摘   要：提出了玻璃幕墻建筑節(jié)能的設(shè)計原則，分析了鋁型材的熱工設(shè)計，對單層玻璃與中空玻璃的傳熱系數(shù)進行了比較，并對幕墻建筑節(jié)能進行了經(jīng)濟評價，指出：幕墻的建筑節(jié)能設(shè)計十分重要；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)濟評價
    玻璃幕墻(以下簡稱“幕墻”)是現(xiàn)代化建筑的主要外圍護結(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)能進行技術(shù)分析、計算，對節(jié)能效果進行經(jīng)濟評價。
    1 幕墻建筑節(jié)能的設(shè)計原則
    我國幅員遼闊，當(dāng)北方還是冰天雪地的時候，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)計原則：(1)嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)和溫和地區(qū)的幕墻，要進行冬季的保溫設(shè)計，夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)的幕墻，要進行夏季的隔熱設(shè)計。(2)我國目前尚沒有專門的幕墻熱工設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，幕墻熱工設(shè)計依據(jù)國家現(xiàn)行的外墻和窗戶熱工設(shè)計的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和參考國外的有關(guān)熱工設(shè)計規(guī)程。(3)進行幕墻熱工設(shè)計時，必須對其復(fù)雜的傳熱過程和傳熱方式進行分析和研究。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
    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行熱工分析和計算。
    2.1、鋁型材的熱絕緣系數(shù)計算
    根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計規(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上述計算結(jié)果沒有考慮實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，空心鋁型材實際可導(dǎo)熱的厚度僅為兩邊的壁厚部分(共24ｍｍ)。實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，必須滿足型材的整體強度和剛度的要求。

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