断热节能玻璃幕墙的研究与应用(一)

来源:广东金刚幕墙工程有限公司　作者:高树鹏　日期:2006-6-6 　页面功能【字体：大中小】【打印】【投稿】【评论】

    摘  要  本文结合断热节能玻璃幕墙在郑州国际会展中心的应用，从玻璃幕墙的热工性能及断热铝型材的断热原理，分析断热铝合金玻璃幕墙与普通铝合金玻璃幕墙的差异；从铝型材与尼龙断热条组合，断热铝型材与充入惰性气体的中空玻璃组合在提高玻璃幕墙节能性能方面的研究与应用。

    关键词  节能性能  热工性能  传热系数  断热铝型材  尼龙断热条  惰性气体  中空玻璃

    1 工程概况

    玻璃幕墙的节能途径通常是通过采用镀膜玻璃、LOW－E玻璃、热反射玻璃、中空玻璃及断热桥铝型材来降低结构传热系数，消除结构体系“热桥”，降低空气渗透热损失，提高密封性等来实现的。郑州国际会展中心展览大厅东、西、南、北立面28.20m以上，观景走廊西立面0.00m~6.50m、8.00m ~22.20m、北立面8.00m~22.20m、南立面0.00m~22.20m，连接桥东西立面0.00m~16.20m，次入口东西立面0.00m~6.50m均采用白色透明框断热6+12AR+6中空玻璃幕墙，面积约15000m²，工程通过采用断热铝型材及充入氩气的中空玻璃结构实现断热节能，降低了通过传导的热量损耗，降低室内水分因过饱和而冷凝在铝型材表面的可能性。

    2 玻璃幕墙的热工性能

    玻璃幕墙作为建筑外围护结构，其传热耗热量及冷风渗透耗热量所产生的热损失占全部建筑能耗的40%～50%，如果玻璃幕墙采用合理的结构则可大幅降低能量损耗。玻璃幕墙的热工性能主要包括：传热系数K、遮阳系数Sc和抗结露系数。传热系数K值是指由于玻璃热传递和室内外温差，所形成的空气到空气的传热量，其传热过程包括对流和导热两种方式。传热系数是玻璃幕墙热工性能的重要方面，我国《建筑幕墙物理性能分级》中的保温性能即由此划分，K值越低，通过玻璃的传热量也越低。玻璃幕墙的遮阳系数是指在相同条件下，太阳辐射能量透过幕墙玻璃的热量与透过3mm透明玻璃的热量之比，Sc值越小，阻挡阳光直接辐射的性能越好。所以较低的K值和较小的Sc值即可有效地降低三种热传递。

    根据实验结果，导热及对流传热的能力可以用传热系数来衡量，辐射传热能力可用遮阳系统来控制，建筑物的传热是上述三种方式综合作用的结果。玻璃幕墙的节能设计重点是设计合理的控制手段以达到节能目的，影响玻璃幕墙的热工性能可以通过控制传热和增加遮挡来实现节能。
     传热系数 K0=1/（Ri+d/λ+1/Re）
    式中 Ri，Re——表面热转移系数
    λ——介质导热系数
    d——介质厚度

    K0被称为总传热系数，R0被称为总传热阻，R0=1/K0，K0和R0是在建筑幕墙热工计算中的两个非常重要的物理量。

    玻璃幕墙热桥是结构的一部分，由于它的导热性能太好而造成整个结构综合断热能力下降。在普通玻璃幕墙中，铝合金框架是玻璃幕墙的热桥，它的导热能力是玻璃的上百倍。冷桥是一种独特的热桥，是未经断热处理的结构或构件将热量导走的速度比周围的区域和桥内侧表面都快，因此它的温度较低,这种类型的热桥，俗称为“冷桥”。在冬季未经断热处理的铝型材就是冷桥，室内水蒸气在冷桥的同表面形成及周围冷凝水，冷凝水的存在会增加构造处理的难度及在幕墙收边的室内装饰面提供发霉的条件。

    在当今公共建筑中，展览建筑、体育建筑出于展示功能及美观的要求，普遍采用大面积的玻璃幕墙，由于玻璃是热的良导体，为了节能大多采用中空玻璃或LOW-E玻璃。郑州国际会展中心采用6+12AR+6中空玻璃，其传热系数为2.00 W／m²．K，如果采用普通玻璃幕墙的铝合金框架，其传热系数为203.00 W／m²．K，铝合金框架将形成热桥产生能耗。

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