雙層玻璃幕墻的節(jié)能計算公式和設(shè)計方案

1、雙層玻璃幕墻的節(jié)能計算公式和設(shè)計方 案摘 要：建筑幕墻作為建筑的外圍護結(jié)構(gòu)其熱工性能直接影響建筑的能耗，而現(xiàn) 在廣泛使用的單層玻璃幕墻的能耗較大。論文對雙層玻璃幕墻的組成、節(jié)能原理、 計算公式進行了介紹：并著重根據(jù)熱傳遞的導(dǎo)熱、對流和輻射論述了雙層幕墻的 幾種設(shè)計方案。關(guān)鍵詞：雙層幕墻；節(jié)能公式；設(shè)計方案引言建筑幕墻作為建筑的外圍護結(jié)構(gòu)其熱工性能直接影響建筑能耗。現(xiàn)在廣泛使用的單層玻璃幕墻雖然逐漸采用熱反射鍍膜玻璃、 中空玻璃、斷熱型材等其他節(jié) 能 材料在熱工性能方面比過去的門窗有所改善， 但仍然存在能耗較大問題。最近幾 年發(fā)展的雙層玻璃幕墻以其科學(xué)的結(jié)構(gòu)、 完善的功能、先進的設(shè)計理念充分利用

2、 太 陽能、自然通風(fēng)換氣，降低空調(diào)能耗減少風(fēng)及惡劣氣候的影響營造舒適溫馨 的生活和工作環(huán)境，越來越受到建筑師和投資者的青睞。1、雙層玻璃幕墻的組成雙層玻璃幕墻是由內(nèi)、外兩層玻璃幕墻組成兩層幕墻中間要形成一個通道同時 外層幕墻設(shè)置進風(fēng)口和出風(fēng)口。外層幕墻一般采用隱框、明框和點式玻璃幕墻， 內(nèi)層幕墻一般采用明框幕墻或鋁合金門窗如圖 1。出科口chiding di*用g、IU1 lc(*bun Jshudinu(.1內(nèi)I Tin k.7 plini-i 111 Clil圖1iiikt2、雙層幕墻的節(jié)能原理雙層幕墻的節(jié)能是指幕墻在夏季利用 “煙囪效應(yīng)”通過自然通風(fēng)換氣降低室內(nèi) 溫度；在冬季能產(chǎn)生溫室效

3、應(yīng)，提高保溫效果降低取暖能耗。雙層幕墻在夏季的陽光照射下幕墻通道中的空氣被加熱，使空氣自下而上地流動，從而帶走通道中的熱空氣，達到降低房間溫度的作用。另一方面，由于雙層 幕墻的特殊結(jié)構(gòu)本身就具有一定的遮陽功能可減少陽光對空氣的輻射，降低房間溫度減少降溫負荷，起到節(jié)約能源的目的。在冬季雙層幕墻可關(guān)閉外層幕墻的通風(fēng)口， 這樣幕墻內(nèi)部的空氣在陽光照射下 溫度升高減少室內(nèi)和室外的溫度差也減少了室內(nèi)溫度的外界傳遞，起到房間保溫功效，降低房間取暖費用，如圖2。圖2For pers onal use only in study and research; not for commercial use4、雙層

4、幕墻的節(jié)能設(shè)計方案從公式(1)可見，提高雙層幕墻節(jié)能的有效措施是減少幕墻的總耗能量。從公 式(2)又可以看出減少幕墻總耗能量有三個方面的因素。4.1、減少單位面積幕墻材料單元平均耗能量自然的熱傳遞方式為導(dǎo)熱、劉梳和輻射。雙層幕墻的傳熱是在室內(nèi)和通風(fēng)道， 以及通風(fēng)道和外界之間進行而外層幕墻的通風(fēng)始終敞開，因此解決導(dǎo)熱和輻射的關(guān)鍵是內(nèi)層幕墻的方案設(shè)計。1) 幕墻框架。內(nèi)層幕墻可用隱框、明框或鋁合金推拉窗等幾種形式。隱框玻璃幕墻的框架全部在室內(nèi)無導(dǎo)熱問題但其造價較高一般很少采用。為降低幕墻制作成本和維護方便內(nèi)層幕墻多采用鋁合金推拉窗而鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)X選取2.3(W/m2*K)所以為減少幕墻框架的導(dǎo)

5、熱，應(yīng)采用斷熱塑鋁合金型材。斷熱型材的 塑料連接件其X為0.14，基本阻止了幕墻框架的導(dǎo)熱。2) 幕墻面板玻璃。玻璃是非金屬材料，雖然它的導(dǎo)熱系數(shù)僅為。0.8 1W/m2*K,但內(nèi)層幕墻采用的玻璃比較薄，一般選用6一8mm其自身熱阻R非常小而玻璃面積占幕墻面積的70流右，對室內(nèi)溫度的影響還是很大的所以應(yīng)采用真空玻璃 見圖3。3幕墻耗能的計算公式Q二（。卑-6）/0單式中A0 層慕墻的節(jié)能百分比：Q* 層幕墻單位血積總耗能星.W in2 ; g 層幕墻單位直積總Hijg.fi AVm ,+ 創(chuàng)（2）式中 0 一 位面積幕墻林料單元平均耗能戢AV/m2 1 % 一 H位血積幕堵空氣滲漏平均耗能量A

6、V.m2 ; Q真一 位面積慕墻通氣換氣平均耗能量A；m: omm創(chuàng)=（僑-吶）（&點耳”乞只11式中珂一外平均計算溫ffi.K;響一內(nèi)平均計算溫度E;熱修正系數(shù)；表1傳熱修匸系數(shù)表幕堆朝向.吊.頂水平南東、西北尹 *FI0 800 如0 950 96瓦同材料單元的平均傳熱系數(shù)W/m3 K;玖同林料單元的面積;11?.fi =（坯 f內(nèi)GPZ?） F（4）式屮Cp氣比熱容；P 氣童度-kfiiW ；0算鳳荷載刊；A 壻計算單位單位壓差和小時的濟氣臺/h F一 塢計畀單元的血積Qa =（筑-吶）（6即Q/尸（5）式中 V位時間內(nèi)通風(fēng)換氣平均流量,m3 .h：T氣通鳳時間”h*輻射對幕墻的影響主要

7、表現(xiàn)在白天外界熱量對室內(nèi)的輻射和夜晚室內(nèi)熱量向 外界的輻射。南方地區(qū)為減少太陽對室內(nèi)的輻射，可在幕墻通道內(nèi)設(shè)置電動百葉 卷簾通過百葉卷簾將陽光輻射擋在室外。而在北方寒冷地區(qū)應(yīng)采用LOW一 E中空玻璃，既將白天的太陽熱能傳遞到室內(nèi)，又可在夜晚陰止室內(nèi)熱量向外散發(fā)，提高房間的保溫性能。For pers onal use only in study and research; not for commercial usef EMJ影響幕墻保溫性能的另一因索是對流，如何合理地使用對流是雙層幕墻設(shè)計的關(guān)鍵因素之一。比如在夏季，一方面是阻止熱空氣傳遞到室內(nèi)，另一方面，又要求幕墻通道產(chǎn)生空氣流動，將室內(nèi)空氣

8、熱量帶走， 見圖4,解決這一問題的方法一是在通道中設(shè)置電動百葉卷簾， 將外界熱量擋在室外，同時又不影響通道的空氣流動；二是合理設(shè)計空氣通道尺寸，使通道自然產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，及時將熱空氣帶走補充新鮮涼爽空氣。一般雙層幕墻的通道寬度在 500mm左右高度不低于 4000mm，否則煙囪效應(yīng)不明顯，影響空氣的自然交換。4.2、減少單位面積幕墻空氣滲漏平均耗能量幕墻的空氣滲漏可通過幕墻玻璃板塊與幕墻框架之間的間隙玻璃與玻璃框之間的間隙以 及幕墻框架與建筑主體結(jié)構(gòu)之間的間隙進行。1）減少幕墻玻璃板與框架之間間隙的最有效方法是采用隱框玻璃幕墻，隱框幕墻玻璃板塊之間打密封膠，形成連續(xù)的沒有間隙的立面。密封性最差的

9、是推拉窗，推拉窗雖然扇與框之 間設(shè)有密封條，但密封性不是很好，另外在門窗的四角創(chuàng)良難達到完全密封。2）隱框玻璃幕墻的玻璃與玻璃框之間的間隙因外層打密封膠不影響幕墻的空氣滲漏，只在有框幕墻和推拉門窗才存在空氣滲漏，解決玻璃與玻璃框之間空氣滲漏的關(guān)鍵是密封系統(tǒng)的設(shè)計。因內(nèi)層幕墻不存在防水問題，故玻璃與玻璃框的內(nèi)外兩側(cè)均可采用橡膠密封膠條密封膠條與玻璃接觸的一側(cè)設(shè)計成波浪型，能有效地阻止空氣滲漏。3）幕墻框架與建筑主體結(jié)構(gòu)一般部采取填充水泥砂漿密封，對空氣滲漏影響不大，但因水泥砂漿在干燥過程中會有收縮現(xiàn)象另外水泥砂漿與金屬框之問的粘合力不高，如處理不好的話會產(chǎn)生縫隙，造成空氣滲漏。解決這一問題可采用

10、聚氨脂發(fā)泡填充劑，通過聚按脂的膨脹對幕墻框架和建筑主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的壓力，使密封嚴(yán)實。4.3、減少單位面積幕簡里風(fēng)換氣平均耗能量幕墻的通風(fēng)換氣和防止空氣滲漏是一對矛盾，要進行通風(fēng)換氣就必須有空氣交換自然產(chǎn)生空氣滲漏。如何科學(xué)地解決這一矛盾是雙層幕墻設(shè)計的難關(guān)之一。現(xiàn)在一些雙層幕墻要求立面通透視野開闊，內(nèi)層幕墻往往采用推拉門窗形式，但推拉門窗的保溫性能較差，尤其在開窗換氣時，門窗開啟量不好控制，而且一旦開窗其整個門窗的上下高度方向上全開，對室內(nèi)空氣產(chǎn)生一定的影響，所以最好采用懸窗結(jié)構(gòu)形式。另外，還有一種方法是設(shè)置通風(fēng)器通風(fēng)器，可安裝在幕墻的頂部使得控制方便，通風(fēng)換氣更自然、柔和，使人更加舒適。對

11、流和導(dǎo)熱三個 降低溫度，合理地利用 充分發(fā)揮雙層幕墻的通40 一 60%節(jié)能的效果5、結(jié)語提高雙層幕墻節(jié)能效果的最好方法就是根據(jù)雙層幕墻的特點以熱的輻射、 方面來降低幕墻的能耗，并合理地利用對流特性，既通風(fēng)換氣又能 輻射產(chǎn)生室溫效應(yīng)， 提高房間的保溫性， 最大限度地阻止熱的傳導(dǎo)， 風(fēng)換氣遮陽、 保溫， 達到節(jié)能的目的。 一般雙層幕 墻比單層幕墻節(jié)能 直接與幕墻設(shè)計有密切關(guān)系。參考文獻 :1 龍文志 略論熱通道幕墻的節(jié)能計算 門窗幕墻信息 2OO3.1僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu komizietlen Zwecken verwendet werden.Pour l e tud