摘 要：提出了玻璃幕墻建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)原則，分析了鋁型材的熱工設(shè)計(jì)，對單層玻璃與中空玻璃的傳熱系數(shù)進(jìn)行了比較，并對幕墻建筑節(jié)能進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)評價(jià)，指出：幕墻的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)十分重要；在幕墻使用期內(nèi)，用于節(jié)能的投資完全可以收回，且可創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；采用斷熱幕墻的結(jié)構(gòu)形式是幕墻建筑節(jié)能的最有效途徑。
關(guān)鍵詞：玻璃幕墻建筑；建筑節(jié)能；斷熱幕墻；經(jīng)濟(jì)評價(jià)
玻璃幕墻(以下簡稱“幕墻”)是現(xiàn)代化建筑的主要外圍護(hù)結(jié)構(gòu)之一，其節(jié)能已成為我國建筑節(jié)能的重要一環(huán)。本文就幕墻的節(jié)能進(jìn)行技術(shù)分析、計(jì)算，對節(jié)能效果進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價(jià)。
1 幕墻建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)原則
我國幅員遼闊，當(dāng)北方還是冰天雪地的時(shí)候，南方已是春暖花開的季節(jié)。本文提出下列措施，作為幕墻建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)原則：(1)嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)和溫和地區(qū)的幕墻，要進(jìn)行冬季的保溫設(shè)計(jì)，夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)的幕墻，要進(jìn)行夏季的隔熱設(shè)計(jì)。(2)我國目前尚沒有專門的幕墻熱工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，幕墻熱工設(shè)計(jì)依據(jù)國家現(xiàn)行的外墻和窗戶熱工設(shè)計(jì)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和參考國外的有關(guān)熱工設(shè)計(jì)規(guī)程。(3)進(jìn)行幕墻熱工設(shè)計(jì)時(shí)，必須對其復(fù)雜的傳熱過程和傳熱方式進(jìn)行分析和研究。幕墻的傳熱過程大致有3種途徑：①幕墻外表面與周圍空氣和外界環(huán)境間的換熱：外表面與周圍空氣間的對流換熱，外表面與外界環(huán)境間的輻射換熱，外表面與空間的各種長波(如電磁波、紅外線等產(chǎn)生的長波)輻射換熱；②幕墻內(nèi)表面與室內(nèi)空氣和室內(nèi)環(huán)境間的換熱：內(nèi)表面與室內(nèi)空氣間的對流換熱，內(nèi)表面與室內(nèi)環(huán)境間的輻射換熱；③幕墻和金屬框格的傳熱：通過單層玻璃的熱流傳熱，通過金屬框格傳熱，通過玻璃的鍍膜層減少輻射換熱。(4)幕墻的傳熱系數(shù)由建筑物的外形和所處地區(qū)的氣候條件、型材的傳熱系數(shù)和玻璃的傳熱系數(shù)等綜合確定。
2、鋁型材的熱工設(shè)計(jì)
型材是幕墻的主要受力構(gòu)件。目前，幕墻絕大部分采用鋁型材和彩板型材。本文以鋁型材為例進(jìn)行熱工分析和計(jì)算。
2.1、鋁型材的熱絕緣系數(shù)計(jì)算
根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱《熱工規(guī)范》)規(guī)定，鋁型材的熱絕緣系數(shù)Ｒ為：Ｒ＝δ／λ式中：Ｒ-材料層的熱絕緣系數(shù)(ｍ2·Ｋ／Ｗ)；δ-材料層的厚度(ｍ)；λ-材料的導(dǎo)熱系數(shù)〔取203Ｗ／(ｍ·Ｋ)〕。設(shè)一根矩形實(shí)心鋁型材，厚度為100ｍｍ，其熱絕緣系數(shù)Ｒ為：Ｒ＝0.0005ｍ2·Ｋ／Ｗ上述計(jì)算結(jié)果沒有考慮實(shí)際工程中所采用的是空心鋁型材。而厚度為100ｍｍ厚的矩形空心鋁型材，兩邊的壁厚一般分別為12ｍｍ，空心鋁型材實(shí)際可導(dǎo)熱的厚度僅為兩邊的壁厚部分(共24ｍｍ)。實(shí)心鋁型材與空心鋁型材的熱絕緣系數(shù)比例為100∶24，空心鋁型材的熱絕緣系數(shù)Ｒ為：Ｒ＝0。002ｍ2·Ｋ／Ｗ
2.2、鋁型材的傳熱熱絕緣系數(shù)計(jì)算
根據(jù)《熱工規(guī)范》，鋁型材的傳熱熱絕緣系數(shù)Ｒ0為：Ｒ0＝Ｒｉ+Ｒ+Ｒｅ式中：Ｒｉ-鋁型材內(nèi)表面換熱熱絕緣系數(shù)(取0.11ｍ2·Ｋ／Ｗ)(下同)；Ｒｅ-鋁型材外表面換熱熱絕緣系數(shù)(取0.04ｍ2·Ｋ／Ｗ)(下同)；Ｒ-鋁型材熱絕緣系數(shù)(取0.002ｍ2·Ｋ／Ｗ)。Ｒ0＝0．11+0.04+0.002＝0.152ｍ2·Ｋ／Ｗ
2.3、鋁型材的傳熱系數(shù)計(jì)算
根據(jù)《熱工規(guī)范》，鋁型材的傳熱系數(shù)Ｋ0為：
Ｋ0＝1／Ｒ0
式中：Ｒ0-鋁型材的傳熱熱絕緣系數(shù)，取0.152ｍ2·Ｋ／Ｗ。
Ｋ0＝1／0.152＝6.58Ｗ／(ｍ2·Ｋ)
上式得出的計(jì)算結(jié)果是無斷熱鋁型材的基本傳熱系數(shù)，這與《熱工規(guī)范》表4.4.1中單層窗戶的傳熱系數(shù)6.4Ｗ／(ｍ2·Ｋ)基本相同。
2.4、斷熱鋁型材的基本設(shè)計(jì)要求
斷熱鋁型材亦稱隔熱鋁型材或絕熱鋁型材，由鋁與塑料(或其它隔熱材料)復(fù)合而成，其中間塑料隔熱層主要生產(chǎn)工藝有嵌入式、擠壓式和填充式等。
(1) 斷熱鋁型材的傳熱過程十分復(fù)雜，傳熱系數(shù)很難計(jì)算，一般只有通過檢測獲得數(shù)據(jù)。參照ＤＩＮ4108《高層建筑的隔熱》(1981.8)(下稱“ＤＩＮ4108規(guī)程”)規(guī)定，斷熱鋁型材的基本傳熱系數(shù)Ｋ0不大于3.5Ｗ／(ｍ2·Ｋ)。
(2) 斷熱鋁型材的中間塑料層的最小厚度，按ＤＩＮ4108規(guī)程規(guī)定，最小應(yīng)為7ｍｍ。
(3) 斷熱鋁型材的中間塑料層的設(shè)計(jì)，必須滿足型材的整體強(qiáng)度和剛度的要求。
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