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公共建筑圍護結構節(jié)能改造案例分析

來源:09年會論文集  作者:班廣生  日期:2009-4-21
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  國家十一五科技支撐計劃子課題建筑節(jié)能關鍵技術研究與示范中的子課題為:建筑節(jié)能改造關鍵技術研究。其主要研究內容為研發(fā)既有建筑外窗和玻璃幕墻節(jié)能改造的適用性技術與產(chǎn)品,通過工程試點驗證節(jié)能改造技術的安全性、有效性與持久性。課題研究目標:通過對既有建筑外窗和玻璃幕墻節(jié)能改造技術進行系統(tǒng)的適用性研究,并結
  陶土板接縫為開敞式,安裝不需要打膠,水平接縫由陶板的板邊造型咬口搭接形成,垂直接縫則有背部的W型披水板解決,良好的接縫設計結合陶板的材料特性確保了幕墻表面完美的水導流效果,同時可以阻止幕墻表面沉積物的形成,保持幕墻表面的美觀。

  另外,通風是由陶板水平接縫縫隙實現(xiàn),幕墻與墻體和隔熱層之間70毫米的距離保證了幕墻內側的通風及內部濕空氣的揮發(fā)。

  同時,幕墻陶板空氣層內部的外保溫層表面有防水層處理,即使有雨水侵入時,也能確保后部墻體的防水性。這一點和封閉式幕墻構造有所區(qū)別,封閉式幕墻構造則不需做后部墻體表面的防水層。

  這樣,就帶來一個保溫問題,體現(xiàn)在后部空氣層在非封閉空氣間層時,局部層間空氣循環(huán)和整體墻面空氣循環(huán)哪種形式對節(jié)能更有利?

  在垂直空氣間層中,當間層兩屆面存在溫差時,熱表面附近的空氣將上升,冷表面附近的空氣將下降沉,形成一股下沉和上升的氣流。當間層厚度較薄時,上升和下沉氣流將相互干擾,當間層厚度較大時,上升和下沉氣流相互干擾的程度越來越小,氣流速度也隨之增大。

  在開敞空間中,沿垂直壁面所產(chǎn)生較強的自然對流狀況。

  本項目中陶板約9000m2,約占整個外墻面積的60%,后部空氣間層在30 50mm之間,內側表面是混凝土防水砂漿,外側內表面,既陶板后部是陶板的非裝飾粗糙面,兩者太陽輻射吸收系數(shù)P相等,為0.7~0.8,金屬鋁板則是0.2~0.3空氣間層在封閉狀態(tài)下熱阻值冬季為。.17~0.18m2·K/W,夏季為。.14~15m2·K/W。

  如果是封閉式幕墻系統(tǒng),如鋁板幕墻縫隙全部用結構膠密封,與墻體之間完全是封閉空氣間層時,夏季當室外溫度較高時,鋁板的輻射熱迅速加熱空氣間層內的空氣使其升溫,而熱空氣卻不能有效排出,其溫度高于室內溫度時,對節(jié)能不利;冬季當室外溫度較低時,鋁板表面的低吸收低輻射性對內側墻面輻射貢獻不大,對問層空氣的輻射熱轉換對流貢獻也并不大,而連接支座和支撐龍骨的大量冷橋作用,對保溫不利。

  由于陶板系統(tǒng)構造為板塊間搭接構造,橫豎縫隙均不打膠,其空氣間層空氣流通順暢,通風良好,其熱阻可不予考慮。既空氣對流傳熱將熱量沿豎向對流傳出釋放,當空氣溫度越高時,“散熱,’速度赴決。既有利于夏季排熱。冬季時,陶板相比鋁板或其他金屬板相比,并不構成內部制作和金屬龍骨冷橋的“散熱板”,恰恰相反,陶板的低導熱性為后部金屬支撐系統(tǒng)加了一層保護層,而保持相對夏季的低溫空氣層垂直對流速度降低,有利于起到保溫蓄熱的作用。

  分析看出,在幕墻系統(tǒng)的面層與墻體之間的空氣間層中,總的傳熱量是輻射傳熱,由于開敞式構造,對流傳熱對內側墻體表面影響較小,對流傳熱主要是和外界空間交流,而且對間層中大量金屬冷橋的熱量,通過空氣在夏季和冬季不同的溫度下的傳遞效率得到控制口是較理想的非透光幕墻節(jié)能構造。

  那么由此推論,當層間有防火封堵時,空氣間層將以樓層單位高度封閉阻斷,不利于空氣對流的垂直“煙囪效應”的恃隆。見圖5-13、圖5-14,開敞式幕墻系統(tǒng)無需做層間防火封堵。但注意的是,不同防火分區(qū)要求的垂直防火隔斷(與其他墻體或玻璃幕墻交接)必須做防火封堵。窗周邊的防火防煙封堵也必不可少。

  6.鋁板幕墻系統(tǒng)

  6.1特點
  各立面平面墻鋁板幕墻;(如圖6-1,6-2)
  1)2. 5mm厚鋁單板;

  2)70厚空氣層(非封閉);

  3)3一5厚聚合物砂漿中間壓入一層耐堿玻纖網(wǎng)格布;

  4)50厚擠塑聚苯板(XPS);

  5)30厚既有裝飾層(面磚),原裝飾層不平處,采用1:3水泥砂漿找平;

  6)240厚普通磚墻;

  南、北立面構造柱鋁板幕墻:

  7)2. 5mm厚鋁單板;

  8)70-120厚空氣層(非封閉);

  9)3-5厚聚合物砂漿中間壓人一層耐堿玻纖網(wǎng)格布
  10)50厚擠塑聚苯板(XPS)
  11)30厚既有裝飾層(面磚)
  12)混凝土裝飾柱:

  6.2保溫隔熱
  從6-1圖中看到,鋁板后部立柱構造是主體結構的一部分,最初設計時,曾考慮在鋁板幕墻后部做外保溫,在現(xiàn)場實際踏勘時,發(fā)現(xiàn)兩個間題:一是立柱兩側為緊貼門窗,實際增加鋁板幕墻時,從支座到鋁板面層即使最小距離也需要10cm左右,加上保溫層做法時,窗戶兩側立框將被遮住,而且從室內外視效果不佳。二是立柱內外水平距離較大,且中間又兩個空穴,外保溫的意義并不大,也不經(jīng)濟。基于上述兩點,在方案討論時,取消了鋁板后部外保溫的做法
    6.3基礎外加埋件問題
  既有改造中,將原有非幕墻的部分改造為幕墻時,首要問題是幕墻支撐系統(tǒng)與墻體結構連接的間題。無法回避的實際間題是如何針對不同既有墻體采取可行和有效的幕墻系統(tǒng)與主體結構有效連接,即埋件如何“植入”主體結構中?

  既有墻體有多種類型。覆蓋層加涂料、貼面磚、干濕貼石材的等等,本項目解決了兩個問題。

  (1)原有大面積瓷磚的固定問題。由于原有瓷磚時間已經(jīng)十,多出隨即脫落,本項目三邊為交通道路,后部為停車場,瓷磚脫落已經(jīng)成為安全隱患。而大面積拆除并不現(xiàn)實,所以采取鍍鋅鋼絲絲網(wǎng)加固,從實際安裝后效果來看,是比較理想的解決辦法,如圖6-3

  對原有外墻瓷磚的保護和防護措施施工—鍍鋅鋼絲網(wǎng)施工,鍍鋅鋼絲網(wǎng)選擇25x 25 x 1. 3 mm的產(chǎn)品,以間距830mm為基準進行固定,用塑料脹栓連接直徑60mm的墊片將鍍鋅鋼絲網(wǎng)固定于原有瓷磚之上,目的是防止瓷磚的脫落和以后對陶板幕墻的影響。鍍鋅鋼絲網(wǎng)布置完畢,即可后補埋件施工以及鋼龍骨的安裝和調試。

  (2)關于外墻節(jié)能改造后置埋件位置封洞的處理方法。

  項目經(jīng)幾種方案比較后,對埋件洞口的處理采用混凝土砌塊封堵。見圖片圖6-4
  采用混凝土填充時,由于填充位置是一個相對面積較小的凹坑,混凝土和內層結構墻面、鋼埋件和連接件及紅磚很難粘固在一起;混凝土凝固后,會有一定比例的收縮,混凝土和內層結構面、鋼件及紅磚接觸部位易裂開形成裂縫,混凝土澆筑時施工難度較大;施工時間周期比較長。

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