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建筑幕墙玻璃保温性能和暖边技术性能影响

2020-09-20 19:21:45

(一)、建筑幕墙玻璃保温性能
  按照国家标准,建筑门窗使用的玻璃厚度正常情况下应该在4mm以上。《建筑幕墙》(GB丁21086-2007)621中规定“不宜小于6mm”。由于玻璃面积在幕墙面积中所占比例较大(60%~70%),玻璃的保温性能对幕墙的传热量影响十分可观。因此,改善幕墙保温性能的一个重要途径就是合理选用玻璃。
  建筑玻璃幕墙的保温节能功效逊于传统的围护结构,要达到保温节能的目的,就要降低幕墙整体的传热系数。而传热系数由玻璃、型材以及中空玻璃边缘线性传热系数Y值三部分组成,即在结构设计中主要考虑采用断热型材和中空玻璃。由于幕墙玻璃在幕墙面积中占较大的比例,在整个围护结构中,通过玻璃传递的热量远高于其他围护结构,文章仅就幕墙玻璃来讨论。
  玻璃的热工性能是通过两个参数来表征的,即传热系数和遮阳系数。传热系数是围护结构通用参数,其传热系数越低,越有利于建筑物节能。遮阳系数是玻璃作为围护结构的特殊参量,遮阳系数越小,阻挡阳光直接辐射的性能越好。
  普通单片浮法玻璃的传热系数为5.2~6.0W/(㎡·K),普通中空玻璃的传热系数降至2.5~3.2W/(㎡·K)。可见,由两片或多片玻璃和空气层组成的中空玻璃的传热系数降低了很多。充氩气后,中空玻璃的传热系数一般可再降0.2~0.3W/(㎡·K),显而易见,中空玻璃的节能效果远比单层玻璃好。
  热的传递有三个途径:热辐射、热对流和热传导,对于玻璃而言热辐射是最大的。因此,提高中空玻璃的节能效果,首先必须减低玻璃的热辐射率,即采用低辐射玻璃,其次才考虑充惰性气体和暖边条
  根据建筑效果的需要,可选用普通透明玻璃、着色玻璃、热反射镀膜玻璃、Low-E玻璃、夹层玻璃等作为中空玻璃的基片。中空玻璃内的密封空气在铝框内灌充的高效分子筛吸附剂作用下,成为导热系数很低的干燥空气,从而构成一道隔热、隔音屏障。玻璃的热传导率是空气的27倍,只要中空玻璃是密封的,就可达到最佳的隔热效果状态。若在中空层中充入惰性气体,还可进一步提高隔热、隔音性能。
  要想获得更低的传热系数,就要采用Low-E中空玻璃。Low-E玻璃与普通浮法玻璃相比,其主要特征是对远红外线不是高吸收而是高反射,因此可阻止环境热量通过玻璃进行传递。Low-E中空玻璃的传热系数一般为1.5~21W/(㎡·K),特别是双银Low-E中空玻璃,不但其传热系数低,保温性能优良,而且其遮阳系数也可降至0.30~0.60,隔热性能非常好。因此,除一些裙楼大堂高跨度全玻璃幕墙不得不采用单片玻璃外,通常都采用中空玻璃,这是幕墙保温节能的最低要求。
  外装饰幕墙采用中空玻璃的隔热效果是毋庸置疑的,即使是(3+12A+3)mm的中空玻璃,其隔热能力也不亚于100mm厚的混凝土墙,而低辐射玻璃乃至充惰性气体的中空玻璃对玻璃幕墙的保温性能会有更明显提高。就上海、江苏等夏热冬冷地区的建筑而言,根据《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)规定,普通中空玻璃的遮阳系数和传热系数都不能满足规范要求,只有采用Low-E中空玻璃才能满足。因此,从节能的角度考虑,Low-E中空玻璃是建筑幕墙面材的不二之选,同时要根据建筑的朝向、使用功能、结构形式选择高透型玻璃或遮阳型玻璃,其次可以考虑中空玻璃的暖边条系统,进一步提高其隔热性能。
  (二)、暖边技术对中空玻确性能影响研究
  以目前市场上广泛使用的TGI间隔条为例,利用建筑门窗玻璃幕墙热工计算软件对暖边中空玻璃的性能分析研究,分三个方面:(1)暖边技术对整窗传热系数U值的影响研究;(2)暖边技术对中空玻璃抗结露性能影响研究;(3)暖边技术对玻璃热应力影响研究。
  对某铝合金型材节点,采用传统铝间隔条和暖边条进行传热系数计算,该铝合金窗框扇节点在采用暖边间隔条后,相比传统的铝间隔条,整个节点的传热系数从3.58W/(㎡·K)降至3.12W/(㎡·K),降低0.46W/(㎡·K);按框窗比30%计算可降低整窗传热系数约0.14W/(㎡·K)。
  门窗幕墙设计时有人认为设计好门窗型材的U值和中空玻璃的U值将二者按照面积加权计算即可得到整窗的U值,这实际上是错误的。通过门窗U值的计算公式可以看出,型材与玻璃接合部位的线性传热系数对整窗U值的影响需要考虑,也表明暖边间隔条相比铝间隔条对整窗的传热系数有明显影晌。