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摘 要：玻璃幕墙作为建筑的主要外围护结构， 在炎热的夏季是热交换、热传导最活跃最敏感的部位，是既有玻璃幕墙建筑节能改造工作的重中之重。文章介绍了建筑玻璃贴膜的节能情况，并对其进行经济分析后，可知用于节能改造的投资完全可以收回，且可创造良好的经济效益和社会效益。
关键词：玻璃贴膜；建筑节能；经济评价
中图分类号：TU831.2 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）04-0013-02
引言
玻璃幕墙是一种悬挂在建筑物结构框架前面的外墙围护构件，它的自重和所受风荷载通过锚接点传至建筑物结构框架上。玻璃幕墙建筑自20世纪50年代从西方国家兴起，因其具有外观简洁、通透、富有现代感以及丰富多彩的外装饰效果，在全球发展很快。我国幕墙建筑从1983年起步，90年代中期形成高潮，据了解，目前，中国的玻璃幕墙建筑有900万m2，且呈持续发展态势。玻璃幕墙作为建筑的主要外围护结构， 在炎热的夏季是热交换、热传导最活跃最敏感的部位，而既有的玻璃幕墙的隔热性能远不及传统墙体，单位面积玻璃幕墙能耗是传统墙体能耗的6～7倍，所以玻璃幕墙的能耗可以占到整个建筑能耗的50%左右。通过外玻璃幕墙带来的太阳辐射热所产生的日射冷负荷导致单位建筑面积冷负荷过大、制冷和空调设备运行耗电过高，因此，对夏热冬暖地区既有建筑玻璃幕墙进行节能改造具有极其重要的意义。
1 既有玻璃幕墙改造方法选择
既有建筑玻璃幕墙节能改造的办法一般有三种：一是除去原有的玻璃换上节能玻璃；二是给原有玻璃贴上建筑用的隔热安全膜；三内侧加装真空玻璃。
更换玻璃系统，当然是可能的，但它要整体重新装修，包括除去现有的玻璃系统然后安装新的玻璃窗户。这是一个耗时费钱的工程，而且会干扰建筑物中的员工正常工作。频繁的接待任务也不允许长时间的重新装修，且这也会产生大量垃圾，把仍然可用的状态良好的现有玻璃弃置造成浪费，耗费的成本过高，所以可行性低。而内层加装真空玻璃，虽然传热系数改善较大，但价格较贵，且要和内装结合来进行，实施难度也较大。
既有建筑的非安全玻璃贴膜后可升级为安全玻璃，换节能玻璃与贴隔热膜的成本比较：某展览中心大厅点支式幕墙用12mm钢化透明玻璃，若更换为12mm热反射镀膜钢化玻璃，材料成本为210元/m2、旧玻璃拆装成本为70元/ m2，总改造费用合计为280元/m2。若更换两块10mm厚度中空12mm的LOW-E中空玻璃，则材料成本为375元/m2，加上拆装成本70元/m2，则合计为445元/m2。而采用装贴热反射膜方法，不需要再添加任何昂贵的设备，很容易贴在现有的窗玻璃系统上，材料成本为100～130m2，装贴费30元/m2，合计为130～160元/m2，贴热反射膜成本为换热反射玻璃成本的50%左右。因此，最适当的解决方案是原有玻璃贴上建筑用的隔热安全膜。
2 建筑玻璃贴膜概述
建筑玻璃贴膜是一种直接应用于建筑门窗玻璃表面的高性能聚脂膜，兴起于20世纪60年代的美国。当时主要用于控制来自太阳的眩目光与热量。如今，技术发展已经历了四代，产品的功能性与成熟度已十分健全。在美国，建筑玻璃的贴膜比率已达到75%以上，政府还实施优惠的奖勵退税措施鼓励企业与家庭进行玻璃贴膜，以进一步降低能耗，节省电力。上海市政府对使用贴膜玻璃比较重视，上海市建委、科委、建材办等单位，于1997年组织对“节能安全玻璃膜”进行了专项课题研究。对玻璃膜的抗冲击强度、耐老化性能、光学性能、防紫外线性能等进行了对比测试。同时，选用贴膜玻璃的房间和普通玻璃的房间对隔热、节能性能进行了对比测试。研究结果表明，贴膜玻璃可以阻挡95%以上的太阳紫外线，还可以增强玻璃韧性和抗冲击强度，减少玻璃对人造成的无故伤害。建筑贴膜已在近一两年内由上海、深圳、广州等沿海城市开始蓬勃兴起。
建筑节能膜的粘贴可改变建筑玻璃的遮阳系数、传热系数等多项功能。表1列出部分型号（取可见光透过率较大的产品）建筑玻璃的测试值，全部数据均为建筑节能膜粘贴在3mm建筑节能性能（标准值）。可供节能设计应用参考。
式中：H——建筑体型系数；
Gs——夏季7月21日全天穿过标准透明玻璃进入的辐射热累积值，W·h/ m2；
F——外围护玻璃幕墙面积，m2；
HGs×F——夏季7月21日建筑物各朝向的标准透明玻璃窗的日太阳辐射得热总量；
Zs——夏季空调天数；
COP——不同类型制冷机的制冷系数。若空调冷源为直热型吸式制冷机则式（1）的分母可直接取0.95；
ηET——1次能源转化为电能的效率；
Qs——整个夏季建筑物采用标准透明玻璃系统所消耗的，由太阳辐射所引起的空调冷量折合成一次能源的总消耗量，同时Qs亦可视为夏季全遮阳（SC=0）时理论最大太阳辐射节能量。
该公式不仅考虑了包括太阳辐射得热、建筑体形和窗户面积等常规建筑学技术问题，还结合了空调系统设备的能效，较国内外现有的算法更为完善。
综上所述，可知玻璃幕墙贴膜前后的太阳能阻隔率的差值与Qs的乘积即为改造玻璃幕墙后实现的节能总量。4 玻璃幕墙贴膜的节能经济分析
在我国，人们十分重视建筑成本的控制，而容易忽略通过适当地增加建筑成本而产生的建筑节能效果所带来的经济效益和社会效益。
下面，我们通过对实例计算和分析，对玻璃幕墙贴膜后的建筑节能效果做出综合评价。
广州市区的一幢商业建筑，玻璃幕墙面积为10000m2，建筑的层高均小于4m，建筑体型系数为0.3，广州市每年的夏季空调天数为100d（按5～10月总天数的60%～70%计）。现选用N1035BSRCDF高性能通用型建筑玻璃节能膜对该建筑的玻璃幕墙进行节能改造。
按照国标GB-50176-93热工设计规范，广州地区夏季7月21日全天穿过玻璃进入的辐射热累积值（80%标准值）为2786W·h/ m2，即Gs =2786W·h/ m2，则由式（1）得：
由表1可知在玻璃贴上N1035BSRCDF高性能通用型建筑玻璃节能膜后的太阳能阻隔率为62%，而8mm厚的普通透明平板玻璃的太阳能阻隔率仅为14%，所以在玻璃幕墙加贴节能膜后每年可以节能422298 kW·h。广州市的电价（假定10年不变）为0.8元/（kW·h），该商业建筑的玻璃幕墙加贴节能膜后每年可以节约电费34万元。
N1035BSRCDF高性能通用型建筑玻璃节能膜的单位造价为130元/m2，装贴费用为30/m2，合计为160元/ m2，则加贴玻璃节能膜的增加投资160万元。
设人民币的年利率为5%（假定10年不变），在玻璃幕墙加贴节能膜的造价和贴膜后的节能效益见表2。
表2 玻璃幕墙加贴节能膜的造价及节能的经济收益比较
由表2比较可知，在玻璃幕墙加贴节能膜后第六年即可收回成本，到第10年，玻璃节能膜所产生的节能收益为180万元。根据大量实验和耐候性试验，玻璃节能膜的寿命一般都可以达到15年以上，有的能达到20年以上。说明玻璃节能膜所产生的经济效益是十分可观的。
5 结语
普通的透明玻璃装贴建筑玻璃贴膜后，不仅具有保温隔热的功能，还具有防爆安全、隔阻95%紫外线等多种功能。玻璃的透光性、清晰度不受任何影响。因此，建筑玻璃贴膜是提升玻璃尤其是既有建筑的玻璃的综合性能及提高建筑能源利用效率的上上之选。
参考文献
[1] 夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准（JGJ75-2003）.
[2] 民用建筑热工设计规范（GB 50176-93）.
[3] 杨昭，郁文红.遮阳型节能玻璃的全年节能评价.太阳能学报， 2005， 4（2）： 288-293.
[4] 龙志文.上海金茂大厦玻璃幕墙节能探讨.中国建筑装饰装修， 2007， 56.
（编辑：张漫熙）
关键词：玻璃贴膜；建筑节能；经济评价
中图分类号：TU831.2 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）04-0013-02
引言
玻璃幕墙是一种悬挂在建筑物结构框架前面的外墙围护构件，它的自重和所受风荷载通过锚接点传至建筑物结构框架上。玻璃幕墙建筑自20世纪50年代从西方国家兴起，因其具有外观简洁、通透、富有现代感以及丰富多彩的外装饰效果，在全球发展很快。我国幕墙建筑从1983年起步，90年代中期形成高潮，据了解，目前，中国的玻璃幕墙建筑有900万m2，且呈持续发展态势。玻璃幕墙作为建筑的主要外围护结构， 在炎热的夏季是热交换、热传导最活跃最敏感的部位，而既有的玻璃幕墙的隔热性能远不及传统墙体，单位面积玻璃幕墙能耗是传统墙体能耗的6～7倍，所以玻璃幕墙的能耗可以占到整个建筑能耗的50%左右。通过外玻璃幕墙带来的太阳辐射热所产生的日射冷负荷导致单位建筑面积冷负荷过大、制冷和空调设备运行耗电过高，因此，对夏热冬暖地区既有建筑玻璃幕墙进行节能改造具有极其重要的意义。
1 既有玻璃幕墙改造方法选择
既有建筑玻璃幕墙节能改造的办法一般有三种：一是除去原有的玻璃换上节能玻璃；二是给原有玻璃贴上建筑用的隔热安全膜；三内侧加装真空玻璃。
更换玻璃系统，当然是可能的，但它要整体重新装修，包括除去现有的玻璃系统然后安装新的玻璃窗户。这是一个耗时费钱的工程，而且会干扰建筑物中的员工正常工作。频繁的接待任务也不允许长时间的重新装修，且这也会产生大量垃圾，把仍然可用的状态良好的现有玻璃弃置造成浪费，耗费的成本过高，所以可行性低。而内层加装真空玻璃，虽然传热系数改善较大，但价格较贵，且要和内装结合来进行，实施难度也较大。
既有建筑的非安全玻璃贴膜后可升级为安全玻璃，换节能玻璃与贴隔热膜的成本比较：某展览中心大厅点支式幕墙用12mm钢化透明玻璃，若更换为12mm热反射镀膜钢化玻璃，材料成本为210元/m2、旧玻璃拆装成本为70元/ m2，总改造费用合计为280元/m2。若更换两块10mm厚度中空12mm的LOW-E中空玻璃，则材料成本为375元/m2，加上拆装成本70元/m2，则合计为445元/m2。而采用装贴热反射膜方法，不需要再添加任何昂贵的设备，很容易贴在现有的窗玻璃系统上，材料成本为100～130m2，装贴费30元/m2，合计为130～160元/m2，贴热反射膜成本为换热反射玻璃成本的50%左右。因此，最适当的解决方案是原有玻璃贴上建筑用的隔热安全膜。
2 建筑玻璃贴膜概述
建筑玻璃贴膜是一种直接应用于建筑门窗玻璃表面的高性能聚脂膜，兴起于20世纪60年代的美国。当时主要用于控制来自太阳的眩目光与热量。如今，技术发展已经历了四代，产品的功能性与成熟度已十分健全。在美国，建筑玻璃的贴膜比率已达到75%以上，政府还实施优惠的奖勵退税措施鼓励企业与家庭进行玻璃贴膜，以进一步降低能耗，节省电力。上海市政府对使用贴膜玻璃比较重视，上海市建委、科委、建材办等单位，于1997年组织对“节能安全玻璃膜”进行了专项课题研究。对玻璃膜的抗冲击强度、耐老化性能、光学性能、防紫外线性能等进行了对比测试。同时，选用贴膜玻璃的房间和普通玻璃的房间对隔热、节能性能进行了对比测试。研究结果表明，贴膜玻璃可以阻挡95%以上的太阳紫外线，还可以增强玻璃韧性和抗冲击强度，减少玻璃对人造成的无故伤害。建筑贴膜已在近一两年内由上海、深圳、广州等沿海城市开始蓬勃兴起。
建筑节能膜的粘贴可改变建筑玻璃的遮阳系数、传热系数等多项功能。表1列出部分型号（取可见光透过率较大的产品）建筑玻璃的测试值，全部数据均为建筑节能膜粘贴在3mm建筑节能性能（标准值）。可供节能设计应用参考。
式中：H——建筑体型系数；
Gs——夏季7月21日全天穿过标准透明玻璃进入的辐射热累积值，W·h/ m2；
F——外围护玻璃幕墙面积，m2；
HGs×F——夏季7月21日建筑物各朝向的标准透明玻璃窗的日太阳辐射得热总量；
Zs——夏季空调天数；
COP——不同类型制冷机的制冷系数。若空调冷源为直热型吸式制冷机则式（1）的分母可直接取0.95；
ηET——1次能源转化为电能的效率；
Qs——整个夏季建筑物采用标准透明玻璃系统所消耗的，由太阳辐射所引起的空调冷量折合成一次能源的总消耗量，同时Qs亦可视为夏季全遮阳（SC=0）时理论最大太阳辐射节能量。
该公式不仅考虑了包括太阳辐射得热、建筑体形和窗户面积等常规建筑学技术问题，还结合了空调系统设备的能效，较国内外现有的算法更为完善。
综上所述，可知玻璃幕墙贴膜前后的太阳能阻隔率的差值与Qs的乘积即为改造玻璃幕墙后实现的节能总量。4 玻璃幕墙贴膜的节能经济分析
在我国，人们十分重视建筑成本的控制，而容易忽略通过适当地增加建筑成本而产生的建筑节能效果所带来的经济效益和社会效益。
下面，我们通过对实例计算和分析，对玻璃幕墙贴膜后的建筑节能效果做出综合评价。
广州市区的一幢商业建筑，玻璃幕墙面积为10000m2，建筑的层高均小于4m，建筑体型系数为0.3，广州市每年的夏季空调天数为100d（按5～10月总天数的60%～70%计）。现选用N1035BSRCDF高性能通用型建筑玻璃节能膜对该建筑的玻璃幕墙进行节能改造。
按照国标GB-50176-93热工设计规范，广州地区夏季7月21日全天穿过玻璃进入的辐射热累积值（80%标准值）为2786W·h/ m2，即Gs =2786W·h/ m2，则由式（1）得：
由表1可知在玻璃贴上N1035BSRCDF高性能通用型建筑玻璃节能膜后的太阳能阻隔率为62%，而8mm厚的普通透明平板玻璃的太阳能阻隔率仅为14%，所以在玻璃幕墙加贴节能膜后每年可以节能422298 kW·h。广州市的电价（假定10年不变）为0.8元/（kW·h），该商业建筑的玻璃幕墙加贴节能膜后每年可以节约电费34万元。
N1035BSRCDF高性能通用型建筑玻璃节能膜的单位造价为130元/m2，装贴费用为30/m2，合计为160元/ m2，则加贴玻璃节能膜的增加投资160万元。
设人民币的年利率为5%（假定10年不变），在玻璃幕墙加贴节能膜的造价和贴膜后的节能效益见表2。
表2 玻璃幕墙加贴节能膜的造价及节能的经济收益比较
由表2比较可知，在玻璃幕墙加贴节能膜后第六年即可收回成本，到第10年，玻璃节能膜所产生的节能收益为180万元。根据大量实验和耐候性试验，玻璃节能膜的寿命一般都可以达到15年以上，有的能达到20年以上。说明玻璃节能膜所产生的经济效益是十分可观的。
5 结语
普通的透明玻璃装贴建筑玻璃贴膜后，不仅具有保温隔热的功能，还具有防爆安全、隔阻95%紫外线等多种功能。玻璃的透光性、清晰度不受任何影响。因此，建筑玻璃贴膜是提升玻璃尤其是既有建筑的玻璃的综合性能及提高建筑能源利用效率的上上之选。
参考文献
[1] 夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准（JGJ75-2003）.
[2] 民用建筑热工设计规范（GB 50176-93）.
[3] 杨昭，郁文红.遮阳型节能玻璃的全年节能评价.太阳能学报， 2005， 4（2）： 288-293.
[4] 龙志文.上海金茂大厦玻璃幕墙节能探讨.中国建筑装饰装修， 2007， 56.
（编辑：张漫熙）