1 前言
能量的传递有三种途径：辐射、
热传导和对流。作为建筑围护结构，
门窗幕墙必须同阻止这三种热量传递途径才能达到节能的最佳效果。
辐射传热是能量通过射线以辐射的形式进行的传递，包括可见光、红外线和紫外线等。在门窗幕墙领域，可以通过透明材料如玻璃的设计达到节能要求。设计通常采用单银或双银LOW-E
中空玻璃来降低通过玻璃的辐射，如果建筑许可，还可以通过
遮阳等手段进行节能设计，阻止热量通过辐射的形式进行传播。
热传导是通过物体分子的运动带动能量进行传递。在门窗幕墙领域，通过设置隔热条降低型材的传热，通过中空玻璃的空气层降低热量在透明材料中的传导，
暖边技术能够降低玻璃组件边缘的传热导等。
对流是在围护结构两侧存在温度差，造成热量从高温端向低温端运动的一种传递。常用节能方法有：在固定腔设置隔热屏障，通过EPDM
胶条、
尼龙66隔热条、泡沫条以及填充一些
发泡材料等，组织固定腔内的对流；透明材料则可采用
真空玻璃等，达到阻止对流的最佳效果。
目前，型材
隔热技术、玻璃隔热技术已经比较成熟，解决了门窗幕墙节能设计的主要问题。至于固定腔、开启腔的设计，
铝合金节能门窗已经经过几代的产品技术的改善，达到较高的技术水平；幕墙固定腔的设计已经不断完善，基本能够满足节能要求，但是幕墙开启腔的设计还基本停留在原始设计阶段，绝大部分仍然采用单等压腔构造，没用多大的进步。其原因可能是：一方面研究、设计人员重视程度不够，认为开启部分，所占比例较少，对幕墙的节能影响不大，放弃对开启腔高标准要求；另一方面可能是技术方面实现较难，通常幕墙的开启扇面积较大、重量大，对
五金件的要求高，因此在型材断面设计时难度也大，并且幕墙的开启方式和门窗有较大不同，不能直接套用相同的设计构造。
本文试图通过对
铝合金门窗节能构造进行剖析，寻找与幕墙设计有共性的规律，以便改善幕墙固定腔和开启腔的节能设计，最终提高
建筑幕墙节能设计水平。
2 各道密封线的命名与作用
为了叙述和设计方便，对铝合金节能门窗、铝合金幕墙的固定腔、开启腔的各密封线进行统一命名。根据其构造位置、功能作用，从外到内分别为：尘密线、水密线、热密线和气密线。
（1）尘密线。通常设置在最外侧，阻止灰尘进入型材的墙体，在空气洁净度不高的环境中，应设置这道密封线，主要用于单元式铝合金幕墙。
（2）水密线。一般设置在室外，承担阻水、批水作用，是完成“
雨幕原理”的第一步，形成建筑外的水和围护结构间的一个屏障。一般情况下，水密性不能够全部封闭，应当设置适当的开口，以便在其后部实现等压腔，并能将进入等压腔的水顺利排出腔外。
（3）热密线。热密线是阻止热量传递的一条密封线，也可以叫做“等温线”。构造上通过EPDM胶条、隔热条和发泡材料等实现，将等压腔（固定腔、开启腔）分割成内外两个腔体。在需要
保温的地区，外腔为冷腔，内腔为热腔；在需要隔热的地区正好相反，外腔为热腔，内腔为冷腔。因此为了达到更好的隔热效果，腔体采用“冷热腔”（也可称做“双腔”）隔热，有效避免了腔体内冷端型材和热端型材间的
对流传热，使幕墙或门窗的中空玻璃、隔热条、热密线，再到隔热条能够形成一条连续的等温线，较好实现隔热作用。热密线还可以提高腔体的
气密性和水密性。
（4）气密线。是最后一道防线，尤其是水、空气不能透过，应当在四周形成闭合。因此也是最重要的一条线。气密线一般设置在最内侧。
3 铝合金节能门窗的节能设计
未采用
隔热型材的铝合金门窗，已经淡出门窗市场。凭借高超隔热
型材技术、腔体隔热设计技术，铝合金门窗夺回一度失去的市场份额。与未增塑聚氯乙烯（
PVC-U）型材和
玻璃钢相比，铝合金型材更具加工性、可塑性，并可以回收利用，实现可持续发展。因此应更加深入的研究铝合金门窗和幕墙的
节能技术，以便提高围护结构的整体性能。
3.1门窗固定腔和开启腔
固定腔体通常采用三道线：气密线、热密线和水密线，见图1。热密线可以采用多道密封，利用隔热条胶条搭接、泡沫条封堵等措施实现。在开启腔，由于需要开启操作，一般采用隔热条和胶条搭接形成热密线。在开启腔采用多道热密线可能会导致关闭力增加，设计时应予以取舍。
门窗隔热型材的发展经过四个阶段：第一阶段，单腔隔热，等压腔内外型材可以通过对流传热；第二阶段，I形隔热条和鸭嘴形胶条配合，鸭嘴形胶条和铝合金型材搭接，这个阶段也是“冷热腔”隔热，有时会采用两道热密线，但是热密线存在
热桥，不能完全实现隔热。采用多道热密线构造，也会导致门窗关闭困难，不够理想；第三阶段，T形隔热条和鸭嘴形胶条搭接阶段，见图1，这个阶段已经形成完全的热密线，但隔热条和胶条的截面设计比较简单，隔热效果不够完美；第四阶段，采用的隔热条、胶条截面形状比较复杂，隔热间距也比较大，热密线将开启腔全部分开，其开启腔隔热效果的较大提升。见图2。
4 幕墙固定腔节能设计
幕墙的板块间的连接，应具有较高的物理性能。初级阶段，更重视对气密性和水密性的要求，其技术发展经历了三阶段[1]：十全密封阶段、存储排水阶段和结构化防水（单元式等压原理）阶段。目前十全密封阶段的
构件式幕墙和结构化防水阶段的
单元式幕墙仍为目前
玻璃幕墙系统的主流。随着建筑对围护结构节能性能要求的提高，幕墙的接缝（包括固定腔、开启腔）设计变得相当重要。下面对构件式明框幕墙和单元式幕墙节能设计分别进行讨论。
4.1构件式明框幕墙固定腔
幕墙的固定腔也遵循铝合金节能窗的设计原理，其水密线、气密线功能基本相同，一些较好的固定腔同样有热密线的设计，如图5。
4.2单元式幕墙固定腔
单元式幕墙是现阶段比较流行的幕墙系统，有
其他幕墙系统不可取代的优点，其固定腔的水密线、气密线功能与铝合金节能窗的设计基本相同。但由于幕墙单元尺寸较大，采用插接、对接等方式，等压腔一般较大，因此在气密线开口处应设置海绵等，防止雨水倒灌。在空气洁净度较差地区，还应该设置尘密线，防止灰尘进入等压腔，造成堵塞现象。尘密线在沿海或空气洁净度较好的地区，可以略去不用。
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4.3 单元幕墙气密线不共面问题
气密线是单元式幕墙的重要密封线。工程应用表明，横梁和立柱的气密线应该在一个平面内比较合适，否则在十字缝处会有永久孔洞，导致漏气漏水，一些设计在该部位打注
密封胶密封，当时效果很好，但耐久性较差。
5 幕墙开启腔
幕墙开启方式与铝合金节能门窗开启方式有较大不同。铝合金幕墙的开启形式主要有：上悬、下悬、平推，较少采用平开形式，基本没有推拉形式。铝合金门窗的开启形式相当丰富：平开、推拉、旋开、提拉等。因此幕墙开启腔不能直接套用门窗的节能设计。
5.1 常规幕墙开启腔
上悬开启方式是玻璃幕墙应用最为普遍的开启形式，见图4。有水密线、气密线的设计，能够实现等压腔，但没有设计热密线，节能效果较差。
5.2
节能幕墙开启腔
为提高幕墙的节能设计水平，将铝合金节能窗的设计理念引入幕墙的设计，使开启腔实现“冷热腔”隔热，能较大幅度提高幕墙的节能性能、气密性和水密性。构造示意见图5。
由于在开启腔内采用胶条和隔热条搭接，使幕墙等温线得以连续，不仅提高了开启部位的热工性能，还能够提高开启部位的水密性和气密性，综合性能有较大的提高。
6 讨论
与功能性相比，安全性更为重要，因此在进行节能设计时，不能以牺牲安全性作为代价。下面提醒几点：
（1）解决上悬挂接节点的
可靠性，合理处理鸭嘴胶条和挂件的布局；
（2）
五金件应与开启框
锚固连接在同一个型材上，不宜将二者分开，避免隔热条承受较大因开启带来的交变
荷载，提高隔热条连接的使用寿命和可靠性；
（3）热密线是否四周封闭有待进一步探讨。在降雨量较大地区，可以在下边设置开口，避免开启腔内腔进水无法排出；在降雨量不大地区，热密线不必设置开口，避免冷热腔空气对流，提高隔热效果；
（4）热密线尽可能与幕墙横梁、立柱的隔热条位置相当，确保等温线在幕墙平面内贯通，达到较佳隔热效果；
（5）必要时可以调整五金件的设计，使幕墙开启腔的设计效果达到最优化。
本文阐述的只是幕墙开启腔的设计原理，工程应用示例可能具有专利，因此涉及专利内容，请向持有人购买。
参考文献
1 姜仁.建筑幕墙防水概念透析.铝门窗&幕墙，第10期，2004
2 张芹等.建筑幕墙与
采光顶设计施工手册.中国建筑工业出版社，2002.10
