節(jié)能玻璃幕墻的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

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摘要：玻璃幕墻是現(xiàn)代化建筑的主要外圍護(hù)結(jié)構(gòu)之一，其設(shè)計(jì)不僅要滿足建筑美學(xué)和建筑功能的要求，而且要更多地考慮熱工設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)當(dāng)前國(guó)際上流行的建筑設(shè)計(jì)三大原則：“開(kāi)放與交流、舒適與自然、環(huán)保與節(jié)能。”關(guān)鍵詞：玻璃幕墻熱工原理構(gòu)造現(xiàn)階段，大多數(shù)提高玻璃幕墻節(jié)能保溫性能的工程主要措施是采用鍍膜玻璃、Low-E玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃及隔熱斷橋鋁型材降低結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)K、消除結(jié)構(gòu)體系“熱橋”、降低空氣滲透熱損失、減少開(kāi)啟窗扇面積、提高其密封性等。總之，尚停留在消極設(shè)防的設(shè)計(jì)思想階段。轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)理念：變被動(dòng)為主動(dòng)玻璃幕墻的熱工設(shè)計(jì)，應(yīng)該追求設(shè)計(jì)功能的主動(dòng)性和積極性，變被動(dòng)設(shè)防為主動(dòng)利用能源的設(shè)計(jì)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(diào)制冷的熱襲入和能源消耗，玻璃幕墻熱工設(shè)計(jì)的發(fā)展趨向是：對(duì)于以采暖供熱為主的幕墻追求達(dá)到溫室效應(yīng)，對(duì)于以空調(diào)制冷為主的幕墻追求達(dá)到冷房效果，無(wú)論何種幕墻都將追求合理利用太陽(yáng)能。動(dòng)態(tài)幕墻（也稱熱通道幕墻、雙層通風(fēng)幕墻）是一種很好的發(fā)展方向，由光電板系統(tǒng)和幕墻系統(tǒng)組成的光電幕墻也是主動(dòng)利用太陽(yáng)能的一個(gè)應(yīng)用發(fā)展方向，綜合運(yùn)用光能、熱能、電能的智能玻璃幕墻是最理想的發(fā)展方向。進(jìn)行幕墻熱工設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)其復(fù)雜的傳熱過(guò)程和傳熱方式進(jìn)行分析和研究。玻璃幕墻的傳熱過(guò)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(guò)單層玻璃的熱流傳熱，通過(guò)金屬框格傳熱，通過(guò)玻璃的鍍膜層減少輻射換熱；二是幕墻內(nèi)表面與室內(nèi)空氣和室內(nèi)環(huán)境間的換熱：內(nèi)表面與室內(nèi)空氣間的對(duì)流換熱，內(nèi)表面與室內(nèi)環(huán)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(huán)境間的換熱；外表面與周圍空氣間的對(duì)流換熱，外表面與外界環(huán)境間的輻射換熱，外表面與空間的各種長(zhǎng)波（如電磁波、紅外線等產(chǎn)生的長(zhǎng)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(jié)構(gòu)，而節(jié)能玻璃幕墻則應(yīng)從上述三種途徑加以考慮：第一種途徑（熱傳導(dǎo)）對(duì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)影響最大，針對(duì)玻璃的導(dǎo)熱性能，設(shè)計(jì)時(shí)采用中空玻璃；針對(duì)鋁框的導(dǎo)熱性能，設(shè)計(jì)時(shí)采用尼龍66等結(jié)構(gòu)塑料，形成“斷橋”，可增大熱阻，減少熱傳導(dǎo)，從而設(shè)計(jì)隔熱幕墻。在此基礎(chǔ)上，再考慮第二種途徑（熱對(duì)流）和第三種途徑（熱輻射），在構(gòu)造上采用雙層Low-E玻璃，上下端對(duì)流開(kāi)口，從而設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)幕墻。隔熱幕墻的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)隔熱幕墻的節(jié)能原理是采用中空玻璃和隔熱斷橋鋁型材來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的。隔熱斷橋鋁型材的隔熱原理是基于產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)的隔熱區(qū)域，利用隔熱條將鋁合金型材分隔成兩個(gè)部分。隔熱條“冷橋”選用材料為聚酰胺尼龍66，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.3W/（m2K），遠(yuǎn)小于鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)210W/（m2K），而力學(xué)性能指標(biāo)與鋁合金相當(dāng)。20世紀(jì)70年代末，隔熱斷橋鋁型材在國(guó)外問(wèn)世，主要用于高寒地區(qū)的鋁合金門窗，到20世紀(jì)80年代末開(kāi)始用于高寒地區(qū)的有框玻璃幕墻。我國(guó)目前在保溫隔熱性能要求很高的建筑中，也開(kāi)始把它用于明框隔熱玻璃幕墻、隱框隔熱玻璃幕墻及點(diǎn)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(yīng)用與設(shè)計(jì)（因?yàn)樵谀粔χ?，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(shù)K達(dá)3.0W/（m2K）左右，傳熱系數(shù)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(yīng)采用中空玻璃，如果中空玻璃內(nèi)充入惰性氣體，其K值還以可降至1.3W/（m2K）。鋁型材節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的總體思路是：在鋁合金型材截面不變的情況下，通過(guò)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(dá)到不同的隔熱設(shè)計(jì)要求，以供不同地區(qū)、不同類型的建筑、不同要求的業(yè)主選擇。采用隔熱幕墻能起到很好的節(jié)能和降噪效果。與普通的單層玻璃相比，節(jié)省能耗約25%~50%，降噪約達(dá)30db~40db.動(dòng)態(tài)幕墻的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)幕墻是一種新型的節(jié)能幕墻，是幕墻技術(shù)的新發(fā)展。根據(jù)其結(jié)構(gòu)，可以分為“封閉式內(nèi)循環(huán)體系”和自然通風(fēng)的“敞開(kāi)式外循環(huán)體系”兩種類型。前者需要通過(guò)電機(jī)強(qiáng)制抽風(fēng)，因而總體節(jié)能水平不高；后者通過(guò)自然通風(fēng)，所以節(jié)能效果更為明顯。自然通風(fēng)式動(dòng)態(tài)幕墻的構(gòu)造，其外層由單層玻璃及非絕熱桿件組成的敞開(kāi)結(jié)構(gòu)玻璃幕墻，內(nèi)層由絕熱桿件和中空玻璃組成的推拉門（或推拉窗）幕墻體系。兩層幕墻之間的熱通道一般裝有可自動(dòng)調(diào)控的百葉。在熱通道的上下兩端裝有排風(fēng)和進(jìn)風(fēng)裝置。其運(yùn)行原理可以按照不同的季節(jié)說(shuō)明。夏天：內(nèi)外兩層幕墻中間熱通道的溫度很高時(shí)，可打開(kāi)熱通道上下兩端的排氣口裝置，在熱通道內(nèi)由于熱煙囪效應(yīng)產(chǎn)生自下而上的氣流運(yùn)動(dòng)，帶走了通道內(nèi)的熱量，這樣可以降低內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫度，減少空調(diào)制冷的負(fù)荷，節(jié)約能源，降低能耗。通過(guò)對(duì)通道上下兩端排氣、進(jìn)氣裝置的調(diào)控，在通道內(nèi)形成負(fù)壓，利用內(nèi)側(cè)幕墻兩邊的壓差和開(kāi)啟扇，可以隨時(shí)向室內(nèi)輸入新鮮空氣。冬天：通道上下兩端的排氣口裝置關(guān)閉，內(nèi)外兩層玻璃幕墻間的熱通道由于陽(yáng)光的照射，溫度升高，像一個(gè)溫室，這樣等于提高了內(nèi)側(cè)幕墻外表面的溫度，減少了建筑物采暖的運(yùn)行費(fèi)用。春、秋兩季溫度適中之時(shí)，不存在采暖和制冷，可以打開(kāi)推拉門和室外自然氣溫交流而達(dá)到平衡。