1 前言
能量的傳遞有三種途徑：輻射、
熱傳導和對流。作為建筑圍護結構，
門窗幕墻必須同阻止這三種熱量傳遞途徑才能達到節能的最佳效果。
輻射傳熱是能量通過射線以輻射的形式進行的傳遞，包括可見光、紅外線和紫外線等。在門窗幕墻領域，可以通過透明材料如玻璃的設計達到節能要求。設計通常采用單銀或雙銀LOW-E
中空玻璃來降低通過玻璃的輻射，如果建筑許可，還可以通過
遮陽等手段進行節能設計，阻止熱量通過輻射的形式進行傳播。
熱傳導是通過物體分子的運動帶動能量進行傳遞。在門窗幕墻領域，通過設置隔熱條降低型材的傳熱，通過中空玻璃的空氣層降低熱量在透明材料中的傳導，
暖邊技術能夠降低玻璃組件邊緣的傳熱導等。
對流是在圍護結構兩側存在溫度差，造成熱量從高溫端向低溫端運動的一種傳遞。常用節能方法有：在固定腔設置隔熱屏障，通過EPDM
膠條、
尼龍66隔熱條、泡沫條以及填充一些
發泡材料等，組織固定腔內的對流；透明材料則可采用
真空玻璃等，達到阻止對流的最佳效果。
目前，型材
隔熱技術、玻璃隔熱技術已經比較成熟，解決了門窗幕墻節能設計的主要問題。至于固定腔、開啟腔的設計，
鋁合金節能門窗已經經過幾代的產品技術的改善，達到較高的技術水平；幕墻固定腔的設計已經不斷完善，基本能夠滿足節能要求，但是幕墻開啟腔的設計還基本停留在原始設計階段，絕大部分仍然采用單等壓腔構造，沒用多大的進步。其原因可能是：一方面研究、設計人員重視程度不夠，認為開啟部分，所占比例較少，對幕墻的節能影響不大，放棄對開啟腔高標準要求；另一方面可能是技術方面實現較難，通常幕墻的開啟扇面積較大、重量大，對
五金件的要求高，因此在型材斷面設計時難度也大，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計構造。
本文試圖通過對
鋁合金門窗節能構造進行剖析，尋找與幕墻設計有共性的規律，以便改善幕墻固定腔和開啟腔的節能設計，最終提高
建筑幕墻節能設計水平。
2 各道密封線的命名與作用
為了敘述和設計方便，對鋁合金節能門窗、鋁合金幕墻的固定腔、開啟腔的各密封線進行統一命名。根據其構造位置、功能作用，從外到內分別為：塵密線、水密線、熱密線和氣密線。
（1）塵密線。通常設置在最外側，阻止灰塵進入型材的墻體，在空氣潔凈度不高的環境中，應設置這道密封線，主要用于單元式鋁合金幕墻。
（2）水密線。一般設置在室外，承擔阻水、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結構間的一個屏障。一般情況下，水密性不能夠全部封閉，應當設置適當的開口，以便在其后部實現等壓腔，并能將進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”。構造上通過EPDM膠條、隔熱條和發泡材料等實現，將等壓腔（固定腔、開啟腔）分割成內外兩個腔體。在需要
保溫的地區，外腔為冷腔，內腔為熱腔；在需要隔熱的地區正好相反，外腔為熱腔，內腔為冷腔。因此為了達到更好的隔熱效果，腔體采用“冷熱腔”（也可稱做“雙腔”）隔熱，有效避免了腔體內冷端型材和熱端型材間的
對流傳熱，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的等溫線，較好實現隔熱作用。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，應當在四周形成閉合。因此也是最重要的一條線。氣密線一般設置在最內側。
3 鋁合金節能門窗的節能設計
未采用
隔熱型材的鋁合金門窗，已經淡出門窗市場。憑借高超隔熱
型材技術、腔體隔熱設計技術，鋁合金門窗奪回一度失去的市場份額。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，實現可持續發展。因此應更加深入的研究鋁合金門窗和幕墻的
節能技術，以便提高圍護結構的整體性能。
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現。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導致關閉力增加，設計時應予以取舍。
門窗隔熱型材的發展經過四個階段：第一階段，單腔隔熱，等壓腔內外型材可以通過對流傳熱；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，這個階段也是“冷熱腔”隔熱，有時會采用兩道熱密線，但是熱密線存在
熱橋，不能完全實現隔熱。采用多道熱密線構造，也會導致門窗關閉困難，不夠理想；第三階段，T形隔熱條和鴨嘴形膠條搭接階段，見圖1，這個階段已經形成完全的熱密線，但隔熱條和膠條的截面設計比較簡單，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。見圖2。
4 幕墻固定腔節能設計
幕墻的板塊間的連接，應具有較高的物理性能。初級階段，更重視對氣密性和水密性的要求，其技術發展經歷了三階段[1]：十全密封階段、存儲排水階段和結構化防水（單元式等壓原理）階段。目前十全密封階段的
構件式幕墻和結構化防水階段的
單元式幕墻仍為目前
玻璃幕墻系統的主流。隨著建筑對圍護結構節能性能要求的提高，幕墻的接縫（包括固定腔、開啟腔）設計變得相當重要。下面對構件式明框幕墻和單元式幕墻節能設計分別進行討論。
4.1構件式明框幕墻固定腔
幕墻的固定腔也遵循鋁合金節能窗的設計原理，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計，如圖5。
4.2單元式幕墻固定腔
單元式幕墻是現階段比較流行的幕墻系統，有
其他幕墻系統不可取代的優點，其固定腔的水密線、氣密線功能與鋁合金節能窗的設計基本相同。但由于幕墻單元尺寸較大，采用插接、對接等方式，等壓腔一般較大，因此在氣密線開口處應設置海綿等，防止雨水倒灌。在空氣潔凈度較差地區，還應該設置塵密線，防止灰塵進入等壓腔，造成堵塞現象。塵密線在沿海或空氣潔凈度較好的地區，可以略去不用。
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4.3 單元幕墻氣密線不共面問題
氣密線是單元式幕墻的重要密封線。工程應用表明，橫梁和立柱的氣密線應該在一個平面內比較合適，否則在十字縫處會有永久孔洞，導致漏氣漏水，一些設計在該部位打注
密封膠密封，當時效果很好，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，基本沒有推拉形式。鋁合金門窗的開啟形式相當豐富：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能設計。
5.1 常規幕墻開啟腔
上懸開啟方式是玻璃幕墻應用最為普遍的開啟形式，見圖4。有水密線、氣密線的設計，能夠實現等壓腔，但沒有設計熱密線，節能效果較差。
5.2
節能幕墻開啟腔
為提高幕墻的節能設計水平，將鋁合金節能窗的設計理念引入幕墻的設計，使開啟腔實現“冷熱腔”隔熱，能較大幅度提高幕墻的節能性能、氣密性和水密性。構造示意見圖5。
由于在開啟腔內采用膠條和隔熱條搭接，使幕墻等溫線得以連續，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，因此在進行節能設計時，不能以犧牲安全性作為代價。下面提醒幾點：
（1）解決上懸掛接節點的
可靠性，合理處理鴨嘴膠條和掛件的布局；
（2）
五金件應與開啟框
錨固連接在同一個型材上，不宜將二者分開，避免隔熱條承受較大因開啟帶來的交變
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一步探討。在降雨量較大地區，可以在下邊設置開口，避免開啟腔內腔進水無法排出；在降雨量不大地區，熱密線不必設置開口，避免冷熱腔空氣對流，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，確保等溫線在幕墻平面內貫通，達到較佳隔熱效果；
（5）必要時可以調整五金件的設計，使幕墻開啟腔的設計效果達到最優化。
本文闡述的只是幕墻開啟腔的設計原理，工程應用示例可能具有專利，因此涉及專利內容，請向持有人購買。
參考文獻
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
采光頂設計施工手冊.中國建筑工業出版社，2002.10
