一、透明幕墻和非透明幕墻

建筑幕墻按面板可分為玻璃幕墻、石材幕墻、鋁板幕墻、人造板幕墻等,按構造可分為單元式幕墻、構件式幕墻、雙層幕墻等。石材幕墻和鋁板幕墻屬于非透明幕墻是非常好理解的,但如果把玻璃幕墻一概認定為是透明幕墻就錯誤了,例如層間部位的玻璃幕墻就屬于非透明幕墻。工程中把層間部位的玻璃幕墻誤作為透明幕墻設計是有許多工程案例的,更有幕墻工程安裝完成,竣工驗收時遇到巨大障礙,甚至拆除。透明幕墻的傳熱系數要求低(傳入系數要求低,傳熱系數大),非透明幕墻的傳熱系數要求高(傳入系數要求高,傳熱系數小)。

因此層間部位玻璃幕墻面板后面應設置保溫層,那種認為單純中空玻璃都滿足熱工要求,層間部位中空玻璃后面還有混凝土墻,更能滿足熱工要求的認知是錯誤,因為層間部位玻璃幕墻屬于非透明幕墻,傳熱系數要求高。這是錯誤認知之一。錯誤認知之二是將透明幕墻傳熱系數與非透明的傳熱系數按面積進行計權平均,得出建筑幕墻的傳熱系數,并以此作為幕墻熱工性能定級的依據。我國所有建筑熱工標準對透明幕墻和非透明幕墻的熱工性能都是分別給出要求和規范,并沒有對建筑幕墻進行整體規范。不同類型的透明幕墻在同一朝向允許按面積計權平均,非透明幕墻不允許按面積計權平均,每種非透明幕墻都必須滿足熱工要求。透明幕墻和非透明幕墻應按其熱工性能分別定級。

二、采光頂傳熱系數

玻璃是透明材料,其熱工參數之一是傳熱系數。中空玻璃傳熱系數不是定值,其大小與其空間取向有關。中空玻璃垂直水平面時其傳熱系數最小;中空玻璃與水平面平行時其傳熱系數最大,其原因與中空玻璃空氣腔的空氣對流有關。通常玻璃生產企業給出的中空玻璃傳熱系數都是中空玻璃的最小值,作為幕墻或門窗玻璃使用是正確的,但如果作為采光頂玻璃,該傳熱系數就不準確了,其數值要大一些,具體數值應按《建筑玻璃應用技術規程》JGJ113計算得出。

三、開縫石材幕墻

石材幕墻有開縫和閉縫之分,石材板塊周邊不注膠為開縫,注膠為閉縫,兩種在裝飾效果和許多性能方面有差異。其他方面不計,單就其傳熱系數,兩者之間也不同。閉縫石材幕墻其熱阻從石材面板外表面計算到室內墻內表面,而開縫石材幕墻的熱阻應從石材面板后面保溫層外表面算起。不但石材板的熱阻不能計入,就是石材板和保溫層之間空氣的熱阻也不能計入,兩者計算結果差異較大。

四、遮陽系數和傳熱系數的期望值

玻璃幕墻的熱工性能采用遮陽系數和傳熱系數表征,石材幕墻和鋁板幕墻等非透明幕墻僅采用傳熱系數表征其熱工性能。如要最大限度地提高幕墻的熱工性能,遮陽系數和傳熱系數的期望值是什么呢?顯然玻璃幕墻的遮陽系數不是越小越好,因為隨著玻璃遮陽系數的降低一定伴隨著玻璃可見光透光率不同程度的下降。過小的玻璃可見光透過率不但會增加室內照明能耗,也會影響建筑室內舒適性。另外,玻璃幕墻遮陽系數夏季是正作用,會顯著降低建筑空調能耗,但冬季是負作用,會增加建筑的采暖能耗,因為冬季通過玻璃進入室內的陽光減少了。即便對于沒有采暖要求的地區,冬季盡可能多陽光進入室內也會增加舒適性。因此對于任何氣候分區,遮陽系數不是越小越好,滿足要求,適中才是其期望值。

五、玻璃遮陽系數和太陽得熱系數

我國引入玻璃遮陽系數術語是在《建筑玻璃可見光透射比、太陽光直接透射比、太陽能總透射比、紫外線透射比及有關窗玻璃參數的測定》GB/T 2680—1994中,該標準是參考ISO9050制訂的。由于當時國家沒有強調建筑節能,玻璃遮陽系數這一術語并未被人們所重視和熟知。2005年國家公布實施《公共建筑節能設計標準》GB 50189—2005,在該標準中規范了透明幕墻的遮陽系數限值,采用遮陽系數表征透明幕墻的太陽熱效應。

自此透明幕墻遮陽系數這一術語逐漸為行業熟知和普遍接受。透明幕墻遮陽系數源自于玻璃遮陽系數,其定義為玻璃太陽光總透射比與3mm透明玻璃太陽光總透射比理論值的比值。3mm透明玻璃太陽光總透射比理論值在《建筑玻璃可見光透射比、太陽光直接透射比、太陽能總透射比、紫外線透射比及有關窗玻璃參數的測定》GB/T 2680—1994中規定取0.889。

六、雙層玻璃幕墻的熱工性能

雙層玻璃幕墻的優點就表現在熱工性能上,分歧也在熱工性能上。雙層幕墻有明顯的溫室效應,顧名思義,溫室效應即是雙層幕墻通道能形成熱屏蔽,冬季能阻止室內的熱量流向室外,夏季能阻止室外的熱量流向室內,使得室內處于較恒定的熱環境中。雙層幕墻的溫室效應共有三種表現形式:

(1)是在炎熱的夏季,雙層幕墻中通道里的進氣口和出氣口全部打開,由于煙窗效應,空氣將在通道中自下而上的運行,在空氣運行過程中,將通道內的熱量帶出通道,使得內層幕墻處于較低的溫度環境中,阻止了熱量由室外流向室內,這是雙層通道幕墻溫室效應的表現形式之一。但是這種溫室效應是動態的、隨機的,只能定性描述,目前還無法定量計算,即使采用計算軟件模擬計算,其結果的準確性也不好評價。

(2)是在冬季,雙層幕墻通道里的進氣口和出氣口全部關閉,通道中的空氣靜止,在陽光的照射下,通道中的空氣將有較大的溫升,使得內層幕墻處于較高的溫度環境中,阻止了熱量由室內流向室外,這是雙層通道幕墻溫室效應的表現形式之二。但是這種溫室效應是動態的、隨機的,只能定性描述,目前還無法定量計算,即使采用計算軟件模擬計算,其結果的準確性也不好評價。