，其熱阻可忽略不計。鋁板幕墻的熱阻取決于其后面的保溫襯里材料。

2．鋁板幕墻作為非透明幕墻，采用合理的構(gòu)造能滿足不同氣候區(qū)域的節(jié)能要求。

3．即使在夏熱冬暖地區(qū)，鋁板幕墻如不加襯保溫材料也不能滿足節(jié)能要求。

4．從計算模型來看，鋁板幕墻與墻體間的空氣層應(yīng)保證封閉。

實際工程中，當(dāng)鋁板幕墻后無后置墻體時，可通過加厚襯里保溫棉的方法達(dá)到所在氣候區(qū)域的節(jié)能要求，保溫棉的厚度計算列表如表9。

無后置墻體時，鋁板后襯保溫棉厚度列表[K單位：W/(m2K)]表9

保溫棉厚度30mm45mm80mm95mm105mm120mm傳熱系數(shù)(冬季)1.3330.9520.5710.4880.4440.392傳熱系數(shù)(夏季)1.3160.9430.5680.4850.4420.391適合地區(qū)夏熱冬暖夏熱冬冷寒冷地區(qū)嚴(yán)寒B區(qū)嚴(yán)寒A區(qū)嚴(yán)寒A區(qū)如果鋁板幕墻后置墻體的傳熱系數(shù)能達(dá)到一定的數(shù)值，鋁板后可不加襯保溫材料。無需加襯保溫棉的情況，墻體傳熱系數(shù)K要求，如表10。

無保溫棉時后置墻體的傳熱系數(shù)要求[K單位：W/(m2K)]表10

后置墻體傳熱系數(shù)要求≤1.93≤1.18≤0.66≤0.54≤0.48≤0.42非透明幕墻傳熱系數(shù)1.51.00.60.50.450.4適合地區(qū)夏熱冬暖夏熱冬冷寒冷地區(qū)嚴(yán)寒B區(qū)嚴(yán)寒A區(qū)嚴(yán)寒A區(qū)4.3石材幕墻組成的非透明幕墻

以30mm石材幕墻為例，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造如圖5。石材后加襯50mm厚保溫棉、石材幕墻后置墻體為200mm厚重砂漿砌筑粘土磚砌體，石材與保溫棉間為120厚空氣層，保溫棉與墻體間封閉空氣層為100mm。

本非透明幕墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱層依次為石材、封閉空氣層、保溫棉、封閉空氣層、墻體。根據(jù)GB50176-93，熱工計算如下：

花崗石板熱阻R石=δ/λ

=0.03/3.49=0.0086(m2K)/W保溫棉熱阻R棉=δ/λ

=0.050/0.05=1.0(m2K)/W

示例鋁板幕墻構(gòu)造與適宜區(qū)域列表[K單位：W/(m2K)]表8

保溫棉厚度0*20mm50mm70mm80mm95mm傳熱系數(shù)(冬季)1.2530.8350.5560.4550.4390.371傳熱系數(shù)(夏季)1.4750.9280.5960.4810.4170.388適合地區(qū)夏熱冬暖夏熱冬冷寒冷地區(qū)嚴(yán)寒B區(qū)嚴(yán)寒A區(qū)嚴(yán)寒A區(qū)*說明：保溫棉厚度為0是指熱阻計算時僅取空氣層為

CHINABUILDINGDECORATION201*年第1期/總第188期中國建筑裝飾墻體部分熱阻R墻=δ/λ

=0.20/0.81=0.247(m2K)/W

冬季傳熱阻為：

R0=Ri+R石+R空+R棉+R空+R墻+Re=0.11+0.0086+0.18+1.0+0.18+0.247+0.04=1.77(m2K)/W

此非透明幕墻傳熱系數(shù)（冬季）

K=1/R0

=1/1.77=0.566W/(m2K)≤0.6W/(m2K)（11）夏季傳熱阻為：

R0=Ri+R+R棉+R空+R墻+Re

=0.11+0.0086+0.18+1.0+0.18+0.247+0.05=1.72(m2K)/W

此非透明幕墻傳熱系數(shù)（夏季）

K=1/R0

=1/1.72=0.583W/(m2K)≤0.6W/(m2K)（12）

由（11）（12）可知此石材幕墻可以達(dá)到寒冷地區(qū)的節(jié)能要求。

采取同樣的方法計算，適合不同氣候區(qū)域的類似構(gòu)造石材幕墻的保溫棉厚度如表11。

幕墻工程在幕墻設(shè)計選用建筑玻璃時，一方面要注意其熱工性能，另一方面需與建筑師充分溝通協(xié)商。

表征玻璃熱工性能的指標(biāo)有遮陽系數(shù)Sc和傳熱系數(shù)U。遮陽系數(shù)直接反映玻璃對陽光的遮陽效果，它體現(xiàn)的是玻璃的隔熱性能，Sc值越低反映其隔熱性能越好。傳熱系數(shù)反映玻璃溫差的傳熱特性，它體現(xiàn)的是玻璃的保溫性能，U值越低表明其保溫性能越好。以保溫為主的嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)應(yīng)選用傳熱系數(shù)較小的玻璃產(chǎn)品；夏熱冬暖地區(qū)以隔熱為主，應(yīng)選用遮陽系數(shù)較小的玻璃產(chǎn)品。

常用玻璃的熱工性能參數(shù)見表13。中空玻璃充氬氣后傳熱系數(shù)可降低0.2~0.3W/(m2K)。著色玻璃的遮陽系數(shù)一般為0.55~0.85，陽光控制鍍膜玻璃的遮陽系數(shù)一般為0.25~0.55，雙銀LOW-E中空玻璃的遮陽系數(shù)一般為0.30~0.60。

常用玻璃的熱工性能參數(shù)表13

玻璃類型傳熱系數(shù)W/(m2.K)遮陽系數(shù)普通單層玻璃5.8~6.40.3~0.99mm厚空氣層的普通中空玻璃3.2~3.50.2~0.812mm厚空氣層的普通中空玻璃2.8~3.20.2~0.812mm厚空氣層的中空LOW-E玻璃1.6~1.80.25~0.6示例石材幕墻構(gòu)造適合區(qū)域列表[K單位：W/(m2K)]表11

保溫棉厚度0*15mm50mm65mm80mm90mm6．結(jié)束語

《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的頒布與實施，對建筑幕墻的節(jié)能設(shè)計提出了明確的要求，但如何正確地把握和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，需要我們對它進(jìn)行全面地理解。經(jīng)過上述簡單的構(gòu)造設(shè)計分析，可以總結(jié)出在幕墻的節(jié)能設(shè)計時應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：

1．建筑幕墻的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計應(yīng)與項目所在的地理氣候條件緊密地結(jié)合起來，合理地選用材料。節(jié)能型幕墻并不一定都要使用“節(jié)能”材料，選用“節(jié)能”材料如果構(gòu)造設(shè)計不當(dāng)同樣也不能建造出節(jié)能型幕墻。

2．建筑幕墻的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計要與外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱計算模型相一致，如封閉空氣層的設(shè)置，玻璃幕墻后非透明墻體的處理等都直接影響到節(jié)能效果。

3．普通的建筑幕墻通過構(gòu)造上的設(shè)計完善，完全可以滿足不同地理氣候區(qū)域的節(jié)能要求。

參考文獻(xiàn)：

1．公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（GB50189-201*）.中國建筑工業(yè)出版社，201*.

2．公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)宣貫輔導(dǎo)教材.中國建筑工業(yè)出版社，201*.

3．涂逢祥主編節(jié)能窗技術(shù).中國建筑工業(yè)出版社，201*.4．民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范（GB50176-93）.中國建筑工業(yè)出版社，1993.

5．張芹玻璃幕墻如何貫徹執(zhí)行公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn).門窗幕墻信息.201*.9

傳熱系數(shù)(冬季)1.3060.9390.5660.4840.4230.390傳熱系數(shù)(夏季)1.3980.9850.5830.4960.4320.398適合地區(qū)夏熱冬暖夏熱冬冷寒冷地區(qū)嚴(yán)寒B區(qū)嚴(yán)寒A區(qū)嚴(yán)寒A區(qū)*說明：保溫棉厚度為0時，計算仍取有兩個封閉空氣

間層的數(shù)據(jù)，實際應(yīng)用需有擋板。如無隔開的兩個空氣層時

22

冬季和夏季的K值分別為1.708W/(mK)和1.768W/(mK)，不能滿足夏熱冬暖地區(qū)的節(jié)能要求。

如石材幕墻后無后置墻體，采用增加保溫棉厚度來達(dá)到節(jié)能要求時，保溫棉厚度可參照表12選取。

無后置墻體時石材后襯保溫棉厚度列表[K單位：W/(m2K)]表12

保溫棉厚度20mm35mm70mm85mm100mm110mm傳熱系數(shù)(冬季)1.3540.9630.5750.4910.4280.394傳熱系數(shù)(夏季)1.3920.9820.5820.4950.4310.397適合地區(qū)夏熱冬暖夏熱冬冷寒冷地區(qū)嚴(yán)寒B區(qū)嚴(yán)寒A區(qū)嚴(yán)寒A區(qū)5．透明幕墻節(jié)能設(shè)計分析

透明幕墻從目前的應(yīng)用來看主要指玻璃幕墻，玻璃幕墻中玻璃與鋁框面積相比，玻璃所占比例遠(yuǎn)大于鋁框。因此，從控制得熱與傳熱來講，玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計重點(diǎn)在玻璃的選擇上。一般建筑玻璃的選用會直接關(guān)系到建筑效果，所以

CHINABUILDINGDECORATION201*年第1期/總第188期

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