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技術(shù)
中國節(jié)能網(wǎng)

建筑幕墻的保溫節(jié)能設(shè)計及應(yīng)用探討

   2014-08-11 中國節(jié)能網(wǎng)3350
核心提示:前言建筑幕墻(curtain wall for building)是由面板與支承結(jié)構(gòu)體系組成的,可相對主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力或自身有一定變形能力,不承擔主
前言
建筑幕墻(curtain wall for building)是由面板與支承結(jié)構(gòu)體系組成的,可相對主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力或自身有一定變形能力,不承擔主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護墻,幕墻分為玻璃幕墻、石材幕墻、金屬幕墻等。幕墻可以減少傳統(tǒng)混凝土外墻大量的鋼筋和混凝土的使用量,對于減少高耗能建材使用所達到的節(jié)約能源、節(jié)約資源有很大的幫助。但幕墻作為建筑外圍護結(jié)構(gòu),其保溫、隔熱性能均遠不及傳統(tǒng)墻體,是傳統(tǒng)墻體熱損失的5~6倍,幕墻的能耗約占整個建筑能耗的40%左右。以下對幕墻保溫隔熱性能及做法進行探討。
一、各種幕墻保溫隔熱性能的比較
幕墻作為建筑物的外圍護結(jié)構(gòu)不但要滿足人們采光、日照、通風、視野等基本要求,還要具有優(yōu)良的保溫、隔熱、隔聲性能,才能為人們提供舒適、寧靜的室內(nèi)環(huán)境,才能滿足人們節(jié)約能源、保護環(huán)境、改善熱舒適條件、提高生活水平和實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展的要求。
1、不同做法玻璃幕墻保溫隔熱性能的比較
玻璃幕墻保溫隔熱性能比較差,通風效果不太好,直接影響到建筑物的設(shè)備配置及能源消耗,有悖于我國的國情。建筑師和采暖空調(diào)專業(yè)技術(shù)人員,要考慮玻璃幕墻使用的適應(yīng)性和最大限度地減少能耗,幕墻的保溫性能系指建筑幕墻室內(nèi)外兩側(cè)存在空氣溫差的條件下,幕墻阻抗從高溫—側(cè)向低溫—側(cè)傳熱的能力(不包括從縫隙中滲透空氣的傳熱),幕墻的保溫性能用傳熱系數(shù)k來表示。
傳熱系數(shù)k的物理意義為:在穩(wěn)定傳熱條件下,幕墻室內(nèi)外兩側(cè)的空氣溫度差為1k,單位時間內(nèi)通過單位面積的傳熱量,以w/m2.k計。
表1建筑幕墻保溫性能分級值
分級指示    一    二    三    四
傳熱系數(shù)k    k≤0.7    0.7<k≤1.25    1.25<k≤2.0    2.0<k ≤3.3
1.1玻璃的選用對玻璃幕墻的保溫隔熱性能影響最大
對于玻璃幕墻而言,由于玻璃的面積占外立面的85%以上,參加熱交換的面積很大,能耗相對也多,其玻璃材料是節(jié)省能源的關(guān)鍵。
表2不同玻璃的傳熱特性及參數(shù)
玻璃名稱    玻璃種類、結(jié)構(gòu)    透光率    遮陽系數(shù)sc    傳熱系數(shù)u夏    傳熱系數(shù)u冬
單片白玻    6c    89%    0.99    5.74    6.17
白玻中空    6c+12a+6c    81%    0.87    3.09    2.75
單片熱反射鍍膜    6cts140    40%    0.55    5.72    5.66
熱反射鍍膜中空    6cts140+12a+6c    37%    0.44    3.04    2.58
low-e中空玻璃    6ceb12+12a+6c    39%    0.31    1.70    1.66
說明:白玻璃指普通透明玻璃,6c表示6mm透明玻璃,cts140是熱反射鍍膜玻璃型號,ceb12是low-e玻璃型號。u是ashera標準條件下的傳熱系數(shù),傳熱系數(shù)單位是w/m3℃。
1.2鋁型材的選用對玻璃幕墻的保溫隔熱性能的影響不可忽視
傳統(tǒng)明框幕墻做法: 玻璃板塊分格的縫隙對玻璃幕墻的保溫隔熱性能有很大影響,特別是明框幕墻。傳統(tǒng)明框幕墻室內(nèi)外鋁型材之間沒有其它隔熱材料間隔,而隔熱斷橋鋁型材在室內(nèi)外鋁型材之間有—道隔熱保溫性能非常好的隔熱體。隱框幕墻對鋁型材沒有嚴格的保溫隔熱要求。
1.3密封方式對玻璃幕墻的保溫隔熱性能有很大影響
幕墻板塊分格縫隙有兩種方法密封:一種是采用耐侯密封膠,另一種是采用膠條。由于用耐侯密封膠現(xiàn)場濕密封可以有效的保證幕墻的氣密性,減少了室內(nèi)外空氣的流動量,因此就可以有效的保證幕墻的保溫隔熱性能。
1.4先進的幕墻體系對玻璃幕墻的保溫隔熱性能有質(zhì)的改變
雙層幕墻是當今歐美十分流行的—種概念幕墻,它的工作原理如下:
冬天,關(guān)閉進風口和出風口,內(nèi)外兩層幕墻中間的空氣由于陽光的照射而溫度升高,像—個溫室,提高了內(nèi)層幕墻的外表面溫度,減少了室內(nèi)熱量的散失,從而降低建筑物采暖的運行費用。
夏天,打開上下進排風口,由于煙囪效應(yīng),產(chǎn)生氣流,在通道內(nèi)運動的氣流帶走了通道內(nèi)的熱量,降低了內(nèi)層幕墻的表面溫度,減少了空調(diào)負荷。
從技術(shù)資料來看,雙層幕墻與傳統(tǒng)幕墻比較:采暖時可以節(jié)省能源約40%~50%,制冷時可以節(jié)約能源約40%~60%。
2不同做法的鋁板幕墻、石材幕墻保溫性能比較
2.1石材的選用對石材幕墻的保溫隔熱性能影響較大
用于石材幕墻外墻材料通常有兩種:天然花崗巖石板、鋁蜂窩花崗巖石板。這兩種材料的保溫隔熱性能依次為:鋁蜂窩花崗巖石板>天然花崗巖石板。
2.2鋁板的選用對鋁板幕墻的保溫隔熱性能影響較大
用于鋁板幕墻外墻材料通常有三種:鋁單板、鋁蜂窩鋁板和鋁塑復(fù)合板。這三種材料的保溫隔熱性能依次為:鋁蜂窩鋁板>鋁塑復(fù)合板>鋁單板。
2.3保溫材料的不同對鋁板、石材幕墻的保溫隔熱性能影響最大
目前,幕墻行業(yè)常用的保溫隔熱材料有以下幾種:保溫巖棉、聚氨酯、纖維板、擠塑泡沫保溫隔熱材料等,其中擠塑泡沫保溫隔熱材料性能最佳,它的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.0289w/m2.k。
2.4密封方式對鋁板、石材幕墻的保溫隔熱性能有很大影響
幕墻板塊分格縫隙有兩種方法密封:一是采用耐侯密封膠,另外是采用膠條。由于用耐侯密封膠現(xiàn)場濕密封可以有效的保證幕墻的氣密性,減少了室內(nèi)外空氣的流動量,這樣就可以有效的保證幕墻的保溫隔熱性能。
幕墻的保溫性能應(yīng)通過控制總熱阻值和選取相應(yīng)的材料來解決。為了減少熱損失,可以從以下三個方面進行改善:第一是改善采光窗玻璃的保溫隔熱性能,盡量選用中空玻璃,并減少開啟扇。
 
如果采用普通透明玻璃,它的熱傳系數(shù)高,且對太陽輻射和遠紅外熱輻射沒有能力限制,因此其面積越大夏季進入室內(nèi)的熱量越多,冬季室內(nèi)散失的熱量也越多。不同的玻璃其性能差別也不同,一個玻璃品種不能適用于所有氣候環(huán)境和使用朝向。為阻隔太陽輻射熱, 對玻璃也要進行處理。如在玻璃原片中添加一些元素可以成為吸熱玻璃,在玻璃的一個面鍍膜可成為熱輻射玻璃,low—e玻璃及solar—e玻璃等。例如吸熱玻璃吸收的熱量越多,阻隔熱的效果就越好。但吸熱和透光是矛盾的,所以,吸熱玻璃的隔熱也受到一定的影響,況且吸熱玻璃吸收的一部分熱量仍會 有相當多的傳人室內(nèi)。熱反射玻璃在反射紅外線的同時,對可見光的透射也有一些減弱和反射,使采光率降低,反射光會造成眩光污染。由于熱反射玻璃反射太陽能,因而不適應(yīng)于北方寒冷地區(qū)。低輻射鍍膜玻璃是上世紀90年代開發(fā)應(yīng)用的玻璃新品種, 其輻射率一般為0.1左右,最低可以降至0.05,是普 通玻璃輻射率的1/10左右,提高了節(jié)能效果。而遮陽型low—e玻璃采用獨特的熱噴射鍍膜技術(shù)制成,除本身具有低輻射性能外,還具有控制陽光的能力。
在一般情況下,單片吸熱玻璃或熱輻射玻璃,low—e玻璃和solar—e玻璃能取得一定的節(jié)能作用,但其效果很有限,在玻璃面積太大時仍不能滿足需要,采用這些玻璃組成的中空玻璃是較好的選擇。對于中空玻璃的外片玻璃,一般采用吸熱玻璃,熱反射玻璃,吸熱low—e玻璃。內(nèi)片采用透明玻璃或 low—e玻璃。通過這樣處理,外片玻璃吸收大部分太陽輻射熱,空氣層將外片玻璃的熱輻射阻擋在外不對室內(nèi)二次傳熱。中空玻璃的使用不僅能降低太陽輻射,也可有效阻止溫差傳熱。;第二是對非采光部分采用隔熱效果好的材料作后襯墻,如浮石、 輕質(zhì)砼或設(shè)置保溫芯材;第三是密閉處理和減少透風部位。
二、一種新型幕墻:整體節(jié)能幕墻裝飾板
xry節(jié)能幕墻裝飾板,是先進的復(fù)合技術(shù)將不同材料的優(yōu)點集成的結(jié)果。獨特的構(gòu)造設(shè)計、粘接方法及與墻體的連接方式,使其有很高的抗沖擊強度、抗剪協(xié)性能,具有保溫與裝飾雙重性能,節(jié)材節(jié)能;同時,與墻體連接牢固且施工更簡捷,提高了安全系數(shù)和使用年限。采用本技術(shù)完全能滿足規(guī)范對外墻保溫節(jié)能的要求,具有制作及安裝綜合成本低、使用安全性好、壽命長、外觀效果好等優(yōu)點,適用于高層或多層高、中高檔建筑的外墻外裝飾及外保溫。xry幕墻節(jié)能裝飾板是由絕熱用擠塑聚苯乙稀泡沫塑料(xps)為芯材,面材有各種石材(板厚5~l0mm)、纖陶板(板厚4mm)、鋁板(板厚1.2mm,漆膜厚25 m)、鋁塑板(板厚4mm,面鋁0.21mm,底鋁0.21mm,漆膜厚25 m)以及表面噴氟碳金屬漆的其它面材;背面材料有各類金屬板、硅鈣板或用特制的玻璃纖維水泥砂漿抹面等復(fù)合而成。該成果主要應(yīng)用于外墻外保溫裝飾,是集保溫與裝飾為—體的新型幕墻產(chǎn)品。它采用工廠化生產(chǎn)、工地現(xiàn)場安裝,徹底改變了目前外墻外保溫的傳統(tǒng)做法,同時能很好克服目前傳統(tǒng)外墻外保溫做法時容易出現(xiàn)的外墻開裂、脫落和滲水等現(xiàn)象。它施工工期短,綜合成本低,裝飾保溫效果好,且自重輕。
“xry鋁板、鋁塑節(jié)能裝飾板”利用了傳統(tǒng)幕墻材料及安裝構(gòu)造體系的成熟技術(shù),創(chuàng)造性的將先進的斷橋隔熱和保溫技術(shù)及材料,科學地應(yīng)用于板材的構(gòu)造之中,徹底解決了傳統(tǒng)幕墻“美觀不保溫”的現(xiàn)象和傳統(tǒng)保溫的“保溫層與面層的應(yīng)力差”問題。板材從外到里依次為: 0.3mm鋁層+3.4mm塑料層+0.3mm鋁層+50mmxps擠塑板層+4mm高硅鈣板底層,與四周斷橋隔熱框料復(fù)合而成。根據(jù)建筑的節(jié)能要求,芯材可采用不同厚度的xps板,完全能保證墻體的保溫要求。
“xry節(jié)能鋁板裝飾板”由于三層復(fù)合,不但具備優(yōu)良的保溫功能(kc≤ 0.42)還使板材剛度大大提高,塊面能大能小,成熟的氟碳漆保證板材有優(yōu)良的耐久性和美觀的效果,而且自重又輕于傳統(tǒng)幕墻。
結(jié)束語
幕墻的保溫節(jié)能是幕墻設(shè)計及應(yīng)用的重要環(huán)節(jié),筆者認為:玻璃、金屬、石材等傳統(tǒng)幕墻的發(fā)展已開始過渡到整體節(jié)能幕墻板,整體節(jié)能幕墻板不久將取代傳統(tǒng)的保溫隔熱組合,更好的為工程質(zhì)量服務(wù)。
 
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