三、幕墻節(jié)能材料研發(fā)實(shí)例
針對(duì)幕墻節(jié)能的要求，東亞鋁業(yè)適時(shí)開發(fā)設(shè)計(jì)了節(jié)能隔熱鋁型材。
隔熱鋁型材開發(fā)設(shè)計(jì)的總體思路是：在鋁合金型材
截面不變的情況下，通過改變隔熱條和
膠條的尺寸，分別裝配不同厚度的中空玻璃，從而達(dá)到不同的隔熱設(shè)計(jì)要求，以供不同地區(qū)、不同類型的建筑、不同要求的業(yè)主選擇。
節(jié)能
隔熱鋁合金型材的設(shè)計(jì)是整個(gè)隔熱玻璃幕墻開發(fā)項(xiàng)目的核心部分。它將鋁合金型材一分為二，在它們中間加入低
導(dǎo)熱性能、高力學(xué)性能的非
金屬材料作為隔熱條，這樣的組合材料既能滿足結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能要求，又能滿足隔熱性能要求。
綜合考慮
建筑玻璃幕墻力學(xué)性能、裝飾性能、裝配
可靠性以及經(jīng)濟(jì)性的要求，我們進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終確定的隔熱鋁合金型材基本部件
斷面。
隔熱條“冷橋”選用材料為PA
-66GF25(簡(jiǎn)稱
PA66)，嵌條式
隔熱型材是將兩種可以組合的鋁型材用隔熱條采用輥壓方法把分體的鋁型材組合成一個(gè)整體，達(dá)到節(jié)能的目的。型材可以做到內(nèi)外雙色的裝飾效果。聚胺脂(PU)灌注式保溫型材將鋁合金
強(qiáng)度高與PU
樹脂傳熱系數(shù)低的特性進(jìn)行了巧妙的結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到很好的節(jié)能效果。這兩種材料導(dǎo)熱系數(shù)小于0.3W／(m·K)，而力學(xué)性能指標(biāo)與鋁合金相當(dāng)，
熱膨脹系數(shù)與鋁合金接近，耐
老化，適用溫度范圍廣，是目前最理想的結(jié)構(gòu)用
隔熱材料。
考慮到與鋁合金的裝配以及常用裝配玻璃的厚度，對(duì)于有特殊要求的工程，可以單獨(dú)設(shè)計(jì)其截面尺寸。
四、幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例
世界上從一次能源轉(zhuǎn)換到有用能源的效率大約為三分之一。換言之，三分之二的能源在轉(zhuǎn)換過程中損失掉了。在有用能源提供能源服務(wù)時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生顯著的能源損失。因此，在能源效率的改善方面，尤其在從有用能源到能源服務(wù)的轉(zhuǎn)換過程中蘊(yùn)藏著大量和多樣的經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)。如能提高能效，那就意味著更便宜的能源服務(wù)和更低的污染及排放。歐洲國家給房屋加穿“保暖衣”的出發(fā)點(diǎn)也緣于此。
我國面臨的很大問題是建房者對(duì)節(jié)能沒有利益概念，也就是說還沒能夠運(yùn)用價(jià)值規(guī)律作為節(jié)能的載體。
要真正做到節(jié)能，就得從城市化模式這一源頭做起，它相當(dāng)于節(jié)能的龍頭部分。歐洲高舒適度、低能耗建筑的外表樸實(shí)無華，但內(nèi)部構(gòu)造非常精致，尤其在墻體結(jié)構(gòu)、門窗玻璃、采暖方式等方面運(yùn)用了大量的新技術(shù)。
這種建筑的作用原理相當(dāng)于給樓房“裹上一層棉衣”，具體來說，一是將外墻加上10至15厘米厚的
保溫層，將房頂和地下都“裹”上；二是換成中間帶空氣隔離層的高性能玻璃與密閉窗框，讓窗戶這一主要的進(jìn)熱與散熱地方盡可能保溫；三是在窗外加裝鋁質(zhì)卷簾等遮陽設(shè)施，夏天時(shí)盡量減少熱能的“侵入”；四是采用自然送風(fēng)系統(tǒng)，隨時(shí)將室外新鮮空氣送進(jìn)屋內(nèi)。采用這些
建筑技術(shù)后，房子便能達(dá)到冬暖夏涼的效果，使用采暖制冷設(shè)備的時(shí)間大大縮短，一年中的大部分時(shí)間室溫都可保持在20℃至26℃，提高了居住者的舒適度，降低了能源消耗。
在節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)際運(yùn)用中,北京鴻恒基幕墻設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)中國玻璃集團(tuán)辦公樓的玻璃幕墻時(shí),遇到這樣的問題：建筑設(shè)計(jì)院
熱工要求透明玻璃幕墻部分中空玻璃K值為2.8W/(m2K)，原設(shè)計(jì)方案為5+9A+5中空玻璃,經(jīng)計(jì)算其傳熱系數(shù)K值為3.0W/(m2K)，不能滿足熱工設(shè)計(jì)要求，業(yè)主方提出將玻璃更換為LOW-E玻璃，北京鴻恒基幕墻設(shè)計(jì)院本著為業(yè)主方著想，即節(jié)省成本又
節(jié)能環(huán)保原則，把中空玻璃5+9A+5更換為6+12A+6，經(jīng)計(jì)算其傳熱系數(shù)K值為2.7W/(m2K),
隔聲性能≥30dB，滿足設(shè)計(jì)要求。從此案例可以看出，節(jié)能環(huán)保并非都需要加大很高的成本，只需做小小的改動(dòng)就可滿足其要求。
影響外窗(含透明幕墻，采光頂)節(jié)能的若干因素：窗戶材料及設(shè)計(jì)；玻璃的選擇如
低輻射玻璃；暖邊技術(shù)；惰性氣體如氬氣；空氣層間隔距離。影響中空玻璃密封壽命的若干因素：
中空玻璃膠的選擇；中空玻璃的
密封結(jié)構(gòu)；間隔條如暖邊技術(shù)；
干燥劑；工作質(zhì)量；質(zhì)量控制�？梢�，影響中空
玻璃節(jié)能效果和密封壽命的因素有許多。但歸根到底，可以分為結(jié)構(gòu)合理與否與人員的加工質(zhì)量?jī)纱箢�。�?duì)好的結(jié)構(gòu)而言，中空玻璃的密封壽命從理論上看，較之不好的結(jié)構(gòu)來說，應(yīng)該是長的；而不好的結(jié)構(gòu)，無論人員的加工質(zhì)量如何高，也很難提高中空玻璃的密封壽命。換句話說，人們很難將先天不足的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)做好，而內(nèi)在結(jié)構(gòu)好的設(shè)計(jì)人們沒有理由得不到長的中空玻璃密封壽命。對(duì)不好的結(jié)構(gòu)，人們不可能通過提高人員素質(zhì)來提高密封壽命；而對(duì)好的結(jié)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)密封壽命差的情況時(shí)，人們卻可以通過提高人員的加工質(zhì)量來達(dá)到目的。
傳統(tǒng)玻璃
幕墻技術(shù)大量能源消耗、視線干擾、室內(nèi)空氣質(zhì)量下降等問題。為解決這些問題，一種新型的玻璃幕墻———
智能玻璃幕墻技術(shù)先后在德國、英國等西歐國家得到發(fā)展。
智能玻璃幕墻廣義上包括玻璃幕墻、
通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)。其技術(shù)核心是一種有別于傳統(tǒng)幕墻的特殊幕墻———
熱通道幕墻。它主要由一個(gè)單層玻璃幕墻和一個(gè)雙層玻璃幕墻組成。在兩個(gè)幕墻中間有一個(gè)
熱通道區(qū)，在熱通道區(qū)的上下兩端有進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)設(shè)施。熱通道幕墻工作原理在于冬天內(nèi)外兩層幕墻中間的熱通道由于陽光的照射溫度升高，像一個(gè)溫室。這樣等于提高了內(nèi)側(cè)幕墻的外
表面溫度，減少了建筑物采暖的運(yùn)行費(fèi)用。夏天內(nèi)外兩層幕墻中闊的熱通道內(nèi)溫度很高，這時(shí)打開熱通道上下兩端的進(jìn)排風(fēng)口，在熱通道內(nèi)由于熱煙囪效應(yīng)產(chǎn)生氣流，在通道內(nèi)運(yùn)動(dòng)的氣流帶走通道內(nèi)的熱量，這樣可以降低內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫度，減少空調(diào)負(fù)荷，節(jié)省能源。通過將外側(cè)幕墻設(shè)計(jì)成固定式，內(nèi)側(cè)幕墻設(shè)計(jì)成開啟式，使通道內(nèi)上下兩端進(jìn)排風(fēng)口的調(diào)節(jié)在通道內(nèi)形成負(fù)壓，利用室內(nèi)兩側(cè)幕墻的壓差和開啟扇可以在建筑物內(nèi)形成氣流，進(jìn)行通風(fēng)。
智能玻璃幕墻從設(shè)計(jì)構(gòu)思、內(nèi)容組成和工作過程各方面看，都是一個(gè)各專業(yè)協(xié)調(diào)合作的多功能系統(tǒng)，它與傳統(tǒng)玻璃幕墻有很大差別，不僅有玻璃支撐結(jié)構(gòu)，還包括建筑內(nèi)部分環(huán)境控制系統(tǒng)，通過智能玻璃幕墻可以控制室外光線，提供通風(fēng)。由于智能玻璃幕墻為3層玻璃，外側(cè)為封閉式，大大減少外界噪聲對(duì)建筑內(nèi)部的干擾，它可以讓建筑輕松通風(fēng)換氣而不受天氣影響，又成為“呼吸式幕墻”。
“呼吸式幕墻”實(shí)際為
雙層幕墻。幕墻的“呼吸”原理主要是：外表通透，幕墻玻璃沒有鍍膜處理。室內(nèi)的玻璃窗可以開啟，但并不是直接接觸外界，而是還有一道固定玻璃阻隔�！昂粑钡年P(guān)鍵部位就在這兩層的通道中間，雙層幕墻之間有半米多的中間層，在內(nèi)部幕墻窗開啟的狀態(tài)下，室外空氣首先經(jīng)過外層幕墻底部的百葉、過濾設(shè)施進(jìn)入中間層，這時(shí)的空氣是干凈無塵的，在室內(nèi)循環(huán)之后，通過外層幕墻頂部的
百葉窗溢出。另外雙層幕墻之間安裝自動(dòng)調(diào)節(jié)的百葉窗，適時(shí)地起到遮陽作用。
這一呼吸過程為生活和工作在建筑物里的人帶來的好處是：無論外界風(fēng)、雨、塵、噪音多么猖獗，室內(nèi)都可以自由開窗換取新鮮空氣。
無論居住或辦公空間，自由呼吸的雙層幕墻的采用主要是通過六個(gè)方面增加室內(nèi)環(huán)境的舒適度的：
一、夏天夜晚開窗散熱成為可能，有效地減少空調(diào)的使用；
二、惡劣天氣不影響開窗換氣；
三、遮陽百葉置于中間層，有效防止日曬，不影響立面效果，不妨礙開窗；
四、無需鍍膜玻璃，用自然光實(shí)現(xiàn)照明；
五、雙層濾過陽光，避免直射，無炫光困擾；
六、雙層玻璃及中間空氣層有效阻隔室外噪音，臨街建筑室內(nèi)依然安靜。
應(yīng)該說，“呼吸式幕墻”的推出是利用先進(jìn)技術(shù)解決建筑采光幕墻節(jié)能問題的典型例子。其上述優(yōu)良性能的確對(duì)使用者有足夠的誘惑力，但目前它的推廣還存在著種種現(xiàn)實(shí)困難，最關(guān)鍵的是價(jià)格非常昂貴。
北京鴻恒基幕墻設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)四環(huán)藥業(yè)股份有限公司建設(shè)的四環(huán)藥業(yè)空港基地的“呼吸式幕墻”時(shí)根據(jù)建學(xué)建筑與工程設(shè)計(jì)所有限公司設(shè)計(jì)的外觀要求，在保證其功能要求的前提下努力降低其綜合成本，外層使用單層玻璃半隱框幕墻，內(nèi)層使用LOW-E中空玻璃節(jié)能窗，在中間層使用了自動(dòng)遮陽系統(tǒng)。
即使如此，它的一次性投資也比采用傳統(tǒng)玻璃幕墻昂貴的多。但建設(shè)開發(fā)單位認(rèn)為，“呼吸式幕墻”給使用者帶來的舒適和在建筑節(jié)能方面的回報(bào)將是可觀的。
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