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摘要：被动式幕墙是被动式建筑的重要组成构件，本文简要介绍了其设计、安装的理念和方法。阐述了预设计中的能量平衡设计理念，对幕墙构件保温玻璃和框料的设计要求、选用标准，幕墙及窗的安装方式做了详细的叙述，是对被动式幕墙的设计安装的有益总结。
关键词：被动式；幕墙；深化设计；安装
被动式建筑以其超低能耗和优越的舒适性能越来越被人们所接受并推广。我国从2014年起，国务院、各省市相继出台了鼓励低能耗建筑发展的政策，为被动式建筑在我国建造和使用奠定政策基础。
被动式建筑的设计需要充分考虑周边建筑、建设场地和朝向，对建筑进行整体化设计。其中有五个方面必备的设计要素：1、高保温的外围护结构，2、高性能的门窗系统，3、良好的气密性能、4、无热桥设计，5、带热回收的高效新风系统。可以看出幕墙作为被动式建筑的重要外围护结构，对整体建筑的性能起到自关重要的作用。
一、被动式幕墙的设计
1、预设计的能量平衡
计算建筑物的能量平衡是被动式建筑设计的最重要辅助。新建建筑的能量平衡计算从初步方案设计就贯穿整个设计过程，并逐步细化。在预设计阶段，得到初略的供暖能源需求估算值及一次能源需求，供暖热需求≤15kWh/m2a，一次能源需求≤120kWh/m2a，以此判断选择的方案是否可行。预设计阶段必须考虑两方面的影响，一方面是建筑物的环境，主要影响太阳能得热，即被动或主动利用太阳能的潜力；另一方面是建筑物的紧凑性，它主要影响建筑物的表面积，进而影响保温外围护结构的造价。
2、被动式幕墙深化设计
在进行幕墙深化设计时，必须在PHPP中录入完整的正确数据，幕墙面积已经确定，安装细部节点也要确定，再进行不同系统间的比较，包括框传热系数Uf和热桥系数Ψ，玻璃传热系数Ug和得热系数g值，整体安装后的热桥系数Ψ安装。下面将分构件进行介绍。
2.1保温玻璃
目前应用最多的保温玻璃为三玻两腔的玻璃Ug =0.5~0.8W/（m2?K）。根据玻璃之间填充气体的种类、中空分子筛的材料以及涂层位置和种类不同有所区别。三层玻璃组成的高保温的玻璃，一般会有两层玻璃镀膜—“低辐射率”或“low-e”镀层，只反射热辐射。太阳得热系数g与涂层有关，在40%-60%之间。被动式建筑对玻璃的能源标准：g?1.6 W/（m2?K）≥Ug。需要注意的一点是：在第3和第5个面上镀膜会得到更好的g值，但是在太阳入射和阴影投射下，中间一层玻璃容易发生破裂，因此需要使用钢化玻璃。
2.2框料
被动式幕墙框料设计需要从保温性能和结构性能分别考虑。保温性能：综合非透明部分、得热量，热桥、遮阳等方面，通过能量平衡计算得出满足被动式建筑要求的许用值。幕墙深化设计U值≤许用值，即满足保温性能。结构性能：框料的材料结构性能计算值＜材料许用值。
框料材质是决定幕墙是否具备高节能性能的关键。目前常用的材料有四类：铝合金型材、铝木复合结构（木框结构外用铝合金，采用螺栓固定或插接方式安装）、木质（木-软木-木-软木-木结构）、多腔复合材质（木或铝合金-高强度聚氨酯-聚氨酯-高强度聚氨酯结构）。
二、被动式幕墙的安装
普通幕墙和窗的安装不可避免会产生热桥，为满足被动式节能要求，根据幕墙和窗与土建结构的相对位置，设置不同的安装方式避免热桥的产生并保证气密性要求。
2.1幕墙的安装方式
幕墙的种类不同，安装方式也不尽相同。这里以明框玻璃幕墙安装为例，梳理安装流程和技术要点。
安装流程：测量放线→预埋件处理→连接件安装→立柱安装→横梁安装→透气膜及隔气膜的安装→玻璃安装→装配组件安装→清洁检查→竣工验收。其中转接件安装是防止热桥发生的重点。市面上常见的转接件大多为钢制结构或铝合金材质，其材质传热系数都较高，不利于降低安装U值。可以选用热断桥锚固件或高分子材料转接件进行代替。
2.2窗的安装方式
通常窗被安装在土建结构中间，便于快速定位和安装，也便于外墙保温层的施工。但是由于窗框无覆盖保温，洞口存在较大结露风险。对于有外保温系统的实心墙体，被动式窗的安装则采用了一种特殊的安装方式—“外挂式”安装。所谓的“外挂式”就是在安装外保温前，使用支座把窗户固定到墙体前面。如图1-1“外挂式”安装示意图。支座可以用木块或再生聚氨酯制作，也可以采用不锈钢角钢固定，如采用不锈钢应避免整根布置，造成非常高的热损失。
“外挂式”窗安装的热传递云图如图1-2所示，窗户安装在悬挂支座上，墙体与窗的保温层是闭合没有中断的。若窗户传热系数UW=0.8W/（m2?K），在对窗两侧和上部窗框进行保温板覆盖（下部窗框有窗台板和窗框疏水口不进行覆盖）。这里的热桥系数为负值，所以可以满足安装状态窗户的传热系数UW安装≤0.85W/（m2?K）的要求。
本文简要的介绍了被动式幕墙的设计和安装的几种方法，都是对被动式幕墙设计、实施过程的总结。被动式建筑开创了全新的设计理念，从高舒适度、生态、低能耗和可承受投资这些看似相互矛盾的目标间，找到的一种折中的方法。已经建成的许多被动式项目已经证明，在降低建筑物能耗的同时，经济性、生态和可再生能源供应能够很好的相互协调。当然只有所有建设相关方对知识的融会贯通，使被动式设计理念融入在阶段设计、具体施工、检测检验的每个环节中，才可能建成符合人们预期的被动式建筑。
论文作者:吕晰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/28
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