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略論熱通道幕墻的節(jié)能和計(jì)算

來(lái)源:中國(guó)幕墻網(wǎng)收集整理  作者:龍志文  日期:2008-3-3
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-﹑熱通道幕墻
  熱通道幕墻不同于單層結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)單層幕墻,綜是雙層結(jié)構(gòu)的新型幕墻,熱通道玻璃或明框玻璃墻﹑鋁合金窗。內(nèi)﹑層結(jié)構(gòu)一般用隱框玻璃幕墻﹑明框玻璃幕墻﹑鋁合金門(mén)或鋁合金窗。內(nèi)﹑外層結(jié)構(gòu)之間分離離一個(gè)介乎室內(nèi)和室外之間的中間層,形成一種通道,空氣可以從下部進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入通道

-﹑熱通道幕墻
  熱通道幕墻不同于單層結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)單層幕墻,綜是雙層結(jié)構(gòu)的新型幕墻,熱通道玻璃或明框玻璃墻﹑鋁合金窗。內(nèi)﹑層結(jié)構(gòu)一般用隱框玻璃幕墻明框玻璃幕墻鋁合金門(mén)鋁合金。內(nèi)﹑外層結(jié)構(gòu)之間分離離一個(gè)介乎室內(nèi)和室外之間的中間層,形成一種通道,空氣可以從下部進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入通道,也可以從上部出風(fēng)口排出通道,空氣在通道流動(dòng),導(dǎo)致熱能在通道的流動(dòng)和傳遞,這個(gè)中間層稱為熱通道,因而在國(guó)際上一般稱為熱通道幕墻。雙層幕為墻內(nèi)、外層結(jié)構(gòu)都是建筑幕墻的熱通道幕墻;通風(fēng)幕墻,它們都是熱通道幕墻中的一種。熱通道幕墻于上世紀(jì)八十年代在歐美國(guó)家出現(xiàn),并逐漸得到應(yīng)用,在德國(guó),應(yīng)用更廣。我國(guó)2001年在北京旺座中心首先采用,現(xiàn)已基本建成。目前南京的人壽廣場(chǎng)、深圳的TCL大樓的熱通道幕墻正在招標(biāo),我國(guó)熱通道幕墻的應(yīng)用方興,發(fā)展前預(yù)期良好。

二、熱通道幕墻是新型的節(jié)能幕墻
  1、建筑節(jié)能是世界性大潮流和大趨勢(shì),也是中國(guó)改革和可持續(xù)發(fā)展的需要。所謂建筑節(jié)能,經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段:最初僅局限于被動(dòng)減少建筑能減少建筑能耗;不久改為“在建筑中保持能源”。意思是主動(dòng)減少建筑能耗;近來(lái),則普遍稱作“提高建筑中保持能源利用率”,也是說(shuō),不僅要減少建筑能耗,還要積極地利用自然能,主動(dòng)提高能利用的效率。

  就建筑節(jié)能的意義上來(lái)講:熱通常玻璃幕墻與普通單層玻璃相比,有兩方面區(qū)別,一是雙層結(jié)構(gòu)比單層結(jié)構(gòu)降低了幕墻的平均傳熱系數(shù),從而減少了能耗;二是利用太陽(yáng)能在熱信道產(chǎn)生的‘溫室效應(yīng)’和‘煙囪效應(yīng)’。增添了冬季和夏季節(jié)能的效果。

  2、適宜的室內(nèi)熱環(huán)境在發(fā)達(dá)國(guó)家已成為一種基本需要,我國(guó)建設(shè)全面小康的進(jìn)程中,這種需要也正在日益迫切。

室內(nèi)熱環(huán)境是指影響人體冷熱感覺(jué)的環(huán)境,影響因素主要包括室內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、氣流速度以及人體與周?chē)h(huán)境(包括幕墻、門(mén)窗、墻壁的內(nèi)表面)之間輻射換熱(簡(jiǎn)稱環(huán)境熱輻射)。適宜的室內(nèi)熱環(huán)境是指室內(nèi)的空氣溫度、濕度、氣流速度、環(huán)境熱輻射等因素適,使人體易于保持熱平衡,從而感到舒適的環(huán)境。

  空氣溫度、空氣濕度和氣流速度對(duì)人體冷熱感覺(jué)能夠產(chǎn)生影響,容易被人們感知。但環(huán)境熱輻射對(duì)人體冷熱感產(chǎn)生的影響,往往不易被人們所知。以冬季采暖為例:人們常常關(guān)注室內(nèi)空氣溫度,而沒(méi)有注意到單層幕墻或單層門(mén)保溫不足,內(nèi)表面溫度過(guò)低,對(duì)人體冷熱感產(chǎn)生的影響。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)訴我們:室內(nèi)氣溫度雖然達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)(例如16-18度),但有單層玻璃幕墻或單層玻璃窗的房間,因其保溫性能不好,致使內(nèi)表面溫度偏低,人們?nèi)愿杏X(jué)寒冷。在夏季:盡管室內(nèi)溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。但有單層玻璃幕墻或單層玻璃窗的房,因其隔熱性能不好,致使內(nèi)表面溫偏高,人們?nèi)愿杏X(jué)炎熱。冬季,雙層結(jié)構(gòu)及溫室效應(yīng),使幕墻或門(mén)窗,內(nèi)表面溫度升高;夏季:雙層結(jié)構(gòu)及煙囪效應(yīng),使幕墻或門(mén)窗內(nèi)表面溫度降低,從而使熱通道幕能改善室內(nèi)的熱環(huán)境。如果是智能型的熱通道幕墻,還可控制室內(nèi)的濕度和氣流速度,既能節(jié)能,又能創(chuàng)造出十公適宜的室內(nèi)熱環(huán)境。

  3、熱通道幕墻是既能保溫又能隔熱的節(jié)能幕墻。保溫通常是指冬季圍護(hù)結(jié)構(gòu)阻止由室內(nèi)向室外傳熱,從而使室內(nèi)保持適當(dāng)溫渡的能力。隔熱通常是夏季圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔離太陽(yáng)輻射熱和室外高溫,從而使室內(nèi)保持適當(dāng)溫度的能力。

  我國(guó)大部分地區(qū)冬寒夏熱,一月份平均氣溫與世界同緯度地區(qū)相比,我國(guó)東北地區(qū)約低14C,黃河中下游地區(qū)約低10C,長(zhǎng)江以南地區(qū)約低8C,東南沿海約低5以C。而七月份的平均氣溫,我國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)卻要比世界同緯度地區(qū)高出1.3~2.5C。加之,熱天我國(guó)整個(gè)東部地區(qū)溫度都較高,使人更感難受。不僅如此,冷和熱的時(shí)間相當(dāng)溫長(zhǎng),以北京為例,日平均氣溫低于10C的冬季,一年平均有158天;高于22C的夏季,一年平均有98天。冬季和夏季的時(shí)間加起來(lái),一共長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月,因而要求建筑既要有好的保溫性能又要有好的隔熱性能,熱通幕墻正是這種適合我國(guó)氣候特點(diǎn)、保溫和隔熱性能兼優(yōu)的外國(guó)護(hù)結(jié)構(gòu)。

  4、熱通道幕墻能夠保證室內(nèi)有足夠的新鮮代氣的條件下,有良好的節(jié)能效果。人體在呼出的廢氣中,所含的氧氣和二氧化碳與吸進(jìn)的新鮮空氣相比:氧氣減少了20%,二氧化碳大約增加了100倍,因此,不斷地供應(yīng)室內(nèi)新鮮空氣,排出室內(nèi)的污濁空氣,是保證人體正常生活和身體健康的基本需要。一般認(rèn)為供給人體的鮮空氣量,每小時(shí)不能低于8.5立方米。我國(guó)《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-95)規(guī)定,住宅建筑換氣次數(shù)取每小時(shí)0.5次,與許多國(guó)家的規(guī)定一致。在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中,通風(fēng)過(guò)分,浪費(fèi)能源,當(dāng)然不好;密不透氣,影響建康,更是不行。熱通道幕墻的內(nèi)層一般都有能夠開(kāi)啟的門(mén)窗,外層幕墻的遮擋下、在室內(nèi)環(huán)境比較惡劣的情況下都能保證內(nèi)層門(mén)窗的開(kāi)啟,外層幕墻的進(jìn)、出風(fēng)口和內(nèi)層門(mén)窗的開(kāi)啟均能控制,從而做到了既保證必要的通風(fēng)、換氣,又能夠節(jié)約能源。

  綜上所述:熱通道幕墻既不是忽略舒適性,片而的建筑節(jié)能,這也許在人們生活水平處于溫飽階段時(shí)是可行的不是單純追求舒適而忽略建筑節(jié)能,發(fā)達(dá)國(guó)家在上世紀(jì)六十年代曾經(jīng)實(shí)行過(guò)。而是既能保證室內(nèi)適宜的熱環(huán)境和舒適廢,又能把降低能耗和利用太陽(yáng)能有機(jī)結(jié)合的新型的節(jié)能幕墻。

三、幕墻的傳熱
  單層幕墻傳熱是在室內(nèi)和室外之間直進(jìn)行,而熱通道幕墻傳熱是在室內(nèi)和熱通道、熱通道和室外之間進(jìn)行。它的傳熱方式同樣也有四種:

  1、熱輻射
  熱的載體由其表面以電磁波的形態(tài)透過(guò)介質(zhì)進(jìn)行傳熱為熱輻射。太陽(yáng)向地球的熱傳遞就是黃型的熱輻射,幕墻接受的太陽(yáng)輻射熱,一部分被反射,一部發(fā)被吸收,一部分透過(guò)幕墻進(jìn)入室內(nèi),相對(duì)應(yīng)的熱能分配率、吸收率透射率,三者的和為一。幕墻的熱輻射取決于玻璃和材料的表面溫度、表面粗糙度及表面黑度,可以通過(guò)技術(shù)加以控制。

  2、對(duì)流傳熱
  幕墻表面兩側(cè)由于溫度差產(chǎn)生的空氣介質(zhì)的熱交換稱為對(duì)流傳熱。在對(duì)流傳熱中:幕墻表面溫度高于空氣介質(zhì),幕墻呈放熱狀態(tài);反之呈吸熱狀態(tài)。幕墻表面的對(duì)流傳熱的流體介質(zhì)主要是空氣,而且是自然對(duì)流,因此影響對(duì)流傳熱的因素有:空氣密度、導(dǎo)熱系數(shù)、氣流狀態(tài)、材料表面形態(tài)、粗糙度以為輻射傳熱和對(duì)流傳熱之和。

  3、導(dǎo)熱
  幕墻材料由其結(jié)構(gòu)表面接受熱能,因此兩側(cè)存在穩(wěn)定的溫度差,從而材料內(nèi)部分子和原子產(chǎn)生微觀運(yùn)動(dòng)引起的傳熱稱為導(dǎo)熱。幕墻結(jié)構(gòu)材料的導(dǎo)熱量與其兩側(cè)溫度差、材料導(dǎo)熱系數(shù)成正比,與材料厚度成反比。的導(dǎo)熱系數(shù)是玻璃導(dǎo)熱系數(shù)的270倍,因此熱量集中通過(guò)鋁框傳導(dǎo),形成了“冷橋”。

  4、換氣傳熱
  由漏氣傳熱和通風(fēng)傳熱兩部分構(gòu)成:氣流穿過(guò)幕墻結(jié)構(gòu)縫隙而產(chǎn)生兩側(cè)空氣流通引起的傳熱,稱為漏氣傳熱。它取決于兩側(cè)的氣壓差、溫度差以及空氣容積比熱、空氣密度、幕墻結(jié)構(gòu)縫隙漏氣量等因素。幕墻的氣密性不好,縫隙漏氣量大,漏氣傳熱多,盡管傳熱系數(shù)小,達(dá)不到節(jié)能目的。熱信道幕墻的內(nèi)層結(jié)構(gòu)很少用推拉門(mén)推拉窗,因?yàn)槟壳拔覈?guó)還很難保證其良好的氣密性,這不僅是溫室效應(yīng)要求,無(wú)論在的冬季和夏季夜晚,如果熱信道幕墻的外層進(jìn)、出風(fēng)口關(guān)閉,外層幕墻氣密性差,漏氣量大,熱信道的環(huán)境和幕墻室外環(huán)境差異很小,其節(jié)能效果和單層幕墻就差異很小。為了保持室內(nèi)空氣的新鮮度,熱信道要進(jìn)行必要的通風(fēng),這種通風(fēng)傳熱控制在符合標(biāo)準(zhǔn)和合理要求的范圍。

  綜上所述,熱通道幕墻的傳熱是以輻射、對(duì)流、導(dǎo)熱、換氣等四種方式綜合進(jìn)行的,熱通道幕墻的節(jié)能的計(jì)算就是這四個(gè)因素的設(shè)計(jì)計(jì)算。

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