幕墻材料節(jié)能簡析

    1、前言

    我國從80年起開始使用幕墻，迄今已有20多年的歷史。在此期間，幕墻的品種已從簡單的明框玻璃幕墻，發(fā)展到了隱框、半隱框、全玻璃幕墻及單元式玻璃幕墻和各種金屬幕墻。這種進(jìn)步是可喜的，但同時(shí)，隨著建筑市場的不斷擴(kuò)大，能源的應(yīng)用也越來越緊張，況且我國已成為世界第一幕墻生產(chǎn)大國和使用大國，所以，幕墻材料的節(jié)能與應(yīng)用已是不容忽視的問題。

    幕墻節(jié)能應(yīng)該從哪些方面考慮呢，筆者認(rèn)為應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手。

    2、玻璃

    玻璃作為透明材料被廣泛應(yīng)用于建筑、制造等行業(yè)。因?yàn)椴Ａ�是一種透明材質(zhì)，是幕墻的主要面材，所以，科學(xué)的選用玻璃對于建筑物的節(jié)能具有十分重要的意義。普通透明玻璃的遮陽系數(shù)Sc＞0.5，陽光中的紅外線熱能大量地透過了玻璃被吸收，這導(dǎo)致它不能有效地阻擋太陽輻射能，其隔熱保溫效果不是很理想。目前的市場上，低輻射鍍膜玻璃 (Low-E玻璃) 是一種對4.5μm～25μm波長范圍中遠(yuǎn)紅外輻射具有較高反射能力的鍍膜玻璃。低輻射鍍膜中空玻璃已成為節(jié)能型玻璃幕墻的首選材料。低輻射鍍膜玻璃具有低輻射、高熱阻、高透光等優(yōu)點(diǎn)，一般應(yīng)用于雙層中空玻璃上。由于膜層的特殊作用，它可以將80％以上的遠(yuǎn)紅外線熱輻射反射回去，具有良好的阻隔熱輻射透過作用,以達(dá)到節(jié)能的目的。

    舉一例說明：在大約51%的透射比、28%的反射比條件下，國內(nèi)高透型低輻射Low-E的遮陽系數(shù)值為0.66，也就是說，有66%的太陽熱能進(jìn)入室內(nèi)，從而大幅度的增加了空調(diào)制冷的損耗，在對于以空調(diào)制冷為主而達(dá)到冷房效果的南方城市來說，基本上是不可取的。而遮陽型Low-E玻璃，遮陽系數(shù)Sc＜0.5，對透過的太陽能衰減較多。我國南方氣候大部分以夏熱冬冷為主。在夏季，天氣比較炎熱，在以空調(diào)制冷的同時(shí)，又要盡可能阻止太陽能輻射到室內(nèi)，遮陽型Low-E玻璃就能很好地從根本上解決這一問題，最大限度地限制太陽能進(jìn)入室內(nèi)，并阻擋來自室外的遠(yuǎn)紅外熱輻射，從而節(jié)省空調(diào)的使用費(fèi)用。以一款6+12A+6mm中空玻璃為例，玻璃的參數(shù)見表1。

    3、隔熱鋁型材

    作為透明幕墻的重要組成部分，鋁型材的隔熱節(jié)能也越來越成為人們考慮的重點(diǎn)要素。通過隔熱材料在玻璃幕墻的室內(nèi)外之間形成隔熱冷橋，使得室外的熱量無法通過熱傳導(dǎo)的形式傳至室內(nèi)，以達(dá)到節(jié)能的目的。目前市場上最常用的鋁型材的隔熱材料為PA66GF25，采用穿條工藝生產(chǎn)。PA66GF25等結(jié)構(gòu)塑料，形成“斷橋”，可增大熱阻，減少熱傳導(dǎo),且具有優(yōu)良的耐磨、抗蠕變及耐老化性能。

    隔熱條“冷橋”選用材料為PA66GF25（俗稱尼龍66，化學(xué)名簡稱PA66），用PA66加25%的玻璃纖維改性成的工程塑料，而力學(xué)性能指標(biāo)與鋁合金相當(dāng)，熱膨脹系數(shù)與鋁合金接近，尼龍66的導(dǎo)熱系數(shù)為0.3W/(m2·K），約為鋁的1/700倍。普通的鋁合金門窗，傳熱系數(shù)比較大，即使安裝中空玻璃，傳熱系數(shù)也達(dá)到了4W/(m2·K），而采用尼龍隔熱條的型材的導(dǎo)熱系數(shù)可低于2.7W/(m2·K）。

    4、保溫材料

    幕墻的保溫性能是指建筑幕墻室內(nèi)外兩側(cè)存在空氣溫差的條件下，幕墻阻抗從高溫一側(cè)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)，幕墻的保溫性能用傳熱系數(shù)K來表示。傳熱系數(shù)K的物理意義為：在穩(wěn)定傳熱條件下，幕墻室內(nèi)外兩側(cè)的空氣溫度差為1K，單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的傳熱量，以W/(m2·K）計(jì)。

    在不透明幕墻系統(tǒng)中，幕墻的保溫材料就成為了節(jié)能的重點(diǎn)考慮對象。常用的保溫材料有苯板、保溫巖棉等。

    以一種XPS高密度擠塑型保溫板為例，XPS系統(tǒng)具有更高的保溫性能和難燃性能，且有高熱阻、低線性、膨脹比低的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)的閉孔率達(dá)到了99%以上，形成真空層，避免空氣流動散熱，確保其保溫性能的持久和穩(wěn)定。

    同時(shí)，我們也知道，吸水率是衡量保溫材料的一個(gè)重要參數(shù)。保溫材料吸水后保溫性能隨之下降，在低溫情況下，吸入的水極易結(jié)冰，破壞了保溫材料的結(jié)構(gòu)，從而使板材的抗壓及保溫性能下降。由于聚苯乙烯分子結(jié)構(gòu)本身不吸水，板材分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無間隙，解決了其他材料漏水、滲透、結(jié)霜、冷凝等問題。

      此外，該材料還具有高強(qiáng)度抗壓、優(yōu)良的防潮性能、質(zhì)地輕、防腐性能好、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。作為保溫材料最重要的性能，XPS擠塑型保溫板的導(dǎo)熱系數(shù)小于0.03W/ (m2·K），是目前建筑保溫的最佳之選。

    5、屋面保溫系統(tǒng)

    作為建筑屋面系統(tǒng)，近幾年以鋁板與直立鎖邊應(yīng)用較多，不管是鋁板屋面還是直立鎖邊，對其相應(yīng)的屋面保溫要求大體上都是相差無幾的。

    現(xiàn)以一實(shí)際工程為例，采用玻璃纖維棉作為屋面的保溫材料。本產(chǎn)品采用無堿玻璃纖維紗為原料，短切成長度為6cm～9cm長的短纖，再經(jīng)梳棉分解、膨化成極微細(xì)之毛氈狀。其主要成份為硅土氧化鋁及氧化鈣，無論是耐熱、抗張度、強(qiáng)韌性、耐火性、腐蝕性、電氣絕緣性等均十分優(yōu)異，同時(shí),吸音性、抗震性、憎水性均較好，重量輕且呈卷氈狀供應(yīng)，方便運(yùn)輸及安裝。

    玻璃纖維保溫棉技術(shù)參數(shù)：容重32kg/m3 ～ 85kg/m3，熱傳導(dǎo)系數(shù)0.03W/(m2·K）（平均溫度25℃時(shí)）。

    6、其他新型節(jié)能材料

    目前，中國能源問題已不容樂觀，建筑節(jié)能勢在必行。基于能源考慮，國家提倡大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)，并給予幫助及鼓勵(lì)，在很大程度上推進(jìn)了企業(yè)的積極性和研發(fā)進(jìn)度。在這種機(jī)制下，出現(xiàn)了一些效果及性能較好的節(jié)能環(huán)保裝飾材料，其中如亞士輕型保溫裝飾成品板就是一種很好的外墻裝飾材料。保溫裝飾一體化成品板裝飾層是以涂料主，實(shí)現(xiàn)了大工業(yè)生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的時(shí)代，改變了以往涂料行業(yè)純手工作坊的既有形象，并根治了墻體裂縫等問題。與其他外墻裝飾材料相比，亞士輕型保溫裝飾材料施工工藝簡單、工序少、工期大大縮短，同時(shí)價(jià)格也比較樂觀，與干掛鋁板相比，成本僅為干掛鋁板的二分之一，成本優(yōu)勢非常明顯。見圖1、圖2。

    在改革開放大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的當(dāng)今，中國的建筑幕墻需求會越來越廣泛。在市場發(fā)展的同時(shí)，能源的節(jié)約也越來越受到重視，怎樣使幕墻的節(jié)能得以充分的實(shí)現(xiàn)，對幕墻設(shè)計(jì)師來說任重而道遠(yuǎn)!

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 21086—2007《建筑幕墻》.

[2]JGJ 102—2003《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》.

[3]劉志海.低輻射玻璃及其應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社.