幕墻設(shè)計(jì)與建筑師對(duì)幕墻設(shè)計(jì)要求的思考

幕墻設(shè)計(jì)與建筑師對(duì)幕墻設(shè)計(jì)

要求的思考

1、什么是設(shè)計(jì)

引用一位老專家的話，設(shè)計(jì)就是畫圖、不是畫畫。幕墻設(shè)計(jì)也是如此。我認(rèn)識(shí)一位建筑師，可能是我認(rèn)識(shí)的不多見(jiàn)、對(duì)工程效果（幕墻效果）的實(shí)現(xiàn)極為負(fù)責(zé)任的建筑師，通過(guò)交流對(duì)我的觸動(dòng)很大，讓我再次認(rèn)識(shí)了什么是設(shè)計(jì)。

幕墻行業(yè)從無(wú)到有。從1983年我國(guó)國(guó)內(nèi)第一個(gè)自主設(shè)計(jì)、自主施工的建筑幕墻工程----北京長(zhǎng)城飯店的建成，建筑幕墻在我國(guó)已經(jīng)走過(guò)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(jì)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(shí)現(xiàn)幕墻設(shè)計(jì)

早期，幕墻的材料、幕墻的形式都相對(duì)比較單一、簡(jiǎn)單，建筑的外形也一般都相對(duì)比較簡(jiǎn)單，幕墻設(shè)計(jì)基本都比較簡(jiǎn)單、鋁型材開(kāi)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(gè)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(zhǎng)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(jì)已經(jīng)到了需要有針對(duì)性、專一性的設(shè)計(jì)階段。

那現(xiàn)在幕墻的設(shè)計(jì)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(jì)技術(shù)的沉淀應(yīng)該可以滿足。但在實(shí)際設(shè)計(jì)中，往往會(huì)出現(xiàn)幕墻設(shè)計(jì)達(dá)不到建筑效果效果要求及加工、施工安裝的要求。問(wèn)題在于許多設(shè)計(jì)還是照搬標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可能談不上設(shè)計(jì)，沒(méi)有去思考、沒(méi)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(jì)意圖，這樣找個(gè)大學(xué)生、干幕墻設(shè)計(jì)一兩年的設(shè)計(jì)人員都可以把設(shè)計(jì)圖紙搞出來(lái)，關(guān)鍵是設(shè)計(jì)的這一個(gè)或幾個(gè)方案有沒(méi)有解決真正的問(wèn)題、哪個(gè)方案更適合這個(gè)工程、還有沒(méi)有更好的方案，思考這些問(wèn)題，這就是幕墻設(shè)計(jì)，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(duì)性的幕墻設(shè)計(jì)終究會(huì)找到一個(gè)在當(dāng)時(shí)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(huì)重新找到更好的方案。當(dāng)然，設(shè)計(jì)也需要時(shí)間，趕是趕不出好設(shè)計(jì)的。幕墻設(shè)計(jì)的好壞同設(shè)計(jì)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(jì)技術(shù)的積累一樣，人員的設(shè)計(jì)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(jì)出的幕墻系統(tǒng)的性價(jià)比

幕墻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要達(dá)到安全要求，達(dá)到建筑效果及各項(xiàng)性能的要求，這是最基本的要求。行業(yè)的大環(huán)境下，競(jìng)爭(zhēng)激烈、工程利潤(rùn)都很低，如何從設(shè)計(jì)上去保證工程的利潤(rùn)及投資成本，保證設(shè)計(jì)對(duì)工程的效益，從設(shè)計(jì)上盡量解決，而不是在現(xiàn)場(chǎng)偷工減料，這也是對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)方案好壞的另一個(gè)要求。做了這些思考和解決，就應(yīng)該是一個(gè)合格的設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，這也是設(shè)計(jì)人員責(zé)任心、職業(yè)操守的一個(gè)體現(xiàn)，對(duì)工程負(fù)責(zé)，對(duì)公司負(fù)責(zé)、對(duì)社會(huì)負(fù)責(zé)。經(jīng)常有人問(wèn)，為什么許多工程要開(kāi)模，不用標(biāo)準(zhǔn)模具，其實(shí)對(duì)于幕墻設(shè)計(jì)工作來(lái)說(shuō)，誰(shuí)愿意去開(kāi)好多模具、搞的那么煩呢，省事多好的，問(wèn)題就在于現(xiàn)在不是以前，需要在工程要求的實(shí)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(jì)的效益，也是幕墻設(shè)計(jì)性價(jià)比的真正體現(xiàn)。當(dāng)然，幕墻設(shè)計(jì)一定要懂結(jié)構(gòu)計(jì)算，包括龍骨的計(jì)算及面板的計(jì)算等，有時(shí)這也會(huì)成為建筑效果的實(shí)現(xiàn)和幕墻性價(jià)比設(shè)計(jì)中必不可少的一部分，也需要在工程中積累這種計(jì)算尺度的感覺(jué)。一直都說(shuō)，工程要從設(shè)計(jì)開(kāi)始，其實(shí)也說(shuō)明了一個(gè)問(wèn)題，工程的造價(jià)控制也要從設(shè)計(jì)開(kāi)始，在行業(yè)里，受大環(huán)境及各種因素的制約，設(shè)計(jì)對(duì)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(duì)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(jì)構(gòu)想和思考。要穿好這件衣服，需要建筑師和幕墻設(shè)計(jì)人有交集。包括時(shí)間的、空間的及對(duì)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(wèn)題，那就不一定能做好、穿好這件衣服。有一個(gè)曲面擬合不算非常復(fù)雜的工程，建筑師花了三個(gè)月時(shí)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(duì)建筑效果的理解、對(duì)幕墻實(shí)現(xiàn)的理解，也是對(duì)幕墻的設(shè)計(jì)要求和深度要求。這種要求及對(duì)幕墻實(shí)現(xiàn)的理解在國(guó)外可能比較多，但在國(guó)內(nèi)可能不是太多，但至少體現(xiàn)的是建筑師對(duì)工程、對(duì)業(yè)主、對(duì)社會(huì)負(fù)責(zé)的一種職業(yè)的責(zé)任態(tài)度，因?yàn)槟鞘撬�的一件作品。反過(guò)來(lái)，幕墻設(shè)計(jì)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(shí)，也會(huì)體會(huì)到幕墻人的心血。隨著行業(yè)的發(fā)展，這種交集從無(wú)到有、從少到多，相信這種交集會(huì)越來(lái)越多，會(huì)因?yàn)檫@種交集，鑄造出更多的精品建筑。5、建筑師給幕墻帶來(lái)了什么

建筑師促進(jìn)了幕墻技術(shù)的發(fā)展。建筑師對(duì)建筑效果的構(gòu)想需要幕墻來(lái)實(shí)現(xiàn)。許多工程、尤其是許多大工程都要進(jìn)行幕墻設(shè)計(jì)方案投標(biāo)，評(píng)完標(biāo)，總會(huì)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(píng)標(biāo)，把這種對(duì)幕墻實(shí)現(xiàn)的建筑效果要求施加于幕墻設(shè)計(jì)方案的時(shí)候，就可能會(huì)有很多新奇的要求需要幕墻方案去實(shí)現(xiàn)，無(wú)形之中就可能會(huì)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(jì)去解決這些新奇要求的時(shí)候，不一定是最好的解決方案，但至少當(dāng)時(shí)是最好的，需要時(shí)間來(lái)更加完善、推陳出新、促進(jìn)幕墻設(shè)計(jì)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(wèn)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(jì)，是行業(yè)要思考的問(wèn)題，也是幕墻設(shè)計(jì)人要思考的問(wèn)題，或許也是建筑師要去考慮的問(wèn)題。只有思想意識(shí)上高度的統(tǒng)一，才能設(shè)計(jì)出一個(gè)幕墻精品工程。

擴(kuò)展閱讀：幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)

中國(guó)建筑裝飾幕墻工程節(jié)能型建筑幕墻的構(gòu)造設(shè)計(jì)

方大集團(tuán)股份有限公司設(shè)計(jì)院謝士濤董格林

【提要】文章針對(duì)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-201*）對(duì)建筑幕墻的節(jié)能要求，對(duì)節(jié)能型建筑幕墻的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，可供建筑師和幕墻設(shè)計(jì)人員進(jìn)行建筑幕墻設(shè)計(jì)時(shí)參考。

【關(guān)鍵詞】建筑幕墻節(jié)能構(gòu)造設(shè)計(jì)

實(shí)，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(yáng)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(duì)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(jí)》（GB/T15225）規(guī)定的3級(jí)。括利用太陽(yáng)能、地?zé)?水)能源的綜合技術(shù)工程。目前我國(guó)的

公共建筑特別是大型商場(chǎng)、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(duì)建筑節(jié)能來(lái)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(xiàng)物理性能，達(dá)到或高于現(xiàn)行的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求的建筑幕墻。由于我國(guó)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(duì)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(duì)于B地區(qū)來(lái)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(duì)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(yáng)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(duì)建筑幕墻的要求

《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)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(duì)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(jué)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。《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》將此類幕墻作為建筑物的實(shí)墻體進(jìn)行考慮，對(duì)其熱工性能的要求與外墻相同，見(jiàn)表1。

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

體形系數(shù)≤0.3傳熱系數(shù)遮陽(yáng)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(yáng)時(shí),遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)外遮陽(yáng)的遮陽(yáng)系數(shù)；無(wú)外遮陽(yáng)時(shí)，遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(jiàn)光可直接透射入室內(nèi)的幕墻。透明幕墻對(duì)建筑能耗高低的影響主要有兩個(gè)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(guò)玻璃等透明材料的輻射得熱。結(jié)合我國(guó)南北方、東西部地區(qū)氣候差異大的現(xiàn)

注:有外遮陽(yáng)時(shí),遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)外遮陽(yáng)的遮陽(yáng)系數(shù)；無(wú)外遮陽(yáng)時(shí)，遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)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(yáng)系數(shù)限值表6

CHINABUILDINGDECORATION201*年第1期/總第188期中國(guó)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(yáng)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(yáng)時(shí),遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)外遮陽(yáng)的遮陽(yáng)系數(shù)；無(wú)外遮陽(yáng)時(shí)，遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)。不難看出，《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)建筑幕墻的要求，一是為減少溫差傳熱而提出的對(duì)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(yáng)系數(shù)的要求；對(duì)其氣密性能方面的要求是為了減少空氣流動(dòng)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(jì)原則

建筑幕墻的節(jié)能是在對(duì)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(duì)建筑本身的朝向、高度、室內(nèi)功能等特點(diǎn)，通過(guò)有效地系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品對(duì)室內(nèi)環(huán)境起到適應(yīng)和調(diào)整的過(guò)程。這個(gè)過(guò)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(yáng)、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(gè)過(guò)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(shuō)明和解決的。因此，節(jié)能幕墻的設(shè)計(jì)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(xiàng)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(shí)國(guó)家有關(guān)節(jié)能政策，同時(shí)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(gè)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(jià)值。

原則上講，建筑幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)需要建筑師與幕墻設(shè)計(jì)師（外圍護(hù)）、暖通工程師（空調(diào)采暖）、室內(nèi)設(shè)計(jì)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(jì)分析

4.1玻璃幕墻組成的非透明幕墻

以常見(jiàn)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(jì)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(jì)算確定。從圖示可以看出，通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量傳遞，從外傳到內(nèi)經(jīng)過(guò)三個(gè)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(jì)規(guī)范》GB50176-93，其熱工簡(jiǎn)化計(jì)算如下：

玻璃幕墻部分熱阻（以一個(gè)分格計(jì)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(guó)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(jì)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(guò)60mm

墻體部分熱阻：

后對(duì)熱阻的影響不大（計(jì)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(duì)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(shí)間長(zhǎng)，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(jì)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(lái)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(shí)，透過(guò)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(duì)熱量的阻擋會(huì)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(jì)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(guó)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(jì)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(jì)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(jì)要求。

采取同樣的計(jì)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(wú)鋁箔時(shí)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(jì)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(jì)。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(jì)算模型來(lái)看，鋁板幕墻與墻體間的空氣層應(yīng)保證封閉。

實(shí)際工程中，當(dāng)鋁板幕墻后無(wú)后置墻體時(shí)，可通過(guò)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(jì)算列表如表9。

無(wú)后置墻體時(shí)，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(wú)需加襯保溫棉的情況，墻體傳熱系數(shù)K要求，如表10。

無(wú)保溫棉時(shí)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(jì)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(shuō)明：保溫棉厚度為0是指熱阻計(jì)算時(shí)僅取空氣層為

CHINABUILDINGDECORATION201*年第1期/總第188期中國(guó)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(jì)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(jì)選用建筑玻璃時(shí)，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(yáng)系數(shù)Sc和傳熱系數(shù)U。遮陽(yáng)系數(shù)直接反映玻璃對(duì)陽(yáng)光的遮陽(yáng)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(yáng)系數(shù)較小的玻璃產(chǎn)品。

常用玻璃的熱工性能參數(shù)見(jiàn)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(yáng)系數(shù)一般為0.55~0.85，陽(yáng)光控制鍍膜玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)一般為0.25~0.55，雙銀LOW-E中空玻璃的遮陽(yáng)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(yáng)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(yǔ)

《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的頒布與實(shí)施，對(duì)建筑幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)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(duì)它進(jìn)行全面地理解。經(jīng)過(guò)上述簡(jiǎn)單的構(gòu)造設(shè)計(jì)分析，可以總結(jié)出在幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：

1．建筑幕墻的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)與項(xiàng)目所在的地理氣候條件緊密地結(jié)合起來(lái)，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(jì)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(jì)要與外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱計(jì)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(guò)構(gòu)造上的設(shè)計(jì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB50189-201*）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，201*.

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

3．涂逢祥主編節(jié)能窗技術(shù).中國(guó)建筑工業(yè)出版社，201*.4．民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50176-93）.中國(guó)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(jì)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(shuō)明：保溫棉厚度為0時(shí)，計(jì)算仍取有兩個(gè)封閉空氣

間層的數(shù)據(jù)，實(shí)際應(yīng)用需有擋板。如無(wú)隔開(kāi)的兩個(gè)空氣層時(shí)

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(wú)后置墻體，采用增加保溫棉厚度來(lái)達(dá)到節(jié)能要求時(shí)，保溫棉厚度可參照表12選取。

無(wú)后置墻體時(shí)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(jì)分析

透明幕墻從目前的應(yīng)用來(lái)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(lái)講，玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)重點(diǎn)在玻璃的選擇上。一般建筑玻璃的選用會(huì)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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