摘 要：提出了玻璃幕墻建筑節能的設計原則，分析了鋁型材的熱工設計，對單層玻璃與中空玻璃的傳熱系數進行了比較，并對幕墻建筑節能進行了經濟評價，指出：幕墻的建筑節能設計十分重要；在幕墻使用期內，用于節能的投資完全可以收回，且可創造良好的經濟效益和社會效益；采用斷熱幕墻的結構形式是幕墻建筑節能的最有效途徑。
關鍵詞：玻璃幕墻建筑；建筑節能；斷熱幕墻；經濟評價
玻璃幕墻(以下簡稱“幕墻”)是現代化建筑的主要外圍護結構之一，其節能已成為我國建筑節能的重要一環。本文就幕墻的節能進行技術分析、計算，對節能效果進行經濟評價。
1 幕墻建筑節能的設計原則
我國幅員遼闊，當北方還是冰天雪地的時候，南方已是春暖花開的季節。本文提出下列措施，作為幕墻建筑節能的設計原則：(1)嚴寒地區、寒冷地區和溫和地區的幕墻，要進行冬季的保溫設計，夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區的幕墻，要進行夏季的隔熱設計。(2)我國目前尚沒有專門的幕墻熱工設計標準或規范，幕墻熱工設計依據國家現行的外墻和窗戶熱工設計的有關標準、規范和參考國外的有關熱工設計規程。(3)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。幕墻的傳熱過程大致有3種途徑：①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、紅外線等產生的長波)輻射換熱；②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；③幕墻和金屬框格的傳熱：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。(4)幕墻的傳熱系數由建筑物的外形和所處地區的氣候條件、型材的傳熱系數和玻璃的傳熱系數等綜合確定。
2、鋁型材的熱工設計
型材是幕墻的主要受力構件。目前，幕墻絕大部分采用鋁型材和彩板型材。本文以鋁型材為例進行熱工分析和計算。
2.1、鋁型材的熱絕緣系數計算
根據《民用建筑熱工設計規范》(以下簡稱《熱工規范》)規定，鋁型材的熱絕緣系數Ｒ為：Ｒ＝δ／λ式中：Ｒ-材料層的熱絕緣系數(ｍ2·Ｋ／Ｗ)；δ-材料層的厚度(ｍ)；λ-材料的導熱系數〔取203Ｗ／(ｍ·Ｋ)〕。設一根矩形實心鋁型材，厚度為100ｍｍ，其熱絕緣系數Ｒ為：Ｒ＝0.0005ｍ2·Ｋ／Ｗ上述計算結果沒有考慮實際工程中所采用的是空心鋁型材。而厚度為100ｍｍ厚的矩形空心鋁型材，兩邊的壁厚一般分別為12ｍｍ，空心鋁型材實際可導熱的厚度僅為兩邊的壁厚部分(共24ｍｍ)。實心鋁型材與空心鋁型材的熱絕緣系數比例為100∶24，空心鋁型材的熱絕緣系數Ｒ為：Ｒ＝0。002ｍ2·Ｋ／Ｗ
2.2、鋁型材的傳熱熱絕緣系數計算
根據《熱工規范》，鋁型材的傳熱熱絕緣系數Ｒ0為：Ｒ0＝Ｒｉ+Ｒ+Ｒｅ式中：Ｒｉ-鋁型材內表面換熱熱絕緣系數(取0.11ｍ2·Ｋ／Ｗ)(下同)；Ｒｅ-鋁型材外表面換熱熱絕緣系數(取0.04ｍ2·Ｋ／Ｗ)(下同)；Ｒ-鋁型材熱絕緣系數(取0.002ｍ2·Ｋ／Ｗ)。Ｒ0＝0．11+0.04+0.002＝0.152ｍ2·Ｋ／Ｗ
2.3、鋁型材的傳熱系數計算
根據《熱工規范》，鋁型材的傳熱系數Ｋ0為：
Ｋ0＝1／Ｒ0
式中：Ｒ0-鋁型材的傳熱熱絕緣系數，取0.152ｍ2·Ｋ／Ｗ。
Ｋ0＝1／0.152＝6.58Ｗ／(ｍ2·Ｋ)
上式得出的計算結果是無斷熱鋁型材的基本傳熱系數，這與《熱工規范》表4.4.1中單層窗戶的傳熱系數6.4Ｗ／(ｍ2·Ｋ)基本相同。
2.4、斷熱鋁型材的基本設計要求
斷熱鋁型材亦稱隔熱鋁型材或絕熱鋁型材，由鋁與塑料(或其它隔熱材料)復合而成，其中間塑料隔熱層主要生產工藝有嵌入式、擠壓式和填充式等。
(1) 斷熱鋁型材的傳熱過程十分復雜，傳熱系數很難計算，一般只有通過檢測獲得數據。參照ＤＩＮ4108《高層建筑的隔熱》(1981.8)(下稱“ＤＩＮ4108規程”)規定，斷熱鋁型材的基本傳熱系數Ｋ0不大于3.5Ｗ／(ｍ2·Ｋ)。
(2) 斷熱鋁型材的中間塑料層的最小厚度，按ＤＩＮ4108規程規定，最小應為7ｍｍ。
(3) 斷熱鋁型材的中間塑料層的設計，必須滿足型材的整體強度和剛度的要求。
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