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非透明建筑幕墻的保溫、隔熱及其構造

來源:中國幕墻網收集整理  作者:班廣生  日期:2013-5-10
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就建筑外圍護結構的節能來講,分為透明部分和非透明部分。建筑幕墻一般來講,玻璃幕墻、外門窗、采光頂為透明部分幕墻。非透明幕墻是相對透明幕墻而言的,在《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)中對透明幕墻(transparent curtain wall)有明確的定義,既可見光可直接透射入室內的幕墻。 也就是說,可見光不能透過


  e是一種“三明治”保溫構造,屬自保溫體系,此種構造多用于嚴寒和寒冷地區很多地區被利用,在北歐等國家多被采用。這種構造對外界日照和溫度變化所帶來影響的反應非常緩慢,具有突出的保溫隔熱效果。

  圖f、g、h是非透明幕墻的圍護結構構造,共同特點是具有空氣間層的通氣構造,即所謂通氣層。其中f和h是有保溫的幕墻構造。

  f 具有排出濕氣、防止結露的同時,還具備突出的遮陽的效果,但不能過高期待保溫的效果,多用于熱帶和夏季日射較強的地區;

  g有遮陽隔熱效果,適合南方大部分地區;

  h兼顧了f、g 的特點,具有保溫和隔熱的雙重效果,尤其是保溫特點突出。

  以上分析看出,根據不同地區的氣候條件,非透明幕墻的斷熱要求并不相同,見表1。單一或組合的功能要求形成不同的幕墻構造,形式主要表現在,幕墻面層的開放與否、空氣層間距和水平方向的通氣尺寸、防水透氣膜防水隔汽膜的位置、保溫層的厚度、防火的關系等等,而參數指標主要是傳熱系數、結露判定、墻體換氣量等等。

  另外,由于非透明幕墻結構中支撐體系與建筑主體結構的有效連接均由金屬連接件組成,以及保溫及防火層托板等部位的導熱系數遠大于其它部位的導熱系數,形成熱流密集通道,即為熱橋。當冬季采暖期間熱橋內外表面溫差小,內表面溫度容易低于室內空氣露點溫度,造成幕墻結構熱橋部位內表面產生結露現象;而當夏季空調期間這些部位傳熱過大增加空調能耗。內表面結露,會造成幕墻結構內表面材料受潮,影響室內環境。因此,應采取保溫措施,減少幕墻結構熱橋部位的傳熱損失。

  2.關于空氣間層
  非透明幕墻中空氣間層的存在是必然的,由此空氣間層的熱傳遞作用如何,決定了非透明幕墻的構造設計和有效性。在空氣間層內,導熱、對流、輻射三種傳熱方式并存,前面已經針對封閉式和開放式形成的空氣間層的導熱進行了分析,空氣間層在封閉狀態下,空其熱阻根據空氣層的厚度有所不同,規律是空間間層厚度越大,熱阻值也越大,成正比關系。而開放式構造屬于通風良好的空氣間層,其熱阻可不考慮,此時,空氣間層的間層溫度可取進氣溫度,與外界溫度一致,其表面換熱系數取12.0 W/(m2K)。

  因此,空氣間層的傳熱大體上可分為空氣間層內部的對流換熱;及間層兩側界面間的輻射換熱。這種傳熱情況又因各種邊界條件的不同有所差異。空氣間層的厚度、熱流的方向、空氣間層的密閉程度、兩側的表面溫度、兩側的表面狀態。

  空氣間層的厚度影響著導熱和對流,而與輻射無關。空氣間層的厚度加大,則空氣的對流增強,當厚度達到某種程度之后,對流增強與熱阻增大的效果互相抵消。因此,當空氣間層的厚度達1cm以上時,即便再增加厚度,其熱阻或熱導幾乎不變。

  一般情況下空氣間層厚度由20mm到200mm之間,熱阻變化很小。一般5mm以下的空氣間層內,幾乎不產生對流。因此,這時沒有對流換熱,而只有導熱和輻射換熱。

  熱流方向對對流影響很大。熱流朝上時,它將產生所謂環形細胞狀態的空氣對流,其傳熱也最大。相反,當熱流朝下時,原則上不產生對流,對房屋而言,由于邊緣效應也許會產生少許對流。因此,在同一條件下,水平空氣間層、熱流朝下時,傳熱最小;垂直的空氣間層則介于二者之間。

  以上均是對密閉的空氣間層而言的,實際上,在施工現場制作的空氣間層,密閉程度各不相同。有些空氣間層竟然存有縫隙,室內外空氣直接侵入,傳熱量必然會增大。

  關于兩側表面溫度的影響,首先,空氣溫度越高,導熱系數越大,但是對于房屋而言,空氣溫度的變化范圍多在常溫狀態之下,所以,空氣間層內部空氣的溫度差異可以略而不計。但是,當兩表面溫差較大時,會增強對流且使輻射換熱量增大。

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