玻璃幕墻建筑節(jié)能技術(shù)分析及其經(jīng)濟評價

1、.玻璃幕墻建筑節(jié)能技術(shù)分析及其經(jīng)濟評價· 簡介：提出了玻璃幕墻建筑節(jié)能的設(shè)計原則,分析了鋁型材的熱工設(shè)計,對單層玻璃與中空玻璃的傳熱系數(shù)進行了比較,并對幕墻建筑節(jié)能進行了經(jīng)濟評價,指出:幕墻的建筑節(jié)能設(shè)計十分重要;在幕墻使用期內(nèi),用于節(jié)能的投資完全可以收回,且可創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益;采用斷熱幕墻的結(jié)構(gòu)形式是幕墻建筑節(jié)能的最有效途徑。 · 關(guān)鍵字：玻璃幕墻建筑，建筑節(jié)能，斷熱幕墻，經(jīng)濟評價  玻璃幕墻（以下簡稱“幕墻”）是現(xiàn)代化建筑的主要外圍護結(jié)構(gòu)之一,其節(jié)能已成為我國建筑節(jié)能的重要一環(huán)。本文就幕墻的節(jié)能進行技術(shù)分析、計算,對節(jié)能效果進行經(jīng)濟評價。 幕墻建筑

2、節(jié)能的設(shè)計原則 我國幅員遼闊,當北方還是冰天雪地的時候,南方已是春暖花開的季節(jié)。本文提出下列措施,作為幕墻建筑節(jié)能的設(shè)計原則:（）嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)和溫和地區(qū)的幕墻,要進行冬季的保溫設(shè)計,夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)的幕墻,要進行夏季的隔熱設(shè)計。（）我國目前尚沒有專門的幕墻熱工設(shè)計標準或規(guī)范,幕墻熱工設(shè)計依據(jù)國家現(xiàn)行的外墻和窗戶熱工設(shè)計的有關(guān)標準、規(guī)范和參考國外的有關(guān)熱工設(shè)計規(guī)程。（）進行幕墻熱工設(shè)計時,必須對其復雜的傳熱過程和傳熱方式進行分析和研究。幕墻的傳熱過程大致有種途徑:幕墻外表面與周圍空氣和外界環(huán)境間的換熱:外表面與周圍空氣間的對流換熱,外表面與外界環(huán)境間的輻射換熱,外表面與空間的各種

3、長波（如電磁波、紅外線等產(chǎn)生的長波）輻射換熱;幕墻內(nèi)表面與室內(nèi)空氣和室內(nèi)環(huán)境間的換熱:內(nèi)表面與室內(nèi)空氣間的對流換熱,內(nèi)表面與室內(nèi)環(huán)境間的輻射換熱;幕墻和金屬框格的傳熱:通過單層玻璃的熱流傳熱,通過金屬框格傳熱,通過玻璃的鍍膜層減少輻射換熱。（）幕墻的傳熱系數(shù)由建筑物的外形和所處地區(qū)的氣候條件、型材的傳熱系數(shù)和玻璃的傳熱系數(shù)等綜合確定。 鋁型材的熱工設(shè)計 型材是幕墻的主要受力構(gòu)件。目前,幕墻絕大部分采用鋁型材和彩板型材。本文以鋁型材為例進行熱工分析和計算。 鋁型材的熱絕緣系數(shù)計算 根據(jù)民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范（以下簡稱熱工規(guī)范）規(guī)定,鋁型材的熱絕緣系數(shù)為:式中:-材料層的熱絕緣系數(shù)（·）;

4、-材料層的厚度（）;-材料的導熱系數(shù)取（·）。設(shè)一根矩形實心鋁型材,厚度為,其熱絕緣系數(shù)為:·上述計算結(jié)果沒有考慮實際工程中所采用的是空心鋁型材。而厚度為厚的矩形空心鋁型材,兩邊的壁厚一般分別為,空心鋁型材實際可導熱的厚度僅為兩邊的壁厚部分（共）。實心鋁型材與空心鋁型材的熱絕緣系數(shù)比例為,空心鋁型材的熱絕緣系數(shù)為:· 鋁型材的傳熱熱絕緣系數(shù)計算 根據(jù)熱工規(guī)范,鋁型材的傳熱熱絕緣系數(shù)為:+式中:-鋁型材內(nèi)表面換熱熱絕緣系數(shù)（取·）（下同）;-鋁型材外表面換熱熱絕緣系數(shù)（取·）（下同）;-鋁型材熱絕緣系數(shù)（取·）。+· 鋁型材的

5、傳熱系數(shù)計算 根據(jù)熱工規(guī)范,鋁型材的傳熱系數(shù)為: 式中:-鋁型材的傳熱熱絕緣系數(shù),取·。 （·） 上式得出的計算結(jié)果是無斷熱鋁型材的基本傳熱系數(shù),這與熱工規(guī)范表中單層窗戶的傳熱系數(shù)（·）基本相同。 斷熱鋁型材的基本設(shè)計要求 斷熱鋁型材亦稱隔熱鋁型材或絕熱鋁型材,由鋁與塑料（或其它隔熱材料）復合而成,其中間塑料隔熱層主要生產(chǎn)工藝有嵌入式、擠壓式和填充式等。 （） 斷熱鋁型材的傳熱過程十分復雜,傳熱系數(shù)很難計算,一般只有通過檢測獲得數(shù)據(jù)。參照高層建筑的隔熱（）（下稱“規(guī)程”）規(guī)定,斷熱鋁型材的基本傳熱系數(shù)不大于（·）。 （） 斷熱鋁型材的中間塑料層的最小厚度

6、,按規(guī)程規(guī)定,最小應(yīng)為。 （） 斷熱鋁型材的中間塑料層的設(shè)計,必須滿足型材的整體強度和剛度的要求。 幕墻玻璃傳熱系數(shù)的比較 嚴寒地區(qū)和寒冷地區(qū)的冬季,由于單層玻璃幕墻（下稱“單玻幕墻”）的傳熱系數(shù)較大,導致室溫降低,并且很容易在幕墻的內(nèi)表面形成蒸氣水珠和產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象。為了有效地改善上述地區(qū)幕墻的傳熱系數(shù),采用斷熱鋁中空玻璃幕墻（下稱“斷熱幕墻”）是重要的措施之一。規(guī)程規(guī)定,斷熱幕墻的傳熱系數(shù)不大于（·）。玻璃的傳熱系數(shù)依據(jù)熱工規(guī)范計算。 單層玻璃（）的傳熱系數(shù)計算 （） 單層玻璃的熱絕緣系數(shù):· （） 單層玻璃的傳熱熱絕緣系數(shù):+· （） 單層玻璃的傳熱系數(shù)為:（

7、·） 中空玻璃（+）的傳熱系數(shù)計算 （） 中空玻璃的熱絕緣系數(shù)為:+·式中:-外層玻璃熱絕緣系數(shù)（取·）;-內(nèi)層玻璃熱絕緣系數(shù)（取·）;-冬季一般空氣層熱絕緣系數(shù)（取·）; （） 中空玻璃的傳熱熱絕緣系數(shù)為:+·（）中空玻璃的傳熱系數(shù)為:（·） 單層玻璃與中空玻璃傳熱系數(shù)的比較 以上計算表明:單層玻璃的傳熱系數(shù)比中空玻璃的傳熱系數(shù)大%,說明中空玻璃的節(jié)能效果遠遠大于單層玻璃。 幕墻建筑節(jié)能的經(jīng)濟評價 在我國,人們十分重視建筑成本的控制,而容易忽略通過適當?shù)卦黾咏ㄖ杀径a(chǎn)生的建筑節(jié)能效果所帶來的經(jīng)濟效益和社會效益。下面,我們

8、通過計算和分析,對幕墻的建筑節(jié)能效果作出綜合評價。 （） 設(shè)位于北京市區(qū)的一幢商業(yè)建筑,幕墻面積為,建筑的層高均小于,北京市每年的采暖天數(shù)為,考慮每天實際采暖。分別按使用單玻幕墻和斷熱幕墻這種方案計算其耗熱量。根據(jù)采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范（-）（以下簡稱暖通規(guī)范）的規(guī)定,幕墻的基本耗熱量為:（-）式中:-幕墻的基本耗熱量（）;-幕墻的溫差修正系數(shù),取;-幕墻面積,為;-幕墻的傳熱系數(shù),單玻幕墻取（·）,斷熱幕墻?。?#183;）;-冬季室內(nèi)計算溫度,取;-采暖室外計算溫度,取-。為簡便計算,上式中設(shè)定:幕墻的結(jié)構(gòu)類型為型;采暖室外計算溫度取采暖室外計算（干球）溫度值;未考慮通過幕墻

9、的開窗、孔洞或屋頂、地面侵入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量;未考慮通過幕墻縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量;未考慮建筑的朝向;僅為理論計算值。單玻幕墻的基本耗熱量;斷熱幕墻的基本耗熱量。 （） 單玻幕墻比斷熱幕墻每年采暖多消耗的熱量（熱能）轉(zhuǎn)換為電能:（-）××· ()斷熱幕墻與單玻幕墻建筑節(jié)能效果的經(jīng)濟比較 設(shè)單玻幕墻的單位造價為元,斷熱幕墻的單位造價為元,則初始投資增加萬元。北京市的電價（假定年內(nèi)不變）為元（·）,功率因素為,單玻幕墻比斷熱幕墻每年采暖多支出的電費萬元設(shè)人民幣的年利率為%（假定年內(nèi)不變）,單玻幕墻與斷熱幕墻建筑節(jié)能的經(jīng)濟效益比較見表。由表比較得知,斷熱幕墻到第年即可收回全部所增加的建筑成本,到第年,斷熱幕墻建筑節(jié)能所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益要比單玻幕墻多萬元。這說明,斷熱幕墻的建筑節(jié)能所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是十分明顯的。 結(jié)論 （） 幕墻是我國近年來發(fā)展起來的集新技術(shù)、新材料和新結(jié)構(gòu)為一體的新型建筑材料,我國每年有數(shù)百萬平方米的幕墻投入使用,并以%的速度繼續(xù)增長。