我國(guó)建筑幕墻行業(yè)經(jīng)過(guò)近二十多年的的發(fā)展，已成為世界上產(chǎn)量最多的國(guó)家，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、吸收、創(chuàng)新，有些技術(shù)已經(jīng)接近甚至達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。但遺憾的是，不僅既有的近400億平方米建筑中的99%為高耗能建筑，新建建筑中95%以上仍屬于高耗能建筑。我國(guó)到2002年只在城市中累計(jì)建成節(jié)能建筑2.3億平方米(包括節(jié)能率30%及50%的建筑)，僅占全國(guó)城市建筑面積的2.1%。2004年我國(guó)建成使用幕墻的建筑一億平方米(使用幕墻約4000萬(wàn)平方米，其中玻璃幕墻約1400萬(wàn)平方米，玻璃幕墻中約有7%達(dá)到《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的要求;石材幕墻、金屬幕墻約有25%達(dá)到《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的要求)，由此可見(jiàn)，建筑的節(jié)能迫在眉睫。

一、傳統(tǒng)玻璃幕墻的弊端

隨著玻璃幕墻大量的應(yīng)用和時(shí)間的推移，許多在“玻璃大廈”里辦公和居住的人們發(fā)現(xiàn)，盡管玻璃使建筑物看上去輕盈亮麗、簡(jiǎn)潔明快，但是玻璃幕墻的許多缺點(diǎn)也日益凸現(xiàn)。

(一)耗能問(wèn)題

自上世紀(jì)70年代能源危機(jī)后，世界各國(guó)越來(lái)越重視節(jié)能工作。同樣，能源問(wèn)題目前也正困擾著中國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)已經(jīng)成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前北京、上海等大城市的建筑能耗已占全市總能耗的1/4，居于能耗的首位，其中公共建筑能耗又占建筑總能耗的大部分，玻璃幕墻夏季的吸熱和冬季的散熱，在給建筑物帶來(lái)美觀亮麗的同時(shí)也大量的消耗著能源。

(二)光污染

光污染危害來(lái)源的主要對(duì)象仍是城市高層建筑的玻璃幕墻，一幢幢矗立在馬路兩側(cè)的玻璃幕墻，就像一面面巨大的鏡子，其產(chǎn)生的光反射，極易誘發(fā)意外交通事故。而如果人們長(zhǎng)期受到玻璃幕墻的“白光污染”，人會(huì)深感精神壓抑，心情煩躁，除視力因長(zhǎng)時(shí)間遭反射光刺激而下降外，還會(huì)誘發(fā)某些疾病。在國(guó)內(nèi)和國(guó)外，隨著玻璃幕墻在各大城市建設(shè)中大行其道，各地近年來(lái)接到市民對(duì)光污染的投訴也直線上升。

(三)安全隱患

據(jù)有關(guān)專家介紹，目前市面上很多用于黏結(jié)玻璃幕墻結(jié)構(gòu)膠水會(huì)隨著時(shí)間推移老化，甚至失效。一般而言，廠家對(duì)硅膠、結(jié)構(gòu)膠承諾的保質(zhì)期為10年。即便按照現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范，玻璃幕墻的設(shè)計(jì)年限也不超過(guò)25年。玻璃幕墻如果年久失修，會(huì)產(chǎn)生許多安全隱患，成為“空中定時(shí)炸彈”。

隨著2005年7月1日《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，玻璃幕墻的耗能、安全隱患等問(wèn)題使其處于一種尷尬的境界，玻璃幕墻將被叫停甚至遭封殺的消息不絕于耳。

二、新型玻璃幕墻的誕生與發(fā)展

那么玻璃幕墻的美觀與節(jié)能是不是“魚和熊掌不可兼得”呢?事實(shí)上，隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，一些隔熱性能好、反光系數(shù)低的玻璃都相繼問(wèn)世，采用由這些玻璃組成的中空玻璃則比較好地解決了保溫隔熱的問(wèn)題，使解決玻璃幕墻耗能的問(wèn)題成為可能。

中空玻璃的隔熱性能好，是因?yàn)槠鋬?nèi)部的空氣層處于一個(gè)封閉的空間，氣體不產(chǎn)生對(duì)流，且空氣的導(dǎo)熱系數(shù)僅是玻璃的1/27。在北方，中空玻璃一般是盡量減少對(duì)太陽(yáng)短波輻射的阻擋，使得更多的太陽(yáng)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(yáng)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(zhǎng)波輻射，從而使大量的太陽(yáng)輻射不能進(jìn)入室內(nèi)。所以，中空玻璃和有保溫隔熱功能的單片玻璃配合組成的中空玻璃等，都是有較好節(jié)能效果的。

隨著第四代節(jié)能新型玻璃幕墻的面世，幕墻的隔熱性能、生態(tài)環(huán)保功能和節(jié)省能源消耗等方面都有很大的突破。這個(gè)時(shí)代的幕墻特點(diǎn)是采用了高新技術(shù)，提高了幕墻的使用功能和舒適度，向綠色環(huán)保化、智能生態(tài)化方向發(fā)展。

(一)光電幕墻

光電幕墻是一種集發(fā)電、隔音、隔熱、安全、裝飾功能于一體的太陽(yáng)能光電玻璃幕墻，它充分體現(xiàn)了建筑的智能化與人性化特點(diǎn)。進(jìn)入90年代后，隨著常規(guī)發(fā)電成本的上升和人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，一些國(guó)家紛紛實(shí)施、推廣太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃，并提出了“建筑物產(chǎn)生能源”的新概念，由此推動(dòng)了光電技術(shù)的大規(guī)模開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。美國(guó)、日本、德國(guó)、意大利、印度等許多國(guó)家都已建有太陽(yáng)能屋頂或外墻的建筑。

光電模板簡(jiǎn)稱為PV，是多個(gè)太陽(yáng)能光電池經(jīng)加固處理，鑲嵌在特殊的透明度極高的低鐵玻璃中，彼此之間經(jīng)過(guò)其背面的導(dǎo)線相連，從而構(gòu)成了一個(gè)整體的光電模板。這是一種完善的技術(shù)，它的優(yōu)點(diǎn)是可在氣候惡劣的情況下照常工作，具備抵御外界環(huán)境侵?jǐn)_的能力，或在臭氧，或在酸雨，或在零下50攝氏度至90攝氏度的環(huán)境中，光電模板仍可使用幾十年，而且是極為美觀的造型材料。

光電幕墻體現(xiàn)了智能化特點(diǎn)，太陽(yáng)能電池發(fā)電不會(huì)排放二氧化碳或產(chǎn)生對(duì)溫室效應(yīng)有害的氣體，也無(wú)噪音污染，并可用來(lái)發(fā)電，由此可見(jiàn)，光電幕墻是一種凈能源，與環(huán)境有很好的相容性。同時(shí)太陽(yáng)能光電技術(shù)集成到幕墻中不僅不占有建筑面積，而且太陽(yáng)能光電板晶瑩優(yōu)美的外觀，具有特殊的裝飾效果，更賦予建筑物鮮明的現(xiàn)代科技色彩。

(二)生態(tài)幕墻

生態(tài)幕墻是隨著建筑生態(tài)化的發(fā)展而發(fā)展的，根據(jù)使用功能或使用要求，能夠改變生態(tài)和色彩的建筑幕墻稱之為生態(tài)幕墻，生態(tài)幕墻是生態(tài)建筑的一種，是生態(tài)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的建筑。它是以“可持續(xù)發(fā)展”為戰(zhàn)略，以使用的高新技術(shù)為先導(dǎo)，以生物氣候緩沖層為重點(diǎn)，節(jié)約資源，減少污染，是健康舒適的生態(tài)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

生態(tài)建筑與生態(tài)幕墻在三維空間中，引入了時(shí)間概念，在功能及美學(xué)上具有獨(dú)特的意義，可以稱其為“四維建筑”，即靜與動(dòng)，封閉與開(kāi)放，收斂與張開(kāi)，空間與時(shí)間，使建筑和幕墻更具有鮮明的音樂(lè)韻律。改變了傳統(tǒng)建筑和幕墻終身不變的形態(tài)和色彩，拓寬了建筑和幕墻的新視野和新技術(shù)，對(duì)現(xiàn)代建筑和幕墻的實(shí)踐和理論是一種補(bǔ)充和拓展，有著獨(dú)立的價(jià)值和意義。

由此可見(jiàn)，玻璃幕墻的發(fā)展是隨著科學(xué)的進(jìn)步，綜合技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用，特別是新技術(shù)、新工藝、新材料的發(fā)展而精華的，所以光電幕墻和生態(tài)幕墻都是科學(xué)技術(shù)的綜合體現(xiàn)。

三、玻璃幕墻的節(jié)能原理分析

外窗(含透明幕墻、采光頂)的保溫隔熱性能主要取決于所采用的玻璃的保溫隔熱性能，中空玻璃的間隔層層數(shù)、距離、間隔層內(nèi)的氣體，間隔條如暖邊技術(shù)，LOW-E中空玻璃膜層的輻射率都對(duì)玻璃的保溫性能有影響，可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同類型的外窗(含透明幕墻、采光頂)部分的傳熱系數(shù)限值來(lái)確定玻璃。

不同材料的窗框?qū)ν獯?含透明幕墻、采光頂)的傳熱系數(shù)影響較大，不容忽視，塑料窗框、木窗框等因材料本身的傳熱系數(shù)較小，對(duì)外窗的傳熱系數(shù)影響不大，鋁合金窗框，鋼窗框等材料本身的導(dǎo)熱系數(shù)很大，形成的熱橋?qū)ν獯暗膫鳠嵯禂?shù)影響較大，必須采用斷橋處理。鋁合金斷橋處理做法有很多種，材料也不同，如聚酰胺(PA)斷熱條，聚胺脂(PU)等，對(duì)保溫性能要求高的外窗(含透明幕墻、采光頂)應(yīng)選擇斷橋效果好的鋁型材。

窗框面積占外窗的比例根據(jù)窗框材料和窗型系列的不同大約為20~40%，不同的窗框面積對(duì)窗的傳熱系數(shù)影響也不同。

透明幕墻的構(gòu)造做法對(duì)傳熱系數(shù)也有不同的影響，明框玻璃幕墻、半隱框玻璃幕墻的影響要大于點(diǎn)支式幕墻和隱框幕墻。

外窗(含透明幕墻，采光頂)的遮陽(yáng)系數(shù)可根據(jù)不同的玻璃本身的遮陽(yáng)系數(shù)及外遮陽(yáng)來(lái)選擇，以達(dá)到限值的要求。

不同顏色系列的著色玻璃，熱反射玻璃及LOW-E中空玻璃膜層的位置都有不同的遮陽(yáng)系數(shù)和光學(xué)性能。

現(xiàn)階段提高透明幕墻節(jié)能保溫性能的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來(lái)降低結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，消除結(jié)構(gòu)體系“熱橋”，降低空氣滲透熱損失，減少開(kāi)啟窗扇面積，提高密封性等。

隔熱斷橋鋁型材的隔熱原理是基于產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)的隔熱區(qū)域，運(yùn)用隔熱條將鋁合金型材分隔成2個(gè)部分。隔熱條“冷橋”選用材料為聚酰胺尼龍66，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.3W/(m.K)，遠(yuǎn)小于鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)，而力學(xué)性能指標(biāo)與鋁合金相當(dāng)。