1 前言
能量的傳遞有三種途徑：輻射、
熱傳導(dǎo)和對(duì)流。作為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，
門窗幕墻必須同阻止這三種熱量傳遞途徑才能達(dá)到節(jié)能的最佳效果。
輻射傳熱是能量通過(guò)射線以輻射的形式進(jìn)行的傳遞，包括可見(jiàn)光、紅外線和紫外線等。在門窗幕墻領(lǐng)域，可以通過(guò)透明材料如玻璃的設(shè)計(jì)達(dá)到節(jié)能要求。設(shè)計(jì)通常采用單銀或雙銀LOW-E
中空玻璃來(lái)降低通過(guò)玻璃的輻射，如果建筑許可，還可以通過(guò)
遮陽(yáng)等手段進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，阻止熱量通過(guò)輻射的形式進(jìn)行傳播。
熱傳導(dǎo)是通過(guò)物體分子的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)能量進(jìn)行傳遞。在門窗幕墻領(lǐng)域，通過(guò)設(shè)置隔熱條降低型材的傳熱，通過(guò)中空玻璃的空氣層降低熱量在透明材料中的傳導(dǎo)，
暖邊技術(shù)能夠降低玻璃組件邊緣的傳熱導(dǎo)等。
對(duì)流是在圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)存在溫度差，造成熱量從高溫端向低溫端運(yùn)動(dòng)的一種傳遞。常用節(jié)能方法有：在固定腔設(shè)置隔熱屏障，通過(guò)EPDM
膠條、
尼龍66隔熱條、泡沫條以及填充一些
發(fā)泡材料等，組織固定腔內(nèi)的對(duì)流；透明材料則可采用
真空玻璃等，達(dá)到阻止對(duì)流的最佳效果。
目前，型材
隔熱技術(shù)、玻璃隔熱技術(shù)已經(jīng)比較成熟，解決了門窗幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題。至于固定腔、開啟腔的設(shè)計(jì)，
鋁合金節(jié)能門窗已經(jīng)經(jīng)過(guò)幾代的產(chǎn)品技術(shù)的改善，達(dá)到較高的技術(shù)水平；幕墻固定腔的設(shè)計(jì)已經(jīng)不斷完善，基本能夠滿足節(jié)能要求，但是幕墻開啟腔的設(shè)計(jì)還基本停留在原始設(shè)計(jì)階段，絕大部分仍然采用單等壓腔構(gòu)造，沒(méi)用多大的進(jìn)步。其原因可能是：一方面研究、設(shè)計(jì)人員重視程度不夠，認(rèn)為開啟部分，所占比例較少，對(duì)幕墻的節(jié)能影響不大，放棄對(duì)開啟腔高標(biāo)準(zhǔn)要求；另一方面可能是技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)較難，通常幕墻的開啟扇面積較大、重量大，對(duì)
五金件的要求高，因此在型材斷面設(shè)計(jì)時(shí)難度也大，并且幕墻的開啟方式和門窗有較大不同，不能直接套用相同的設(shè)計(jì)構(gòu)造。
本文試圖通過(guò)對(duì)
鋁合金門窗節(jié)能構(gòu)造進(jìn)行剖析，尋找與幕墻設(shè)計(jì)有共性的規(guī)律，以便改善幕墻固定腔和開啟腔的節(jié)能設(shè)計(jì)，最終提高
建筑幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)水平。
2 各道密封線的命名與作用
為了敘述和設(shè)計(jì)方便，對(duì)鋁合金節(jié)能門窗、鋁合金幕墻的固定腔、開啟腔的各密封線進(jìn)行統(tǒng)一命名。根據(jù)其構(gòu)造位置、功能作用，從外到內(nèi)分別為：塵密線、水密線、熱密線和氣密線。
（1）塵密線。通常設(shè)置在最外側(cè)，阻止灰塵進(jìn)入型材的墻體，在空氣潔凈度不高的環(huán)境中，應(yīng)設(shè)置這道密封線，主要用于單元式鋁合金幕墻。
（2）水密線。一般設(shè)置在室外，承擔(dān)阻水、批水作用，是完成“
雨幕原理”的第一步，形成建筑外的水和圍護(hù)結(jié)構(gòu)間的一個(gè)屏障。一般情況下，水密性不能夠全部封閉，應(yīng)當(dāng)設(shè)置適當(dāng)?shù)拈_口，以便在其后部實(shí)現(xiàn)等壓腔，并能將進(jìn)入等壓腔的水順利排出腔外。
（3）熱密線。熱密線是阻止熱量傳遞的一條密封線，也可以叫做“等溫線”。構(gòu)造上通過(guò)EPDM膠條、隔熱條和發(fā)泡材料等實(shí)現(xiàn)，將等壓腔（固定腔、開啟腔）分割成內(nèi)外兩個(gè)腔體。在需要
保溫的地區(qū)，外腔為冷腔，內(nèi)腔為熱腔；在需要隔熱的地區(qū)正好相反，外腔為熱腔，內(nèi)腔為冷腔。因此為了達(dá)到更好的隔熱效果，腔體采用“冷熱腔”（也可稱做“雙腔”）隔熱，有效避免了腔體內(nèi)冷端型材和熱端型材間的
對(duì)流傳熱，使幕墻或門窗的中空玻璃、隔熱條、熱密線，再到隔熱條能夠形成一條連續(xù)的等溫線，較好實(shí)現(xiàn)隔熱作用。熱密線還可以提高腔體的
氣密性和水密性。
（4）氣密線。是最后一道防線，尤其是水、空氣不能透過(guò)，應(yīng)當(dāng)在四周形成閉合。因此也是最重要的一條線。氣密線一般設(shè)置在最內(nèi)側(cè)。
3 鋁合金節(jié)能門窗的節(jié)能設(shè)計(jì)
未采用
隔熱型材的鋁合金門窗，已經(jīng)淡出門窗市場(chǎng)。憑借高超隔熱
型材技術(shù)、腔體隔熱設(shè)計(jì)技術(shù)，鋁合金門窗奪回一度失去的市場(chǎng)份額。與未增塑聚氯乙烯（
PVC-U）型材和
玻璃鋼相比，鋁合金型材更具加工性、可塑性，并可以回收利用，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。因此應(yīng)更加深入的研究鋁合金門窗和幕墻的
節(jié)能技術(shù)，以便提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性能。
3.1門窗固定腔和開啟腔
固定腔體通常采用三道線：氣密線、熱密線和水密線，見(jiàn)圖1。熱密線可以采用多道密封，利用隔熱條膠條搭接、泡沫條封堵等措施實(shí)現(xiàn)。在開啟腔，由于需要開啟操作，一般采用隔熱條和膠條搭接形成熱密線。在開啟腔采用多道熱密線可能會(huì)導(dǎo)致關(guān)閉力增加，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以取舍。
門窗隔熱型材的發(fā)展經(jīng)過(guò)四個(gè)階段：第一階段，單腔隔熱，等壓腔內(nèi)外型材可以通過(guò)對(duì)流傳熱；第二階段，I形隔熱條和鴨嘴形膠條配合，鴨嘴形膠條和鋁合金型材搭接，這個(gè)階段也是“冷熱腔”隔熱，有時(shí)會(huì)采用兩道熱密線，但是熱密線存在
熱橋，不能完全實(shí)現(xiàn)隔熱。采用多道熱密線構(gòu)造，也會(huì)導(dǎo)致門窗關(guān)閉困難，不夠理想；第三階段，T形隔熱條和鴨嘴形膠條搭接階段，見(jiàn)圖1，這個(gè)階段已經(jīng)形成完全的熱密線，但隔熱條和膠條的截面設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，隔熱效果不夠完美；第四階段，采用的隔熱條、膠條截面形狀比較復(fù)雜，隔熱間距也比較大，熱密線將開啟腔全部分開，其開啟腔隔熱效果的較大提升。見(jiàn)圖2。
4 幕墻固定腔節(jié)能設(shè)計(jì)
幕墻的板塊間的連接，應(yīng)具有較高的物理性能。初級(jí)階段，更重視對(duì)氣密性和水密性的要求，其技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三階段[1]：十全密封階段、存儲(chǔ)排水階段和結(jié)構(gòu)化防水（單元式等壓原理）階段。目前十全密封階段的
構(gòu)件式幕墻和結(jié)構(gòu)化防水階段的
單元式幕墻仍為目前
玻璃幕墻系統(tǒng)的主流。隨著建筑對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能性能要求的提高，幕墻的接縫（包括固定腔、開啟腔）設(shè)計(jì)變得相當(dāng)重要。下面對(duì)構(gòu)件式明框幕墻和單元式幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)分別進(jìn)行討論。
4.1構(gòu)件式明框幕墻固定腔
幕墻的固定腔也遵循鋁合金節(jié)能窗的設(shè)計(jì)原理，其水密線、氣密線功能基本相同，一些較好的固定腔同樣有熱密線的設(shè)計(jì)，如圖5。
4.2單元式幕墻固定腔
單元式幕墻是現(xiàn)階段比較流行的幕墻系統(tǒng)，有
其他幕墻系統(tǒng)不可取代的優(yōu)點(diǎn)，其固定腔的水密線、氣密線功能與鋁合金節(jié)能窗的設(shè)計(jì)基本相同。但由于幕墻單元尺寸較大，采用插接、對(duì)接等方式，等壓腔一般較大，因此在氣密線開口處應(yīng)設(shè)置海綿等，防止雨水倒灌。在空氣潔凈度較差地區(qū)，還應(yīng)該設(shè)置塵密線，防止灰塵進(jìn)入等壓腔，造成堵塞現(xiàn)象。塵密線在沿海或空氣潔凈度較好的地區(qū)，可以略去不用。
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4.3 單元幕墻氣密線不共面問(wèn)題
氣密線是單元式幕墻的重要密封線。工程應(yīng)用表明，橫梁和立柱的氣密線應(yīng)該在一個(gè)平面內(nèi)比較合適，否則在十字縫處會(huì)有永久孔洞，導(dǎo)致漏氣漏水，一些設(shè)計(jì)在該部位打注
密封膠密封，當(dāng)時(shí)效果很好，但耐久性較差。
5 幕墻開啟腔
幕墻開啟方式與鋁合金節(jié)能門窗開啟方式有較大不同。鋁合金幕墻的開啟形式主要有：上懸、下懸、平推，較少采用平開形式，基本沒(méi)有推拉形式。鋁合金門窗的開啟形式相當(dāng)豐富：平開、推拉、旋開、提拉等。因此幕墻開啟腔不能直接套用門窗的節(jié)能設(shè)計(jì)。
5.1 常規(guī)幕墻開啟腔
上懸開啟方式是玻璃幕墻應(yīng)用最為普遍的開啟形式，見(jiàn)圖4。有水密線、氣密線的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)等壓腔，但沒(méi)有設(shè)計(jì)熱密線，節(jié)能效果較差。
5.2
節(jié)能幕墻開啟腔
為提高幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)水平，將鋁合金節(jié)能窗的設(shè)計(jì)理念引入幕墻的設(shè)計(jì)，使開啟腔實(shí)現(xiàn)“冷熱腔”隔熱，能較大幅度提高幕墻的節(jié)能性能、氣密性和水密性。構(gòu)造示意見(jiàn)圖5。
由于在開啟腔內(nèi)采用膠條和隔熱條搭接，使幕墻等溫線得以連續(xù)，不僅提高了開啟部位的熱工性能，還能夠提高開啟部位的水密性和氣密性，綜合性能有較大的提高。
6 討論
與功能性相比，安全性更為重要，因此在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，不能以犧牲安全性作為代價(jià)。下面提醒幾點(diǎn)：
（1）解決上懸掛接節(jié)點(diǎn)的
可靠性，合理處理鴨嘴膠條和掛件的布局；
（2）
五金件應(yīng)與開啟框
錨固連接在同一個(gè)型材上，不宜將二者分開，避免隔熱條承受較大因開啟帶來(lái)的交變
荷載，提高隔熱條連接的使用壽命和可靠性；
（3）熱密線是否四周封閉有待進(jìn)一步探討。在降雨量較大地區(qū)，可以在下邊設(shè)置開口，避免開啟腔內(nèi)腔進(jìn)水無(wú)法排出；在降雨量不大地區(qū)，熱密線不必設(shè)置開口，避免冷熱腔空氣對(duì)流，提高隔熱效果；
（4）熱密線盡可能與幕墻橫梁、立柱的隔熱條位置相當(dāng)，確保等溫線在幕墻平面內(nèi)貫通，達(dá)到較佳隔熱效果；
（5）必要時(shí)可以調(diào)整五金件的設(shè)計(jì)，使幕墻開啟腔的設(shè)計(jì)效果達(dá)到最優(yōu)化。
本文闡述的只是幕墻開啟腔的設(shè)計(jì)原理，工程應(yīng)用示例可能具有專利，因此涉及專利內(nèi)容，請(qǐng)向持有人購(gòu)買。
參考文獻(xiàn)
1 姜仁.建筑幕墻防水概念透析.鋁門窗&幕墻，第10期，2004
2 張芹等.建筑幕墻與
采光頂設(shè)計(jì)施工手冊(cè).中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.10
