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建筑幕墙节能原理及其特点分析
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-09-09 16:58:44

      摘要:随着现代社会的不断发展进步,建筑行业也取得了不少显著性的成果。但是随着我国颁布了一系列可持续发展战略,对建筑行业产生了一定影响,其中幕墙结构的节能已经逐渐成为了众多客户的要求。本文将从建筑幕墙结构的传热过程进行详细分析,初步提出节能型建筑幕墙的设计方法。 

  关键词:建筑幕墙;传热过程;节能 

  引言 

  科学技术正处在日新月异、飞速发展的阶段,建筑幕墙技术也从原来的明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙发展到现在市面上比较流行的全玻璃幕墙结构等等。下面将重点阐述节能型建筑幕墙结构的特点和节能型建筑幕墙的设计方案。 

  一、建筑幕墙的定义、组成和具体特点 

  1.建筑幕墙的定义 

  随着现代化建设步伐的不断推进,城市中的幕墙结构越来越多,这些幕墙成为了城市中一条靓丽的风景线。幕墙结构简而言之也就是一种由面材和金属结构构成的一种建筑形式,并且这种建筑形式还能够相对建筑主体进行一定的位移变化和能够承受一定的变形能力。但是这种建筑形式在实际设计过程中主要作用是充装饰作用,因此这种建筑形式在实际过程中是不能够分担建筑主体结构承受的载荷,而且这种建筑形式在实际过程中能自身承受一定的荷载,起维护作用。构成这种建筑形式的面材主要有石板、陶瓷、玻璃等等,金属结构主要是一些钢结构、玻璃肋、铝横竖框等等。 

  2.建筑幕墙的特点 

  现代幕墙更轻型、更安全,施工灵活便捷,能防风和雨水,使用寿命长,更重的一点就是环保节能。2013年以前,在欧美建筑市场上流行着的是金属装饰保温板,由经过彩色烤漆的铝锌合金雕花饰面、聚氨酯保温层、玻璃纤维布复合而成;兼顾装饰和保温节能功能,面漆10-15年无褪色,整体使用寿命可达45。 

  二、建筑幕墙结构的节能设计理念 

  随着建筑幕墙行业竞争不断加剧,能源短缺的问题已经逐渐进入到人们的视野,除了建筑外观能吸引住客户的眼球,节能幕墙更能打动客户的心。下面将从建筑幕墙结构的原理出发提出节能性建筑幕墙结构的设计方案。 

  1.建筑幕墙传热的方式和途径 

  在进行建筑幕墙节能结构设计之前首先需要对建筑幕墙结构的传热过程有一个充分而透彻的理解,对于幕墙结构来说其传热的途径大致上可以分为三种。 

  1)对于铝合金幕墙结构形式来说,主要材料是铝合金型材和玻璃,建筑幕墙结构中的单层玻璃首先来开启建筑幕墙中的传热模式,幕墙结构中的金属框架来进行后续的导热,幕墙结构中的镀膜层起来减少幕墙结构中的辐射换热。 

  2)建筑幕墙中的内表面与室内环境和室内空气间的交换热量。首先需要建筑幕墙结构中的内表面和建筑室内的空气之间进行空气对流交换热量,同时建筑幕墙结构中的内表面和建筑室内环境中进行辐射性质的交换热量。 

  3)玻璃幕墙结构外表面和外界环境与周围空气之间的传热。在这种传热模式中首先出现的是建筑幕墙结构中的外表面和周围空气先进行一定程度上的热量交换,同时外表面和周围环境进行一定程度上的辐射交换热量,再接着是空间和外表面之间进行各种各样的长波辐射热量交换,其中的长波指的是红外线或者是电磁波等产生的长波。 

  2.建筑玻璃幕墙结构中的节能设计理念 

  在通过上述一节的对建筑幕墙的传热方式和途径有一个较深的认识和理解之后,接下来就可以进行后续的幕墙节能设计。在对建筑幕墙结构进行节能型设计过程中需要保证在后续过程中对于需要实现预期功能的建筑幕墙结构需要保持或者加强建筑幕墙预期功能作用效果,比如说对于一些主要是作为供热采暖的建筑幕墙结构来说需要在后续设计过程中使建筑幕墙结构最终能够达到温室效应的效果,对于需要实现空调制冷的建筑幕墙结构来说则需要在设计之后能够达到冷房的效果,但是在设计建筑幕墙结构节能过程中归根结底还需要合理的利用太阳能这一可持续能源。 

  三、建筑幕墙结构的节能型设计 

  1. 玻璃幕墙的节能方案 

  对于一些铝合金或者是玻璃幕墙建筑结构来说,由于幕墙上90%及以上的面积都是玻璃,因此当阳光在照射过程中,幕墙结构中可以作为热量交换的结构面积则相当大,因此在建筑幕墙结构节能过程中玻璃将是一个相当重要的不能忽视的因素。 

  1)玻璃可以按照玻璃的具体特性或者具体结构进行如下分类:即是在线镀膜玻璃、离线镀膜辐射玻璃、浮法清玻璃、低辐射在线镀膜玻璃、低辐射离线镀膜玻璃。 

  虽然这些玻璃从传热性能上来说并没有发生比较大的变化,但是由于这些玻璃中的膜层对于太阳光的控制能力各有不同,节能效果也各有不同。 

  2)玻璃还可以根据玻璃的特定结构进行如下分类:中空玻璃,单层玻璃,真空玻璃和多层中空玻璃。虽然很多人将真空玻璃误以为是中空玻璃,但是这两种玻璃还是存在很大程度上的区别的。 

  真空玻璃是我国为数不多的拥有自主产权的产品,我国的真空玻璃生产技术现在来说是世界上较为先进的技术。真空玻璃和中空玻璃不仅在结构上存在较大的差异还在传热方面存在很大不同,其中中空玻璃传热过程主要是由气体传热和辐射传热两个过程构成的,真空玻璃的中间部位的传热过程主要是由辐射传热和支承物传热两部分组成的,这两种玻璃的传热过程和机理在很大程度上是存在不同的。 

  2.铝合金断热型材的节能方案 

  由于在传热过程中铝型材是非常良好的导体材料,因此在实际使用铝型材过程中我们需要使用断热条来将这些铝型材隔开。这些铝型材根据加工方式的不一样可以分为以下几种材料:即为插条式断热铝材和灌注式的铝型材,这两种铝型材料虽然在名称上存在较大的差别但是这两种铝材料在铝材的内外两侧都是采用一种拥有足够的强度同时具有低导系数的间隔物质将铝型材的内外两个表面进行隔开,从而能够将铝型材的传热系数在很大程度上进行降低,同时能够将热阻值在原有高度上进行相应的增加。 

  3.双层结构体系节能方案 

  现在随着社会的发展,在节能型幕墙领域,各种各样的幕墙形式如雨后春笋般原地崛起,其中比较重要的就是双层幕墙结构体系,双层幕墙结构体系主要可以分为开敞式外通风的幕墙或者是封闭式的内通风的幕墙,其中后一种幕墙形式主要是应用在一些需要利用幕墙形式来取暖的地区,这种幕墙形式对幕墙设备的要求较高。通常在幕墙结构中将中空玻璃主要应用在外幕墙是处于封闭状态时,而对于一些明框幕墙结构而言其铝型材质一般都是采用断热铝型材。其中对于内幕墙结构而言则是使用的单层铝门窗或者是单层的玻璃幕墙结构,并且为了提高幕墙结构的节能效果则在通道中设置电动卷帘或者是电动式的百页,第二种结构则是和第一种结构存在很大程度上的不同的,其中中空玻璃运用到内幕墙结构中,但是建筑外幕墙普遍采用的玻璃类型是单层玻璃,并且在通道口中还设置了排风口和进风口,这样的通道形式可以利用外面进来的新鲜空气将通道中的热量带走,最终达到散热的目的。这种结构基本上都是利用自然通风来达到设备使用和运行的目的,这是在目前较为流行的一种建筑幕墙结构节能设计方式。 

  在实际的建筑幕墙结构中使用了双层通风结构的幕墙结构最直接的一个使用效果就是能够在很大程度上实现节能效果,并且当幕墙建筑结构使用双层结构时隔音效果也很显著。 

  4.遮阳体系节能方案 

  遮阳体系节能的实质就是当外面环境是炎炎夏日时遮阳体系则需要将外面的热量阻挡在外面,当外面是寒冷天气时,这样体系则需要保证有足够的热量进入到室内环境中。 

  总结 

  随着城市现代化进程的不断加快,城市中的幕墙结构也越来越多,随着人民生活水平的不断提高,对幕墙结构设计的要求也越来越高。因此,可以预期的是,在未来很长一段时间内节能型幕墙结构设计将是一个永恒的主题。 

  参考文献: 

  [1] 刘传伟.建筑幕墙节能原理及其特点浅析[J].建筑工程,2012(20):21-23.

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