2012一級結(jié)構(gòu)《專業(yè)知識》:建筑幕墻節(jié)能技術(shù)

　　玻璃幕墻是一種美觀新穎的建筑外墻圍護形式，是現(xiàn)代建筑的顯著特征，在世界范圍內(nèi)得到了越來越廣泛的應用。據(jù)統(tǒng)計，建筑耗能已達全社會能源消費量的27.6%，而建筑能耗的50%與門窗幕墻有關(guān)。本文將針對近年來國內(nèi)外出現(xiàn)的一些對節(jié)能環(huán)保具有重要意義的新型材料以及幕墻技術(shù)進行探討。$lesson$

　　1 幕墻節(jié)能材料選用

　　1.1 玻璃選用

　　對于建筑物外窗及玻璃幕墻來說，由于玻璃的面積占據(jù)立面的絕大部分，可以參與熱交換的面積較大，因此玻璃是窗、幕墻節(jié)能的關(guān)鍵。

　　近年來，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了以下有利于節(jié)能的新型玻璃。

　　1.1.1 陽光輻射控制玻璃

　　這類技術(shù)通過改變玻璃的光學特性來實現(xiàn)對太陽能輻射的選擇性屏蔽從而達到環(huán)保節(jié)能效果。

　　a.光譜選擇透過性玻璃

　　該種技術(shù)實際上是Low-E玻璃、熱反射玻璃等技術(shù)的延伸。簡單的講，它就是通過在玻璃表面覆蓋一層或幾層特殊材料涂層，使得玻璃對不同波長的太陽輻射或者熱輻射具有不同的透過率。采用該技術(shù)可以使得太陽輻射中的可見光成分最大量的通過，同時阻擋具有較高熱量的紫外線或者紅外線成分，從而最大限度的利用自然光照亮室內(nèi)，又把輻射的熱能阻擋在室外(或者室內(nèi))，于是從采光和制冷(或者采暖)兩方面同時起到了節(jié)能效果。也可以使用它相反的特性，阻擋可見光，透過熱量，從而適用于高緯度地區(qū)以消除進入室內(nèi)的眩光，同時充分利用太陽輻射熱來加熱室內(nèi)空氣。

　　b.透過率可調(diào)玻璃

　　該種玻璃隨環(huán)境改變自身的透過特性,可以實現(xiàn)對太陽輻射能量的有效控制，從而滿足節(jié)能要求。根據(jù)玻璃特性改變的機理不同，這種可調(diào)玻璃又可分為熱致變色玻璃、光致變色玻璃和電致變色玻璃。熱致變色就是玻璃隨著溫度升高而透過率降低，光致變色就是破璃隨光強增大而透過率降低，電致變色則是當有電流通過的時候玻璃透過率降低，以上過程都是可逆的。這其中，光致變色玻璃和電致變色玻璃尤為引起幕墻行業(yè)人士的關(guān)注，尤其是電致變色玻璃由于可以人為控制其改變的過程和程度，己經(jīng)在幕墻工程上得到實驗性的應用。目前，光致變色玻璃的可見光透過率可以在75%-25%的范圍內(nèi)變化，太陽輻射能透過率的變動范圍是53%-23%，而電致變色玻璃可以在5分鐘內(nèi)實現(xiàn)可見光透過率67%-10%，太陽輻射能透過率 66%-10%的變化。

　　1.1.2 隔熱玻璃

　　近年來，在中空玻璃技術(shù)的基礎上，一些新型的隔熱玻璃不斷出現(xiàn)，主要有：

　　a.惰性氣體隔熱玻璃

　　通過在中空玻璃的空腔內(nèi)無人惰性氣體，可以得到更高隔熱性能的玻璃。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了充氯氣的4mm-8mm-4mm-8mm-4mm 三層中空玻璃，結(jié)合Low-E技術(shù)，它的傳熱系數(shù)可以達到0.7W/(m2?K)。

　　b.氣凝膠隔熱玻璃

　　氣凝膠是一種多孔性的硅酸鹽凝膠,95%(體積比)為空氣。由于它內(nèi)部的氣泡十分細小(小于20mm)，所以具有良好的隔熱性能，同時又不會阻擋、折射光線(顆粒遠小于可見光波長)，具有均勻透光的外觀。把這種氣凝膠注入中空玻璃的空腔，可以得到傳熱系數(shù)小于0.7W/m2.K的隔熱玻璃組件。該種氣凝膠物質(zhì)長時間使用后的沉降現(xiàn)象是目前限制它大范圍商業(yè)應用的主要因素。

　　c.真空隔熱玻璃

　　通過把中空玻璃空腔里的空氣抽走，消除掉空腔內(nèi)部的對流和傳導傳熱，可以獲得更好的隔熱效果。這種玻璃的空腔很窄，一般為0.5-2.0mm，兩層玻璃之間用一些均勻分布的支柱分開。通過附加Low-E涂層改善輻射特性，真空隔熱玻璃的傳熱系數(shù)己達到0.5/m2?K。這種隔熱玻璃相對于其他的隔熱玻璃而言，具有厚度大、重量輕的優(yōu)點，但生產(chǎn)工藝較為復雜，中間小立柱的存在也影響了它的外觀，在一定程度上限制了它在幕墻、門窗七的應用。

　　1.2 鋁合金型材選用

　　不同材料的窗框?qū)ν獯?含玻璃幕墻、采光頂)的傳熱系數(shù)影響較大，不容忽視，塑料窗框、木窗框等因材料本身的傳熱系數(shù)較小，對外窗的傳熱系數(shù)影響不大，鋁合金窗框，鋼窗框等材料本身的導熱系數(shù)很大，形成的熱橋?qū)ν獯暗膫鳠嵯禂?shù)影響較大，必須采用斷橋處理。

　　鋁合金斷橋處理做法有很多種，材料也不同，如聚酷膠(PA)斷熱條，聚氨酷(PU)等，對保溫性能要求高的外窗(含玻璃幕墻、采光頂)應選擇斷橋效果好的鋁型材。

　　2 幕墻節(jié)能體系的選用

　　2.1 雙層幕墻技術(shù)

　　以節(jié)能環(huán)保為目的，近年來幕墻行業(yè)在開發(fā)新型幕墻結(jié)構(gòu)方面進行了很多有益探索，取得了一些成果。這其中雙層幕墻技術(shù)尤其引人注意。其節(jié)能原理是，循環(huán)幕墻由雙層玻幕或一層玻幕及一層普通開窗墻體組成，內(nèi)外兩層均上下設置通風口，夏季時打開外層上下通風口，在陽光的照射下，中間空氣層溫度升高而自然上浮，形成自下而上的空氣流，由于煙囪效應帶走通道的熱量，降低內(nèi)層表面溫度。冬季時，關(guān)閉外層通風口，打開內(nèi)層通風口，夾層中的空氣在陽光的照射下溫度升高，形成一個小溫室有效提高內(nèi)層玻璃及空氣溫度，氣體自然上浮，與室內(nèi)形成微量氣體循環(huán)，提高室內(nèi)溫度，減少熱負荷的需求。這種雙層玻璃幕墻與傳統(tǒng)的單層玻璃幕墻相比，采暖時可以節(jié)約能據(jù)42%-52%，制冷時可以節(jié)約能源38%-60%。

　　2.2 節(jié)能百頁技術(shù)

　　節(jié)能百頁是對傳統(tǒng)百葉遮陽的綜合改進。由于太陽直射對建筑的冷熱負荷有直接影響，冬季的陽光進入室內(nèi)，夏季遮陽能有效地控制負荷總值。但傳統(tǒng)建筑中的百葉或掛于室內(nèi)，難以高效控制己人室內(nèi)的熱量;或懸于室外，不能形成循環(huán)通風道，或多或少地對建筑節(jié)能有一定的負面影響。中掛百葉是幕墻改革的一個較好方案，這種百葉幕墻解決了適時調(diào)節(jié)百葉的角度，以最佳狀態(tài)達到節(jié)能的目的。

　　3 幕墻節(jié)能新技術(shù)

　　太陽能作為一種隨處可見的能源，它的潛在利用價值可以說是無限的。據(jù)研究，地球上每平方米的土地上每年獲得的太陽光能平均為1000kW時。如何有效的把太陽能無污染的轉(zhuǎn)化成可利用的能源，成為近幾十年來世界范圍內(nèi)科技工作者努力研究的重要課題。前面所提到的雙層幕墻正是合理利用太陽能的一種嘗試。目前幕墻領域成功利用太陽能的技術(shù)是太陽光變向照明技術(shù)和光電幕墻技術(shù)。

　　3.1 太陽光變向照明技術(shù)

　　它取代了傳統(tǒng)的遮陽機構(gòu)，利用幕墻上的光線反射裝置把室外的日光反射到室內(nèi)的天花板上，再由天花板反射到工作或者生活區(qū)域，為人們提供照明。這樣的光照條件比傳統(tǒng)的以“光柱”形式進入室內(nèi)的太陽光更為柔和、均勻，消除了由直接入射的強烈陽光在電腦或者電視屏幕上造成的眩光，并改善了日光在整個房間甚至建筑物的分布，可以深入到各個邊角區(qū)域，減少照明費用。

　　3.2 光電幕墻

　　光電幕墻是一種集發(fā)電、隔音、隔熱、安全、裝飾功能于一身的新型建筑幕墻。這種幕墻集合了太陽能光電技術(shù)與幕墻技術(shù)，是一種新型的功能性建筑幕墻。它利用太陽能發(fā)電技術(shù)，把以前被當作有害因素而屏蔽掉的太陽光，轉(zhuǎn)化為能被人們利用的電能。光電幕墻另外的重大意義還體現(xiàn)在它把太陽能發(fā)電技術(shù)集成到建筑幕墻產(chǎn)品中，不占用專門的土地，而且太陽能光電板也可以替代傳統(tǒng)的玻璃等幕墻面板材料，無需重復投資。

　　長期以來，人們總是認為幕墻建筑不節(jié)能，但是我們的分析中可以看到，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，幕墻節(jié)能材料和節(jié)能系統(tǒng)的不斷完善，玻璃幕墻也可以做出很節(jié)能的建筑物。幕墻節(jié)能，并不是人們想象存在技術(shù)上的問題，更多的是我們對它的重新認識與合理運用的問題。隨著國家的各項節(jié)能政策法規(guī)的深入貫徹，相信節(jié)能幕墻產(chǎn)品的應用將得到更大的推廣。

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