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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