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民用建筑玻璃节能及节能铝合金门窗玻璃设计

2020-08-15 16:29:27

【一】、民用建筑玻璃节能
  外门窗玻璃的热损失是建筑物能耗的主要部分,占建筑物能耗的50%以上。一般玻璃的面积平均占整窗面积的75%,因此,我们甚至可以说窗户的传热性能主要取决于玻璃的传热性能,较大限度地发挥玻璃隔热的能力是进一步发展外窗节能的重点和难点,是向更进一步居住建筑节能目标迈进的关键,一般现在建筑都使用中空玻璃来满足节能需求。中空玻璃节能技术大概有3个方面:降低空气层传热、Low-E膜镀膜、暖边条技术。
  1、降低空气层传热
  中空玻璃的传热系数与中空玻璃的规格、间隙有跟大关系,间隙过大会引起玻璃间层的气体对流,从而增大传热系数。通过计算和实验,16mm时较合适,这个宽度基本为不产生对流的临界宽度。为了降低空气层传热,还可以使用填充惰性气体的技术,一般充入Ar气,充入Ar气后,中空玻璃整体传热系数可降低20%。玻璃在充入气体时间隙会要求相对缩小,如充入Ar气,则需空气间层厚度较佳为12mm。当然空气间层厚度还应考虑其他安全因素。此外,现在还有使用多层玻璃,如三玻窗,来降低空气层传热,也有很好的效果。目前还有使用真空玻璃技术,利用真空玻璃代替中空玻璃中的1层玻璃或双层玻璃进而提升中空玻璃阻热性能,提升节能水平。
  2、Low-E膜镀膜
  Low-E玻璃又称低辐射玻璃,是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。其镀膜层具有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性。有关研究资料表明,玻璃内表面的传热以辐射为主,占58%,这意味着要从改变玻璃的性能来减少热能的损失,较有效的方法是抑制其内表面的辐射。普通浮法玻璃的辐射率高达0.84,当镀上1层以银为基础的低辐射薄膜后,其辐射率可降至0.15以下。因此,用Low-E玻璃制造建筑物门窗,可大大降低因辐射而造成的室内热能向室外的传递,达到理想的节能效果。Low-E玻璃对太阳光中可见光有高的透射比,可达80%以上,而反射比则很低,这使其与传统的镀膜玻璃相比,光学性能大为改观。从室外看,外观更透明、清晰,即保证了建筑物良好的采光,又避免了以往大面积玻璃幕墙、中空玻璃门窗光反射所造成的光污染现象,营造出更为柔和、舒适的光环境。
  3、暖边隔条
  中空玻璃两玻璃之间由隔条分隔,起到支撑玻璃的作用。国际上通常将中空玻璃的边部2.5英寸(6.35cm)范围定义为玻璃边缘,由于普通隔条一般使用铝质,其绝缘效果差导致边缘的热导率高而使边缘出现结雾或上霜现象,降低了整窗的节能效果。暖边间隔条就是改善玻璃边缘传热性能的间隔条,通过采用少量的金属或完全非金属材料,或改变传统铝间隔条的结构来实现窗户的节能效果。一般金属暖边条的热导率为,铝隔条:172W/(m·K),不锈钢隔条14.3W/(m·K),而复合胶条的热导率仅有0.67W/(m·K)。复合胶条由密封胶、干燥剂和整体铝隔条3种材料挤压形成热塑化合物,铝隔条多采用波浪形,在保证对中空玻璃起支撑和抵抗风压作用的同时保证中空玻璃厚度,而连续的铝隔条可以有效地阻隔潮气进入中空玻璃内部。目前发展的三代暖边隔条导热系数仅0.16W/(m·K),可将采用铝隔条的外窗整体传热系数降低0.2~0.4W/(m·K),对于更高的建筑节能要求起到至关重要的作用。
  【二】、节能铝合金门窗的玻璃设计
  铝合金门窗的主要功能就是通风、透光,保证建筑物室内光照、光线充足,并要求具备较高的保温性能。通过铝合金门窗的节能设计,能有效提高室内自然透光率,减少室内热量散发,进而降低建筑物对于人工照明和人工供暖的需求。节能环保概念在建筑行业的融合程度不断加深,有必要对节能铝合金门窗的设计要素作出分析。
  玻璃是铝合金门窗的主要结构,也是发挥节能属性的重点区域。在国外,优质的铝合金门窗一般将玻璃设置为三层或四层,形成多个空腔。另外还有夹胶中空玻璃、双印钢化超薄玻璃等类型。这些玻璃设计的好处就在于能提供更优的保温隔热、阻隔噪音的作用,还能提供一定的防盗功能。目前,单独的中空玻璃已不再适用。在我国,铝合金门窗的玻璃多为中空加真空、三层或双片真空的形式。其中,双片真空玻璃的最低传热系数在0.19W/㎡·K,已经能发挥非常优良的隔热保温性。另外,无极变色玻璃的应用范围也逐渐扩大,慢慢取代传统的low-E玻璃,达到更高的节能性。为进一步强化玻璃的保温性能,暖边间隔条被发明和使用,这种技术最先源自于欧洲,根据其热传导的能力来断定暖边间隔条质量的优劣。通常来说,其导热因子的数值越低,证明隔热效果越好。通过大量的实验和计算发现,玻纤增强型暖变保温条的隔热保温效果最佳,也是当前市场主要的研制方向。在我国市场,暖边保温条的种类非常多,其保温性能也各不相同。在进行玻璃设计时,其配件性能的优劣也是影响节能性的主要原因。传统工艺使用铝等金属制作间隔条,金属的导热系数很高,因此热流失也比较严重。有实验表明,建筑物热量散失中,从铝合金门窗的玻璃边部分散发的热量占1/5。因此间隔条也是一项重要额节能设计元素。
  在现代社会中,铝合金门窗的设计不单单要考虑其基础功能的实现、抗风压能力、制造成本等,还应将节能设计纳入其中。
  优化铝合金门窗的各项性能,强化其节能特点,所带来的建筑物本身的节能降耗是一项长久的利益实现。为此,相关单位及设计人员需明确节能铝合金门窗的设计要素,不断优化铝合金门窗的性能。