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熱通道幕墻的“冷”思考

來源:互聯(lián)網(wǎng)  作者:*  日期:2006-7-31
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    近年來我國掀起了一股熱通道幕墻的熱浪。熱通道幕墻(又稱雙層幕墻、氣循環(huán)幕墻、呼吸幕墻、生態(tài)幕墻、綠色幕墻、健康幕墻等)是指由一層外層幕墻和一層內(nèi)層幕墻(或窗)組成的幕墻,兩者之間留有一空腔(通道),這個通道稱為熱通道。這幾年我國很多企業(yè)的技術(shù)人員和學(xué)者對熱通道幕墻的原理和計(jì)算
    近年來我國掀起了一股熱通道幕墻的熱浪。熱通道幕墻(又稱雙層幕墻、氣循環(huán)幕墻、呼吸幕墻、生態(tài)幕墻、綠色幕墻、健康幕墻等)是指由一層外層幕墻和一層內(nèi)層幕墻(或)組成的幕墻,兩者之間留有一空腔(通道),這個通道稱為熱通道。這幾年我國很多企業(yè)的技術(shù)人員和學(xué)者對熱通道幕墻的原理和計(jì)算作了研究,提出了很多有價值的研究成果和論文,它對我們正確認(rèn)識熱通道幕墻有很大作用,但也不乏商業(yè)炒作,將熱通道幕墻炒熱來混水摸魚,獲取不正當(dāng)?shù)纳虡I(yè)利益。要正確認(rèn)識熱通道幕墻的本質(zhì),我們必須冷靜地進(jìn)行思考,認(rèn)真進(jìn)行實(shí)測和分析,正確認(rèn)識它的本質(zhì),使熱通道幕墻走上健康發(fā)展的道路,本文根據(jù)近年來一些實(shí)測結(jié)果,對熱通道幕墻熱工原理提出一些設(shè)計(jì)概念和全國同行進(jìn)行討論。

    一、太陽輻傳熱和幕墻內(nèi)外溫差傳熱及其轉(zhuǎn)換
    玻璃幕墻熱工性能要受其存在的空間環(huán)境中多種因素的影響,其中最主要的是太陽輻射熱和幕墻玻璃內(nèi)外側(cè)存在空氣溫度差時的傳熱影響。

    1、單層幕墻玻璃的傳熱
    單層幕墻玻璃傳熱分為無太陽輻射時傳熱和有太陽輻射傳熱兩種情況討論。

    A、無太陽輻射時單層幕墻玻璃的傳熱。當(dāng)室內(nèi)溫度高于室外溫度時,室內(nèi)向室外傳熱,(主要是冬季時的情況),這時室內(nèi)空氣溫度通過對流、輻射等復(fù)雜的傳熱過程傳給玻璃內(nèi)表面,玻璃內(nèi)表面溫度高于外表面,通過傳導(dǎo)將溫度傳導(dǎo)到外表面,再通過對流、輻射等復(fù)雜的傳熱過程傳給室外空氣。當(dāng)室外溫度高于室內(nèi)溫度時,由室外通過同樣原理向室內(nèi)傳熱。

    B、有太陽輻射時單層幕墻玻璃的傳熱除了溫差傳熱外,還有太陽輻射傳熱,當(dāng)夏季室外溫度高于室內(nèi)時,室外高溫向室內(nèi)低溫傳熱,同時太陽輻射向室內(nèi)傳熱;冬季太陽輻射向室內(nèi)傳熱,而室內(nèi)高溫向室外低溫傳熱。

    2、熱通道幕墻玻璃的傳熱
    A、無太陽輻射時雙層玻璃幕墻的傳熱。當(dāng)室內(nèi)溫度高于室外溫度時,室內(nèi)向室外傳熱,(主要是冬季時的情況),這時室內(nèi)空氣溫度通過對流、輻射等復(fù)雜的傳熱過程傳給熱通道外層玻璃內(nèi)表面,玻璃內(nèi)表面溫度高于外表面,通過傳導(dǎo)將溫度傳導(dǎo)到外表面,再通過對流、輻射等復(fù)雜的傳熱過程傳給室外空氣。當(dāng)室外溫度高于室內(nèi)溫度時,由室外通過同樣原理向室內(nèi)傳熱。

    B、太陽輻射時雙層幕墻玻璃的傳熱除了溫差傳熱外,還有太陽輻射傳熱,夏季太陽輻射熱在外層玻璃外表面被反射一小部份,一部份被玻璃吸收后向室外、熱通道內(nèi)傳熱,一部份透射到熱通道內(nèi)加熱熱通道內(nèi)空氣,同時室外高溫度向熱通道內(nèi)傳熱,使熱通道內(nèi)溫度升高,透射到熱通道內(nèi)的太陽輻射熱在內(nèi)層玻璃外表面被反射一小部份,一部份被玻璃吸收后分別向熱通道內(nèi)、室內(nèi)傳熱,一部份透射到室內(nèi)加熱室內(nèi)空氣,同時熱通道內(nèi)高溫度空氣向室內(nèi)傳熱,使室內(nèi)溫度升高,當(dāng)太陽輻射傳熱量很大(而沒有空調(diào)時),也有可能使室內(nèi)溫度高于室外溫度,這時室內(nèi)向室外傳熱,這就是說夏季影響室內(nèi)溫度的熱源有兩方面即太陽輻射傳熱和室外溫度高于室內(nèi)溫度時的溫差傳熱,它們都會使室內(nèi)溫度升高。

    冬季太陽輻射熱除一小部份被玻璃反射,一小部份被玻璃吸收后傳向室外,大部份透射和吸收后傳向熱通道,太陽輻射熱在內(nèi)層玻璃外表面被反射一小部份,一部份被玻璃吸收后又向熱通道、室內(nèi)傳熱,一部份透射到室內(nèi)加熱室內(nèi)空氣,同時熱熱通道內(nèi)高溫度空氣向室內(nèi)傳熱,提高室內(nèi)溫度。當(dāng)室外溫度低于熱通道(室內(nèi))時,通過幕墻玻璃和熱通道傳熱,室內(nèi)溫度將有較多傳向室外,造成室內(nèi)熱能損失。

    1998年深大方大公司為北京國家會計(jì)學(xué)院建造了國內(nèi)第一個熱通道幕墻,在2000年投入使用后,進(jìn)行熱工性能觀測和熱工分析,2003年深圳市對通過熱通道幕墻與單層玻璃幕墻進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射進(jìn)行了對比實(shí)測,觀測和實(shí)測表明,在北緯25度大氣透明度5級地區(qū),上午8時透過單層透明玻璃幕墻進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射為431W/m2,透過單層鍍膜玻璃幕墻進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射為122W/m2,透過雙層透明玻璃熱通道幕墻(熱通道450mm寬)進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射室為316W/m2,即太陽輻射熱透過外層玻璃后,通過熱通道時基本上不衰減,通過熱通道雙層玻璃進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱比單片透明玻璃幕墻少主要是內(nèi)層玻璃太陽輻射的透射比形成的,也就是說熱通道的存在對減少太陽輻射熱的貢獻(xiàn)微乎其微。從各種熱通道幕墻工程實(shí)例看,不管是北京旺座中心熱通道幕墻,還是深圳電視臺熱通道幕墻都明確指出,夏季必須在熱通道內(nèi)設(shè)遮陽簾來阻止太陽輻射熱進(jìn)入室內(nèi)。而單層玻璃也可用遮陽簾來阻止太陽輻射進(jìn)入室內(nèi),因此在評價熱通道幕墻節(jié)能效果時,不能把設(shè)遮陽簾的效應(yīng)作為熱通道幕墻的貢獻(xiàn),不過在熱通道內(nèi)設(shè)遮陽簾在建筑藝術(shù)上要勝過單片玻璃幕墻。

    在評估太陽輻射熱時,要對不同地區(qū)(不同緯度)、不同朝向、不同時段、不同氣候條件分別進(jìn)行評估。不能籠統(tǒng)用一個參數(shù)(如800W/m2)來進(jìn)行計(jì)算,應(yīng)該知道不同地區(qū)(不同緯度)、不同朝向、不同時段的太陽輻射是不同的。
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