1、轉變設計理念:變被動為主動
玻璃幕墻的
熱工設計,應該追求設計功能的主動性和積極性,變被動設防為主動利用能源的設計思想,為了減少冬季
采暖供熱的
熱損失和能源消耗,為了減少夏季空調制冷的熱襲入和能源消耗,玻璃幕墻熱工設計的發展趨向是:對于以采暖供熱為主的幕墻追求達到溫室效應,對于以空調制冷為主的幕墻追求達到冷房效果,無論何種幕墻都將追求合理利用
太陽能。動態幕墻(也稱
熱通道幕墻、
雙層通風幕墻)是一種很好的發展方向,由
光電板系統和幕墻系統組成的
光電幕墻也是主動利用太陽能的一個應用發展方向,綜合運用光能、熱能、電能的
智能玻璃幕墻是最理想的發展方向。
進行幕墻熱工設計時,必須對其復雜的傳熱過程和傳熱方式進行分析和研究。玻璃幕墻的傳熱過程大致有三種途徑:一是玻璃和
鋁合金(
不銹鋼)
金屬框格的傳熱:通過單層玻璃的熱流傳熱,通過金屬框格傳熱,通過玻璃的
鍍膜層減少
輻射換熱;二是幕墻內表面與室內空氣和室內環境間的換熱:內表面與室內空氣間的
對流換熱,內表面與室內環境間的
輻射換熱;三是玻璃幕墻外表面與周圍空氣和外界環境間的換熱;外表面與周圍空氣間的
對流換熱,外表面與外界環境間的輻射換熱,外表面與空間的各種長波(如電磁波、紅外線等產生的長度)輻射換熱。四是普通玻璃幕墻采用單層玻璃和
鋁合金型材的梁柱結構,而
節能玻璃 幕墻則應從上述三種途徑加以考慮:第一種途徑(
熱傳導)對
節點設計影響最大,針對玻璃的
導熱性能,設計時采用
中空玻璃 ;針對鋁框的
導熱性能,設計時采用
尼龍66等結構
塑料,形成“斷橋”,可增大
熱阻,減少熱
傳導,從而設計
隔熱幕墻。在此基礎上,再考慮第二種途徑(
熱對流)和第三種途徑(
熱輻射),在構造上采用雙層Low-E玻璃 ,上下端對流開口,從而設計動態幕墻。
2、隔熱幕墻的節點設計
隔熱幕墻的節能原理是采用
中空玻璃和隔熱
斷橋鋁型材來實現節能的。
隔熱斷橋鋁型材的隔熱原理是基于產生一個連續的隔熱區域,利用隔熱條將鋁合金型材分隔成兩個部分。隔熱條“
冷橋”選用材料為
聚酰胺尼龍66,其
導熱系數為0.3W/(m2K),遠小于鋁合金的導熱系數210W/(m2K),而
力學性能指標與鋁合金相當。20世紀70年代末,隔熱
斷橋鋁型材在國外問世,主要用于高寒地區的
鋁合金門窗,到20世紀80年代末開始用于高寒地區的有框玻璃幕墻。我國目前在
保溫隔熱性能要求很高的建筑中,也開始把它用于明框
隔熱玻璃幕墻、隱框隔熱玻璃幕墻及點支式隔熱玻璃幕墻。
此外,在隔熱幕墻中,更重要的是要注意中空玻璃的應用與設計(因為在幕墻中,玻璃所占的面積比鋁合金框要大的多)。如果采用10+12A+10中空玻璃 ,那么其
傳熱系數K達3。0W/(m2K)左右,傳熱系數比單層玻璃低了近1/2,可以大大地降低能耗,因此,在保溫性能要求比較高的情況下,應采用中空玻璃,如果中空玻璃內充入
惰性氣體,其K值還以可降至1。3W/(m2K)。
鋁型材節點設計的總體思路是:在鋁合金型材
截面不變的情況下,通過改變隔熱條和
膠條的尺寸,分別裝配不同厚度的中空玻璃,從而達到不同的隔熱設計要求,以供不同地區、不同類型的建筑、不同要求的業主選擇。采用隔熱幕墻能起到很好的節能和
降噪效果。與普通的單層玻璃相比,節省能耗約25%~50%,降噪約達30db~40db。動態幕墻的節點設計動態幕墻是一種新型的
節能幕墻,是
幕墻技術的新發展。根據其結構,可以分為“封閉式內循環體系”和自然通風的“敞開式外循環體系”兩種類型。前者需要通過電機強制抽風,因而總體節能水平不高;后者通過自然通風,所以節能效果更為明顯。
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