杨仕超：绿色建筑中的门窗幕墙
9月26日下午，由中国房地产采购平台、贵阳市房地产商会、中国建筑金属结构协会铝门窗幕墙委员会、贵州省建筑装饰协会门窗幕墙专业委员会主办，安泰建筑胶、信义玻璃、四川三星铝材等发起协办的房地产及门窗幕墙材料“优采”前沿高峰论坛在贵阳万丽酒店盛大召开。此次会议邀请了融创集团、首钢地产、金龙房开、景融集团等60多家品牌房地产企业，与行业协会、门窗幕墙企业、施工单位共两百余人齐聚一堂，解读绿色建筑背景下门窗幕墙节能发展的新思路、新方向，探讨成品门窗、配套企业及房地产产业的有效合作模式。
广东省建筑科学研究院集团股份有限公司副总经理杨仕超在现场发表了题为《绿色建筑中的门窗幕墙》的演讲。
广东省建筑科学研究院集团股份有限公司副总经理杨仕超
以下是演讲实录:
杨仕超：大家好，我会从几个方面谈谈绿色建筑当中的门窗和幕墙。
第一部分，建筑节能
首先，追根溯源，这个事情是从建筑节能起始的。我们国家签订了《京都协议书》，所以我们的节能任务很大程度上是关于碳排放的减少，目标是要在2030年实现中国的碳排放达到峰值，然后必须转动向下，快速减少。而距离2030年的到来，时间也不多了。
在环境总体污染中，与建筑有关的空气污染、水污染、垃圾排放占人类活动产生垃圾总量的40%。这是个非常大的比例。所以说我们要推行绿色建筑。
第二部分，绿色建筑的含义
现在绿色建筑有很多定义，从我们个人的定义来看，绿色建筑是对周边生态环境影响最小的建筑；充分满足建筑使用功能的建筑；能自然通风、自然采光、空调质量好、少开或者不开空调的建筑；少用自来水，不乱排污水，不污染雨水的建筑；节约材料、质量好、寿命长的建筑；全寿命周期花费最少的建筑。这才是我们心目当中的绿色建筑。
从我们国家的定义来看，绿色建筑是在建筑的全生命期内，最大限度地节约资源，保护环境，减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。这个绿色建筑主要包含了三点：一是节约资源；二是保护生态环境；三是要为人们提供宜业、宜居的建筑。
我把它归结为八个字：轻触大地，健康生活。用这八个字能够代表绿色建筑最基本的含义。
第三部分，绿色建筑的政策
其实，绿色建筑在我们国家有很多相关政策。首先是2013年的1号文《绿色建筑行动方案》，国务院转发建设部和发改委的一个文件，要求在“十二五”期间完成10亿平方米的新建绿色建筑。但实际上，我们这个目标应该来说没有完成。现在也是在不断讨论如何去进一步的发展绿色建筑。
这个《方案》也提出了重点任务：“大力促进城镇绿色建筑发展”，铁板钉钉，所有关于这一方面的建筑都要做成绿色建筑。当然怎么去评价，每个城市有每个城市不同的规定。
习总书记在2015年就提出了“绿色化”的概念。什么叫绿色化？首先在经济领域是一种生产方式，要科技含量高、自然消耗少、环境污染少；第二是一种生活方式，要生活方式和消费模式向勤俭节约、绿色低碳、文明健康的方向转变；第三是一种价值取向，要把生态文明纳入我们社会主义核心价值体系。
十八届五中全会提出了“推进美丽中国建设”。实际上，这里面也讲到了绿色建筑的问题。它说必须坚持节约资源和保护环境的基本国策，坚持可持续发展，坚定走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，加快建设资源节约型、环境友好型社会，形成人与自然和谐发展现代化建设新格局，推进美丽中国建设，为全球生态安全作出贡献。
接下来，《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中也提到了绿色发展，也提到了幕墙、门窗等问题。其中还提出了推广建筑节能技术，提高建筑节能标准，推广绿色建筑和绿色建材。
再接下来，今年的9月5日，《中共中央国务院关于开展质量提升行动的指导意见》中也提出来了要因地制宜提高建筑节能标准，完善绿色建设标准，促进绿色建材生产和应用，大力发展装配式建筑，提高建筑装饰部品部件的质量和安全性能。
可见，绿色建筑、绿色建材以及绿色产品在国家众多政策文件中不断提到。
第四部分，绿色建筑中的幕墙技术
1.绿色建筑对建筑门窗幕墙的要求
在绿色建筑中，建筑幕墙到底是一个什么样的存在？我们先看看新版的国家标准。绿色建筑评价标准中，很多条文都涉及到玻璃幕墙，比如第4.2.4条，玻璃幕墙应不大于0.2。
第5.1.1条，建筑设计应该符合国家和地方有关建筑节能设计标准中强制性条文的规定。这里就规定了建筑围护结构的热工性能指标等要符合建筑节能的强制性标准。
第5.2.2条，外窗、玻璃幕墙等外立面透明部分围护结构应有较大可开启部分，使建筑获得良好的通风。
第5.2.3条，围护结构热工性能指标要优于国家有关建筑节能设计标准的规定。这是可以得分的。
第5.2.17条，根据当地气侯和自然资源条件，合理利用可再生能源。这个当中也是可以做我们的幕墙和屋顶，是可以做可再生能源的地方。
第7.1.3条，建筑造型要素简约，无大量装饰性构件。现在的装饰性构件已经非常多了，而且造价高，不符合我们节材的一些规定。
第7.2.14条，建筑外立面及室内装饰装修采用耐久性好、易维护的建筑材料。这个当中就提到了硅酮胶、金属墙板以及石材等，这些装饰外方的材料，要求要有比较好的耐久性，且易维护。
第7.2.16条，要采用可循环利用材料。其实门窗幕墙当中很多材料是可循环利用的，比如玻璃、金属等。
第8.1.2条，主要功能房间的外墙、隔墙、楼板和门窗的隔声性能满足现行国家标准《民用建筑隔声设计规范》GB 50118中的低限要求。这个隔声是非常重要的，特别是在交通噪声比较大的地方。
第8.1.5条，在室内设计温、湿度条件下，建筑围护结构内表面不结露。这是一条在北方最低的要求。第8.1.1条属于控制项，必须达到，这是结构的问题。
第8.2.1条，主要功能房间的室内噪声级优于现行国家标准《民用建筑隔声设计规范》GB 50118中的低限标准。这点可以得分。
第8.2.2条，主要功能房间的外墙、隔墙、楼板和门窗的隔声性能优于现行国家标准。
第8.2.6条，主要功能房间75%以上的面积，采光系数满足现行国家标准。这个就取决于我们玻璃了，玻璃的采光不好，这一条就很难达到。
第8.2.7条，采用合理措施改善室内大进深区域或地下空间的天然采光和人工照明效果。这个也是和天窗等有关系。
第8.2.8条，采取可调节遮阳措施，防止夏季太阳辐射透过窗户玻璃直接进入室内。这个就是在门窗幕墙上有采光点，这些地方来的。可调节的遮阳设施是防止夏季太阳辐射造成室内的环境不舒服。
第8.2.10条，建筑空间平面和构造设计采取优化措施，改善原通风不良区域的自然通风效果。这个肯定也跟门窗有很大的关系。
所以大家可以看到，门窗幕墙所具备的功能和性能指标要求是非常多的。通风、采光、隔声、保温、遮阳、隔热等都停留在门窗上，而且往往门窗又是一个最薄弱的环节，尤其在建筑节能上，所以门窗就变成一个最重要的产品。
2.建筑幕墙的绿色建筑元素
在建筑幕墙中有多少绿色建筑元素，我给大家梳理一下。
首先，幕墙是不可替代的。因为在高层建筑和大量的轻质结构出现后，我们不可能不采用幕墙。上次有些人说，现在建筑的量会下降，可能从三十多个亿下降到十几个亿的量。国家鼓励我们采用什么材料？建材中搞结构的，最重要的是两个材料：一个是水泥，一个是钢材。水泥和钢材你说国家保哪个？水泥是一次性产品，用了就不能再用。但是钢材是可循环再利用的。所以从国家来说，肯定是保钢材，不保水泥。水泥少就少，少用就少用。钢材是要保的，所以下一步大力发展钢铁。发展钢结构，如果还是用混凝土块，用很重的墙，那是不可能的。所以幕墙应该来说是不可替代的，而且占比会越来越大。但是不光是玻璃幕墙，其他的幕墙也是可以的。
实际上幕墙是有很好的效果，包括具有很好的造型能力和装饰效果，容易维护、维修、清洗，合理的设计可以达到很好的节能效果，易于安装其他设备等。
我国城市化的道路应该还很长，基本上实现了工业化的生产，现在做这个装配式建筑也好。什么叫装配式的围护结构？我说目前不是装配式围护结构。因为水泥混凝土的墙体是一公分、两公分，幕墙结构是三毫米，这两个差了一个数量极。所以门窗幕墙的装配精度远远高过土建筑，这是毫米级的。
但是不要说舍幕墙其谁，其实还存在很多问题。首先是玻璃幕墙能耗非常高，这个是众所周知的，因为太阳一来，温度就上去了，太阳一走，温度就下去了，完全不能有自己的稳定性。天气一变化你就变化，这个是非常大的一个问题。
其实幕墙是可以做得很好的。第一是保温，金属造型可以由隔热构造，各种各样的都可以有隔热构造，包括密封性能肯定比墙体要好，比一般的墙要好。
第二是防凝结水，防结露。经过一些构造设计，我相信保温的效果会比一般的好。
第三是遮阳。现在外遮阳装置可以做很多造型，内遮阳增加了智能控制。还可以采用遮阳型玻璃，比如阳光控制型的玻璃、热反射玻璃等。此外，还有双层幕墙做中间遮阳。
第四是通风换气。通风换气的方案有很多，当然开窗是最好的，不开窗怎么办，还可以利用窗台下方、天花上方和型材构造。
从整个幕墙来说，我们要合理使用建筑幕墙。不是说全部都做玻璃幕墙，可以非透明幕墙与可采光幕墙的结合应用，比如有金属幕墙、石材幕墙、人造板材幕墙等。当然用一个幕墙的时候，主要还是看我们的建筑造型，看整体节能安排。还有可以金属屋面与玻璃采光顶结合，用一些金属的屋面来代替采光顶，这样的话就会做到很好。
我们做了自己的分析软件“粤建科MQMC软件”。这个软件可以做整个幕墙、门窗、玻璃的计算。
接下来可以做更高性能的幕墙系统，比如做好节能，现在门窗复合型的门窗可以做到1.0系数，其实就跟墙体差不多。幕墙要做到1.0也是可以的，像欧洲有一些幕墙也是可以做到1.0这么一个系数。再就是在抗风、防雨、防潮、通风、采光、智能控制方面会做得比一般的墙体更好。这个方面只有幕墙才能做得到。幕墙本身经过设计可以做到各项指标都很好，只是说碍于造价、工艺，可能我们没有做到，实际是做得到的。
虽然幕墙在材料方面可以做很多的选择，比如我们开发一些灵活的材料系统。然后还有混凝土，其实也是很好的选择。我们现在已经开始在做很多的轻质混凝土的幕墙，比如说泡沫混凝土，现在加轻混凝土可以做到500-600公斤，它的强度可以到7恩个兆帕这么高。这个轻质的板，最薄可以做到5公分，最厚可以做到300公分。基本上我们的墙板可以满足，而且里面配钢筋。各种各样的板材是越来越多了。
幕墙搭载一些其他的系统就更加方便了，比如雨水收集系统、LED智能灯光系统。这个就不多说了。
然后是幕墙寿命更长，就是使用和易维护的问题。易维护是幕墙门窗非常重要的一个问题。可能很多人没有对它充分重视。易维护有两个层面的意思，一个是材料本身和节点易拆卸维修，第二就是维护比较方便。这两个方面是缺一不可的。
另外像铝合金门，基本上大概用两了三年，这个底下的下滑就已经被腐蚀掉了。这就是在设计的时候，没有考虑到下滑会泡在水当中，天天洗地，底下就被腐蚀掉了。很多阳台的门都是这样，甚至一些窗也出现这种情况。没过多久，窗下面就已经腐蚀了，尤其是海边，这个情况是非常多的。
3.热工气候区划与建筑围护结构要求
我们国家各个地区气候不同，要求也不同。
严寒地区的建筑要充分满足冬季的保温要求，门窗幕墙就是奔着保温去的。
寒冷地区的建筑必须满足冬季保温要求，部分地区应兼顾夏季热。比如北京要做夏季防热，也就是要做遮阳了。除了严寒地区不做遮阳，其他的都要做遮阳。
夏热冬冷地区就不用说了，遮阳肯定都是它的要求，还兼顾冬季的保温。夏热冬冷地区的标准是保温为主，隔热为辅。而实际上从分区来说，夏热冬冷地区是以夏天为主，冬天只兼顾一下。冬天并不是非常冷。这个有一定保温就可以了。
所以以上这些要求就是我们的一个基本原则。
在节能标准中，对各个地区的门窗都提出了相应的要求。夏热冬冷地区的公共建筑围护结构，大家可以看到传热系数的要求和太阳得热系数的要求，这是刚刚出的设计标准的梳理。
还有其他的一些相关要求，气密性每个地方有不同的要求，总的来说4级、6级、7级这样的要求。
因此，热工气候区划与建筑围护结构要求：
各个气侯区的建筑都需要自然通风，以满足气候适宜季节的室内热环境调节。
在需要夏季防热的地区，建筑需要避免东、西晒和屋顶太阳辐射。这是最强烈的，其他的方向好一些。
在需要保温的地区，建筑围护结构传热系数应该足够小，使得温差传热很小。这些地方是需要保温的。温和地区有一部分也是要保温的。
根据这些，在抵御寒冷中围护结构、门窗就是非常重要的。
4.建筑遮阳在建筑中的应用
在我们的很多建筑当中，遮阳是非常重要的。比如说北京的公共建筑用电量，空调占了45%，它的用电是90-200度一个平方米。其实它的冬季公共建筑的采暖能耗是很低的，夏天最高。重庆冬天不是也有点冷吗，冬天能耗并不高，都在夏季。上海公共建筑能耗月能耗显示，1月份很高，因为用电采暖，但是夏天是最厉害的。
所以从整个来看，北京公共建筑的遮阳是很重要的，上海遮阳也至关重要的。广州就更不用说了，冬季没有必要保温，有些商场冬季还要开空调，冬季不开空调还不行。所以整个保温其实在广州就是完全没有必要的，就是看遮阳了。因此，所有的夏热地区，通风非常重要，能自然通风最好。
我们也算了一下，到底传热系统有多大影响。大家发现传热系数低的反而能耗还高一些，就出现这么一个倒过来的情况。所以在我们的夏热地区，其实保温太好也没什么必要。
在南方炎热地区，夏季的关键在于遮阳和散热。其中门窗的节能技术中使用玻璃是非常重要的。使用玻璃的主要目标是采光和视野的需求，对于空调而言，夏季就要避免太阳辐射通过玻璃进入室内。这是我们遮阳首要的。对于空调，还有空气渗透的影响，但是最重要的就是夏季的太阳辐射透过玻璃。
概述幕墙门窗节能技术措施，第一是要减少透明玻璃的面积。如果用一些节能玻璃，面积可以大一些，透明玻璃才是关键问题。幕墙设计都以减少透明玻璃为原则，你不要搞一点遮阳效果都没有的玻璃，这样的玻璃能耗是最高的。
第二是针对不同的需求采取不同种类的玻璃系统和框架系统。我们的框在贵阳就是不那么重要，到了严寒地区，框就是非常重要。这里主要是玻璃系统。
第三是合理应用建筑遮阳。
第四是做好自然通风。
第五是通采光顶采取通风散热措施。现在很多大型商场、大型公共建筑的采光顶做了以后，这个采光顶下面就没法站人，因为非常非常热。这个顶层就没法用。所以这里最好的一个措施就是通风散热，集聚顶层的热气通过通风的方式散发出来。那样的话顶层就会舒服多了，你的空调也拉得下来了，否则空调那个温度就拉不下来。
第六是提高气密性，不说了。
第七是利用可再生能源。
在玻璃的使用中，南方夏季的中空玻璃主要减少太阳辐射，是为了遮阳的，不是为了保温的，这个要跟大家说清楚。因为如果用中空玻璃，把遮阳系数降得非常低，而透过率能保持40%-60%，这样在遮阳的同时不降低可见光的透过。北方更不用说了，为了减少温度的热量流失，外片玻璃做成Low-E玻璃，让它保温，不让它传到室内来。
所以我们看看遮阳装置的应用分析。北纬39.9度，可能北京那个地方。它的夏天是6月份是最上面的，6月22号是夏季最上面那条线。最下面那条线是冬至12月22号。这两个时间，一个夏天，一个冬天。中间的就是月份，像6月份附近，4月份到7月份、8月份，这都是在夏天的阶段，那么它的太阳也比较偏南一点，如果到了广州，6月22号这条线就到了成都地区了。在广州的夏天，它这个6月22号那天，太阳是通过广州的条线照射，那么就是北回归线。
所以我们在南方的话，这条线会往上面移，在我们做遮阳的时候要知道，我们要重视哪几个月份的太阳，然后就知道应该遮什么。
一般水平的都是在南边，水平遮阳，我们看看水平遮阳的效果在南方是最好的。其实在纬度高的地区，北京夏天是0.62，而冬天是0.73。就是这两个差了0.11。然后这个是遮阳系数，大概在0.5，就是遮阳板做这么多就行了，再多了也没啥意思，大概0.5。
这是垂直遮阳，在北向，在广州是有用的。斜的垂直遮阳，在东西向的时候，夏天和动机不一样，开口朝向南边，这种遮阳是也用的。
然后综合遮阳肯定是最好的。我们也算了一条线，大概也是在0.5，0.6这个为是最好的。再往上走就没啥意思了。还有栏板遮阳。固定遮阳的形式，东西用综合遮阳，如果像广州，北向还需要遮阳的话，就用垂直遮阳就行了。这是固定遮阳的模式。
如果是用活动遮阳，很多时候很多地方只要你有太阳我都可以用。活动百叶、还有可调节的帘式遮阳，它能够使我们整个的遮阳做到非常好。同时内遮阳，原来内遮阳是不承认的，现在内遮阳也要开始。但是内遮阳在居住建筑当中，依然不承认它的遮阳效果。因为居住性里没有办法控制内遮阳。内遮阳是你各家说了算的，工程根本上不可能做内遮阳，工程上只能做外遮阳。工建标准，要求你把它做成一个永久工程，你上一套控制着遮阳装置，自动的也好，机械控制的也好，这一套控制的装置就可以纳入到这个遮阳当中去。
最后总结一下，夏热地区的门窗玻璃门墙的节能关键就是降低遮阳系数，采取建筑的遮阳措施。这是关键就是这个。
在南方地区，隔热的主要目的是隔绝太阳辐射，所以玻璃也好，遮阳装置也好，都是为了隔绝太阳辐射来设定的。为了采光，我们的遮阳系数也不能太小，因为遮阳系数太小，意味着采光的效果会比较差一些。
自然通风，无论怎么样，都是我们要非常重视的。还有大面积的玻璃采光顶是可以带来很好的采光效果，但是夏季的空调负荷太大了，应该减少。必须在顶部附近采取通风措施。采光点不通风是非常非常热的。
夏热冬冷地区节能究竟需要做什么？
玻璃幕墙保温，3.0已经够了，差一点的3.5也可以。
玻璃遮阳至少0.4，面积大一些的应该0.3或者再低，其实可能贵阳很多情况下也差不多。
遮阳装置，活动的遮阳是必须的。大型的办公楼需要两层帘子或者是百叶。为什么两层帘子呢？因为很多时候太阳一出来，我们发现这个太阳太强了，就把整个窗帘拉下来。但是窗帘遮阳导致大太阳底下还要开灯，那就没必要了，所以要两层帘子。太阳出来我把半透明帘拉过来遮一下就行。
采光顶，主要采光，遮阳系数0.35以下，可见光0.5以上，配电动遮阳系统，大面积开侧窗。
非透光幕墙，就是做好保温、防火。
设置开启，通风装置、换气装置。
