幕墻耗能分析及對策 節(jié)能新技術發(fā)展展望

【中玻網(wǎng)】我國是幕墻生產(chǎn)大國，每年7000萬平法米以上的幕墻生產(chǎn)量，占世界的75％。我國建筑能耗是相同氣候條件發(fā)達國家建筑能耗的2到3倍，建筑節(jié)能65％主要由建筑圍護系統(tǒng)承擔。在全世界各行業(yè)各環(huán)節(jié)都在節(jié)能減排的大背景下，如何減少幕墻生產(chǎn)的能耗，是我們幕墻從業(yè)人員面臨的一個新課題。作為一個有經(jīng)驗公司的從業(yè)人員，結(jié)合自身的工作實踐，將有關幕墻設計、施工以過程中的節(jié)能問題做一個總結(jié)及探討。
　　
　　一、幕墻耗能分析及對策
　　
　　玻璃幕墻是建筑維護系統(tǒng)中的重要組成部分，不但滿足采光、通風等基本需要，還有保溫、隔熱的性能。由于美學的需要，建筑圍護結(jié)構(gòu)大量采用了幕墻系統(tǒng)，增加美觀的同時，不可避免的增加了建筑能耗。如何在美學和節(jié)能方面達到一個相對平衡的統(tǒng)一，是一個在幕墻從業(yè)人員需要去面對的問題。首先我們需要從幕墻耗能的基本原因去分析問題。
　　
　　(1)幕墻耗能客觀因素
　　
　　玻璃幕墻的傳熱方式一般有輻射傳熱、對流傳熱、導熱方式、換氣傳熱四種形式。幕墻從各種渠道吸收熱量，使之具有熱能。其中一部分由本體結(jié)構(gòu)以導熱方式傳向室外部，而另一部分以輻射的形式從其表面向大氣輻射，還有一部分借助氣流以對流的方式傳遞給周圍的空氣介質(zhì)。幕墻就是這樣不間斷的進行著熱傳導和熱交換。幕墻的輻射傳熱決定于下列因素：表面溫度;玻璃和框架材料及表面粗糙度、表面黑度。幕墻兩側(cè)空氣介質(zhì)的氣流與幕墻表面間的熱量傳遞過程稱為對流傳熱或?qū)α鲹Q熱。室內(nèi)局部熱源引起的溫度差會形成熱對流，流動的空氣介質(zhì)作用在幕墻表面就會產(chǎn)生熱交換。
　　
　　導熱是指熱能在其結(jié)構(gòu)體內(nèi)額轉(zhuǎn)移。是由其結(jié)構(gòu)的表面接受熱能，因此兩側(cè)存在穩(wěn)定溫度差。結(jié)構(gòu)內(nèi)部分子和原子因溫度差而產(chǎn)生微觀運動引起的熱傳導叫導熱。幕墻由玻璃和框架組成，而玻璃導熱系數(shù)很小，建筑的導熱主要發(fā)生在框架的結(jié)構(gòu)部分，導熱系數(shù)大的鋁合金框架呈現(xiàn)“熱橋”(或“冷橋”)效應。由于熱橋(冷橋)的存在，造成幕墻表面溫度分部不均勻，同時在局部出現(xiàn)結(jié)露（詞條“結(jié)露”由行業(yè)大百科提供）或結(jié)霜。實際考慮幕墻導熱時，可按平均導熱系數(shù)計算到熱量。雖然玻璃導熱性差，但表面換熱性強，熱輻射率高，因此玻璃的傳熱系數(shù)大。據(jù)英國鋁門窗聯(lián)合會測定，單層玻璃(4-6mm)的傳熱系數(shù)為5.7W/(M2.℃)，雙層玻璃傳熱系數(shù)為2.8W/(M2.℃)，三層為2.0W/(M2.℃)。因此玻璃的傳熱性能較墻體的傳熱大得多，玻璃的節(jié)能效果占幕墻節(jié)能的80％。幕墻框架之間結(jié)構(gòu)縫隙的存在，氣密性能的不同，氣流穿透幕墻縫隙，產(chǎn)生因兩側(cè)間空氣流通引起的傳熱，稱為換氣傳熱。在幕墻采光面積非常大時，氣密性能與建筑物的熱損失關系甚大。
　　
　　綜上所述，幕墻傳熱是以輻射、對流、導熱、換氣等四種方式綜合進行的。就是這些復雜的傳熱現(xiàn)象，使幕墻成為建筑物失熱較多的部分。
　　
　　(2)設計因素
　　
　　許多開發(fā)商或設計師為追求建筑外觀的新穎及采光的要求，大量采用通透式全玻幕墻;無論朝向，均使用玻璃維護結(jié)構(gòu);為了通風又大量的增加開啟扇。其實玻璃無論怎么“中空隔熱”，無論開啟扇如何密閉保溫，幕墻的節(jié)能效果都比墻體差得遠，一面面敞亮的窗體，其實就是建筑物耗能張開的“血盆大口”。設計師或投入資金方欠缺節(jié)能設計的經(jīng)驗，缺少節(jié)能環(huán)保的概念是導致建筑體成為耗能大戶的重要因素。
　　
　　(3)材料使用因素
　　
　　如前所述，幕墻的重要組成部分是玻璃和鋁材。玻璃選擇不當，將致使夏季透過玻璃的太陽能是其它材料墻體的數(shù)倍;所用的型材、保溫隔熱材料、填充材料不合理，節(jié)點做法不正確，構(gòu)件間未有效設置墊片，將使得室內(nèi)熱能損失量大;選用的密封膠粘結(jié)效果差，膠縫施工不到位，膠條密封不嚴，結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生裂縫，將導致冷、熱風滲透情況嚴重，增加幕墻的換氣傳熱。
　　
　　二、節(jié)能設計控制要點
　　
　　(1)減少透明玻璃幕墻的使用面積
　　
　　這是個根本的減低能耗的措施。玻璃幕墻使用面積的減少，在夏季可降低熱透射量，使室內(nèi)不至于過熱，降低空調(diào)的能耗;冬季則可減少熱交換熱量，從而降低由于玻璃的保溫性能差造成的熱損失。在目前一些高層辦公建筑設計中，為了追求立面的效果，減少幕墻的使用面積并非是個很好的選擇。但是，我們設計師可以做些變通，如在某些次要立面上做兩層外墻，內(nèi)層為實體墻，外層為玻璃幕墻，從而減少透明幕墻的面積又不至于影響建筑的外立面效果。