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、氣循環幕墻、呼吸幕墻、
生態幕墻、綠色幕墻、健康幕墻等)是指由一層外層幕墻和一層內層幕墻(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的技術人員和學者對熱通道幕墻的原理和計算作了研究,提出了很多有價值的研究成果和論文,它對我們正確認識熱通道幕墻有很大作用,但也不乏商業炒作,將熱通道幕墻炒熱來混水摸魚,獲取不正當的商業利益。要正確認識熱通道幕墻的本質,我們必須冷靜地進行思考,認真進行實測和分析,正確認識它的本質,使熱通道幕墻走上健康發展的道路,本文根據近年來一些實測結果,對熱通道幕墻
熱工原理提出一些設計概念和全國同行進行討論。
一、太陽輻傳熱和幕墻內外溫差傳熱及其轉換
玻璃幕墻熱工性能要受其存在的空間環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外側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。當室內溫度高于室外溫度時,室內向室外傳熱,(主要是冬季時的情況),這時室內空氣溫度通過
對流、輻射等復雜的傳熱過程傳給玻璃內表面,玻璃內
表面溫度高于外表面,通過
傳導將溫度傳導到外表面,再通過對流、輻射等復雜的傳熱過程傳給室外空氣。當室外溫度高于室內溫度時,由室外通過同樣原理向室內傳熱。
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,當夏季室外溫度高于室內時,室外高溫向室內低溫傳熱,同時太陽輻射向室內傳熱;冬季太陽輻射向室內傳熱,而室內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。當室內溫度高于室外溫度時,室內向室外傳熱,(主要是冬季時的情況),這時室內空氣溫度通過對流、輻射等復雜的傳熱過程傳給熱通道外層玻璃內表面,玻璃內表面溫度高于外表面,通過傳導將溫度傳導到外表面,再通過對流、輻射等復雜的傳熱過程傳給室外空氣。當室外溫度高于室內溫度時,由室外通過同樣原理向室內傳熱。
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、熱通道內傳熱,一部份透射到熱通道內
加熱熱通道內空氣,同時室外高溫度向熱通道內傳熱,使熱通道內溫度升高,透射到熱通道內的太陽輻射熱在內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、室內傳熱,一部份透射到室內加熱室內空氣,同時熱通道內高溫度空氣向室內傳熱,使室內溫度升高,當太陽輻射傳熱量很大(而沒有空調時),也有可能使室內溫度高于室外溫度,這時室內向室外傳熱,這就是說夏季影響室內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溫度時的溫差傳熱,它們都會使室內溫度升高。
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、室內傳熱,一部份透射到室內加熱室內空氣,同時熱熱通道內高溫度空氣向室內傳熱,提高室內溫度。當室外溫度低于熱通道(室內)時,通過幕墻玻璃和熱通道傳熱,室內溫度將有較多傳向室外,造成室內熱能損失。
1998年深大方大公司為北京國家會計學院建造了國內第一個熱通道幕墻,在2000年投入使用后,進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入室內的太陽輻射進行了對比實測,觀測和實測表明,在北緯25度
大氣透明度5級地區,上午8時透過單層透明玻璃幕墻進入室內的太陽輻射為431W/m2,透過單層
鍍膜玻璃幕墻進入室內的太陽輻射為122W/m2,透過雙層透明玻璃熱通道幕墻(熱通道450mm寬)進入室內的太陽輻射室為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入室內的太陽輻射熱比單片透明玻璃幕墻少主要是內層玻璃太陽輻射的
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微乎其微。從各種熱通道幕墻工程實例看,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設
遮陽簾來阻止太陽輻射熱進入室內。而單層玻璃也可用
遮陽簾來阻止太陽輻射進入室內,因此在評價熱通道幕墻節能效果時,不能把設遮陽簾的效應作為熱通道幕墻的貢獻,不過在熱通道內設遮陽簾在建筑藝術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(不同緯度)、不同朝向、不同時段、不同氣候條件分別進行評估。不能籠統用一個參數(如800W/m2)來進行計算,應該知道不同地區(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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