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,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
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。
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,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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