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建筑幕墙玻璃保温性能与中空玻璃的节能使用

2020-07-02 15:10:37

{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}、中空玻璃的节能使用
  热量传递方式有三种:辐射传热、传导传热和对流传热。
  中空玻璃三种传热方式中对流传热和传导传热所占比例较小,主要以辐射传热为主。
  中空玻璃空气层是等压密封的,气体层阻断了传热通道,不产生对流传热。但当玻璃与框架系统密封不严时,容易使窗框内外的气体产生对流,或是由于中空玻璃的内部空间结构设计的不合理,中空玻璃内部的气体因温度差产生对流,从而造成热量的损失。
  由于充入玻璃之间的间隔层气体的导热系数远远小于玻璃的导热系数,而且随着间隔层厚度的增加,中空玻璃的传热系数减小,中空玻璃是以空气为介质的热传导,可以减少传导传热,节能效果比单层玻璃好得多。但间隔层厚度增大容易产生气体的对流,因此,中间层的间隙设计要合理,一般间隔厚度在12mm左右为宜。
  辐射传热在中空玻璃的传热过程中占据重要位置,玻璃表面的辐射率直接影响中空玻璃辐射传热的难易。远红外线一部分可直接穿透中空玻璃,另一部分被中空玻璃吸收后再辐射。在严寒和寒冷地区,中空玻璃的节能效果非常明显,利用太阳光射入室内进行采暖,采暖效果好。夏季,太阳光和室外红外线通过辐射穿透到室内,大部分热量被物体吸收,只有一少部分通过远红外线散失到室外,室内物体不断升温,室内热量不易通过中空玻璃传导到室外,从而增加室内的冷负荷,因此,为了使中空玻璃达到更好的隔热能力,夏热冬冷地区和炎热地区要对中空玻璃进行节能改造,控制各种射线的透过率,达到降低中空玻璃辐射传热的目的。