摘  要：本研究調查了不同氣候條件下、采用不同門窗幕墻系統和材質的商業建筑及其他建筑物的能耗情況。采用Lawrence Berkeley國家實驗室開發的Therm and Window軟件和Carli Inc.開發的EFEN軟件進行模擬，對比有機硅結構裝配玻璃門窗幕墻系統與機械固定式玻璃幕墻系統。結果顯示低U值（傳熱系數）與低空氣滲透率相結合，可實現最低的能耗，從而獲得最佳的節能效果。

隨著人們對大塊鑲玻璃的青睞，可提高玻璃裝配系統效能的技術也日益突顯其重要性。人們研發出了可以最大限度地透射光線的各種特種鍍膜，這實現了最少的照明費用，而且在炎熱的季節里還可將不需要的熱量阻擋在建筑物外面。針對寒冷季節而開發的鍍膜可吸收太陽熱能，到了晚上仍可以使建筑物保溫。

但是，對于框架系統和附著方法來說，不僅限于初始的熱效能，而且還必須具備長期的效能。一般的框架均采用鋁材制成，而鋁是迄今為止導熱性最好的金屬之一。目前已有多種材料和技術，如膠條、有機硅膠條、結構膠裝配、濕式密封膠、聚氨酯熱阻斷材料以及聚酰胺熱阻斷材料，可用于鋁制框架的熱阻斷，并隔絕室內外的環境。

在本文中，我們結合不同的空氣滲透率評價了高性能和低性能的玻璃裝配以及兩種常用的附著方法，同時還將商業建筑物外墻的溫度差異和能耗情況作了比較。

一、玻璃裝配建模與研究

本文結合建模工具，評估關于外墻系統處于炎熱和寒冷氣候條件下的不同玻璃裝配系統所產生的效果。玻璃裝配的附著方法對于該系統的總體熱傳遞和能源消耗具有一定的影響。

為簡單起見，僅選擇一種鋁制框架系統作為研究。基本框架為50毫米寬、100毫米深，3毫米厚度。利用Therm程序制作兩種不同類型的中空玻璃的模型。這兩種模型內外側都是6毫米厚的玻璃，玻璃之間的空氣層間距為14毫米。第一個系統采用兩塊6毫米厚的透明玻璃，而第二個系統其內側玻璃是一塊透明玻璃，外側玻璃是一塊在第二面進行三重低輻射鍍膜處理的透明玻璃。

對兩種中空玻璃間隔條的模擬旨在顯示不同熱傳遞率的間隔條的作用。其中一個模型采用有干燥劑填充的鋁間隔條，而另一個模型則采用含干燥劑的有機硅泡沫條。兩種間隔條都采用丁基膠(PIB)作為第一道密封、有機硅膠為第二道密封。

我們對兩種不同的玻璃附著到框架上的裝配系統、兩種不同的中空玻璃構造以及兩種不同的中空玻璃間隔條系統作了比較。比較通過下列方式進行：

1.機械固定中空玻璃系統，使用三元乙丙橡膠條(EPDM)將外部機械牽制材料與內部框架間保持熱隔離的標準方法，與使用有機硅結構膠附著中空玻璃，并在外部施打濕式的耐候密封膠而構成的密閉接合系統相比較。

2.三重低輻射鍍膜高性能中空玻璃單元與僅采用透明玻璃的標準中空玻璃單元相比較。

3.鋁間隔條與暖邊有機硅泡沫間隔條相比較。

結論

采用高性能玻璃，并使用有機硅泡沫間隔條的有機硅結構膠裝配(SSG)系統顯示出最小的室內外熱差。這顯示了有機硅結構膠裝配(SSG)系統與熱效能提高的干式膠條密封裝配系統相比具有優越性。

二、建筑物建模與研究

在建筑物建模時，我們為其設定了一個很大的朝南的外墻立面，并在北半球選定了兩處地點——美國內華達州拉斯維加斯市和明尼蘇達州明尼阿波利斯市，這兩個地點分別代表了炎熱的沙漠氣候和寒冷氣候。該建筑物模型同樣還可使用全世界各大城市的氣候資料。上述中空玻璃（低輻射鍍膜和透明中空玻璃）、有機硅結構膠裝配(SSG)系統，以及熱效能提高的干式膠條密封裝配系統等建模系統，均被輸入至EFEN建模程序中。程序默認空氣滲透率為5.5 立方米/平方米/小時。本文所采用的比率為0到16.5立方米/平方米/小時。  

能源消耗可被簡單地換算為二氧化碳排放量。根據現有資料可以計算出，若以40%天然氣、40%煤炭、11%核能、6.6%可再生能源(如風能)以及大約2%其他技術混合的方式發電，那么以混合發電方式每生產1千瓦時電力=0.480千克二氧化碳排放量。運用這些計算公式（1吉焦天然氣=53.8千克二氧化碳和1千瓦時電力=0.480千克二氧化碳）換算出該建筑物所消耗的電量和煤氣量，就能計算出采用各個類型門窗系統的9層高樓每年的二氧化碳量排放量。

在炎熱的氣候條件下，采用性能最佳門窗系統（窗戶#1：SSG，Low E3三重低輻射鍍膜玻璃，0滲透率）的建筑物其二氧化碳排放量比采用最差門窗系統(窗戶#9：干式膠條密封，透明玻璃，16.5滲透率)的建筑物少34.9噸。相似地，在寒冷氣候條件下，采用最佳門窗系統的建筑物比采用最差門窗系統的二氧化碳排放量少92.4噸。

結論

與采用熱效能提高的干式膠條密封裝配系統相比，有機硅結構膠裝配(SSG)系統可實現最少的熱傳遞。這主要歸因于外立面不含有可將熱或冷傳導至建筑物內部的任何金屬材料。根據NFRC100決定門窗幕墻U值的程序，有機硅結構膠裝配(SSG)系統因其所具有的熱傳導性以及玻璃和鋁之間的間距，可以被認為具有熱阻斷功能。與采用熱效能提高的干式膠條密封裝配系統相比，有機硅結構膠裝配(SSG)系統可提供更好的框架系統。

Therm模型顯示出經干燥處理的暖邊有機硅泡沫中空玻璃間隔條，與鋁間隔條相比所具有的優勢，這是因為透過干燥處理的有機硅泡沫，熱傳遞率被降低了。與鋁間隔條相比，經干燥處理的暖邊有機硅泡沫中空玻璃間隔條可以提供更好的間隔條系統。

使用Therm模型的Window程序預測：包含有大片玻璃的系統將顯示出高性能鍍膜玻璃的作用。含高性能低輻射鍍膜玻璃的中空玻璃單元與透明玻璃制成的中空玻璃相比，可降低透過外墻立面的熱傳遞。

通過EFEN的綜合能源分析向設計人員和工程師傳遞了一則重要信息：外墻各系統必須保持完整性。采用濕式的有機硅膠結構裝配外墻，因其作為粘結劑/密封膠所采用的有機硅結構膠具有很長的使用壽命，因此可保持長期的結構性能。據了解，這項技術的使用壽命優于有機材料技術。