節(jié)能型建筑幕墻構(gòu)造設(shè)計與應(yīng)用

1、節(jié)能型建筑幕墻構(gòu)造設(shè)計與應(yīng)用來源:09年會論文集 作者:王福英 日期:2009-6-8 頁面功能 【字體：大 中 小】【打印】【關(guān)閉】【評論】【專家檔案】專家姓名：王福英技術(shù)職稱：高級工程師技術(shù)職務(wù)：幕墻專家組專家專長：鋁合金門窗及建筑幕墻工程技術(shù)、企業(yè)現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)管理。從事專業(yè): 從事建筑幕墻投標(biāo)方案設(shè)計（含設(shè)計計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計）、施工方案設(shè)計、施工工藝設(shè)計（含工廠加工工藝及現(xiàn)場安裝工藝設(shè)計）施工組織設(shè)計及企業(yè)現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)管理工作二十年，積累了豐富的實踐經(jīng)驗。<<<<專家詳細(xì)資料及論文集 1.概述根據(jù)公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)GB50189-2005強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定;中華人民共和

2、國建設(shè)部令第143號民用建筑節(jié)能管理規(guī)定:國務(wù)院頒布民用建筑節(jié)能條例立法的規(guī)定。 鼓勵民用建筑節(jié)能的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)，推廣應(yīng)用節(jié)能型的建筑、結(jié)構(gòu)、材料、施工工藝等。鼓勵發(fā)展“節(jié)能門窗、幕墻的保溫隔熱和密閉技術(shù)”等建筑節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品。建筑工程施工過程中，建設(shè)行政主管部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)(含墻體、屋面、門窗、玻璃幕墻等)是否符合節(jié)能要求的監(jiān)督檢查。新建民用建筑應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求，對擴(kuò)建、改造工程應(yīng)當(dāng)進(jìn)行節(jié)能改造，既有建筑工程節(jié)能改造要符合節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的要求。建設(shè)單位未執(zhí)行建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)委托設(shè)計，明示或暗示設(shè)計單位、施工單位違反節(jié)能要求，處20萬元以上50萬元以下罰

3、款。設(shè)計單位未按照建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，處10萬元以上30萬元以下罰款，責(zé)令停業(yè)整頓，降低或吊銷資質(zhì)等級或證書。施工單位未按照建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)施工，責(zé)令整改，費用自負(fù)，情節(jié)嚴(yán)重處合同額2%以上4%u以下罰款，責(zé)令停業(yè)整頓。降低或吊銷資質(zhì)等級或證書。施工圖設(shè)計文件審查機(jī)構(gòu)進(jìn)行審查時，不符合建筑節(jié)能強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)的，審查結(jié)論定為“不合格”不得施工。竣工驗收時，違反建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，重新組織整改驗收。監(jiān)理單位，應(yīng)當(dāng)依照法律、法規(guī)及建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)實施監(jiān)理。2.構(gòu)件式節(jié)能幕墻構(gòu)造設(shè)計與應(yīng)用構(gòu)件式幕墻是在面板周邊由金屬框架支承的幕墻，按安裝施工方法分，稱構(gòu)件式玻璃幕墻。幕墻的立柱、橫梁、面板等均在

4、工程現(xiàn)場按順序安裝。(1)標(biāo)準(zhǔn)化系列化:在建筑工程中建設(shè)單位和建設(shè)設(shè)計方對構(gòu)件式玻璃幕墻構(gòu)造的要求是一個工程一樣，對幕墻構(gòu)造重新設(shè)計，支承結(jié)構(gòu)的鋁合金型材不能通用，均要新設(shè)計制造模具生產(chǎn)型材，增加型材成本，延長供料時間影響了幕墻的施工安裝工期。當(dāng)工程施工后本工程剩余的型材，其他工程不能用、只能作廢料使用，造成很大的浪費。為確保建筑幕墻具有建筑藝術(shù)、安全耐久、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，對構(gòu)件式幕墻總結(jié)了設(shè)計及施工的經(jīng)驗，按標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計及選材。有80、100、120、140.160、180等系列節(jié)能型玻璃幕墻、鋁板幕墻、石材幕墻的典型構(gòu)造節(jié)點。幕墻立柱及橫梁，在明框、隱框幕墻的

5、平面及轉(zhuǎn)角部位均可通用，結(jié)構(gòu)簡單便于設(shè)計和施工。在眾多建筑工程幕墻設(shè)計、施工中實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化并且有安全性、通用性、經(jīng)濟(jì)性。(詳見節(jié)點圖，型材斷面圖(圖1)(圖2)(圖3)(圖4)2)隔熱墊式明框節(jié)能幕墻:在節(jié)能幕墻所選用的隔熱型材有穿條式(PA66GF25)和澆注式(PUR)，由于玻璃幕墻分格較大，中空玻璃重荷載效大，并承受正負(fù)壓風(fēng)荷載的交變作用。本“節(jié)能型建筑幕墻構(gòu)造”標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計推薦性通用圖集中，經(jīng)有關(guān)專家論證推薦隔熱墊式(PA66 GF25)隔熱型材在明框幕墻節(jié)能設(shè)計中優(yōu)選使用。采用不銹鋼螺栓將壓板機(jī)械固定，即節(jié)能又安全耐久，確保建筑工程長期安全使用。隔熱墊式隔熱鋁型材可選用普通鋁型材

6、具有經(jīng)濟(jì)性。(詳見附圖(圖3、4)(3)石材幕墻構(gòu)造設(shè)計:按GBIT210862007建筑幕墻的規(guī)定1)槽式背栓式石材幕墻，采用鋁合金掛件實現(xiàn)石材單元板塊可單獨卸裝便于維修。不宜使用T型掛件。2)干掛石材幕墻采用墻面保溫，結(jié)構(gòu)簡單保溫性能穩(wěn)定，保溫材料應(yīng)采用巖棉、礦棉、玻璃棉等不燃或難燃材料。3)鋁合金掛件與石材連接采用有彈性的石材專用結(jié)構(gòu)膠貼結(jié)。是柔性結(jié)構(gòu)防止節(jié)點處石材破裂。石材板塊間縫隙采用石材專用硅嗣密封膠，并做無污染檢測合格。(見圖5.單元式節(jié)能幕墻構(gòu)造設(shè)計與應(yīng)用單元組件的橫梁長為一個分格(或兩個分格)寬，立柱為一個樓層高，面板可分為一塊或多塊組成。單元式幕墻一般在工廠內(nèi)將面板、橫梁、

7、主柱、組裝成各種形式的幕墻單元，易控制和確保質(zhì)量。利用單元式幕墻的工程，可自下往上安裝施工與主體結(jié)構(gòu)施工平行作業(yè)，尤其是高層建筑可縮短施工工期，具有經(jīng)濟(jì)性，是大型幕墻工程優(yōu)選產(chǎn)品。3.1隱框單元幕墻構(gòu)造設(shè)計與應(yīng)用目前單元式幕墻的單元組件間多采用對插式組合桿件，相鄰單元組件縱橫接縫處，尤其是十字接口部位，易漏水，影響水密性、氣密性及保溫節(jié)能，本構(gòu)造設(shè)計在單元組件間設(shè)置0型三元乙丙密封膠條并涂中性硅嗣密封膠，從而提高了水密性、氣密性及保溫節(jié)能性能。工程使用中性能穩(wěn)定安全耐久。3.2隔熱墊式明框單元式節(jié)能幕墻設(shè)計與應(yīng)用明框單元式節(jié)能幕墻玻璃應(yīng)采用中空玻璃，石材及金屬面板應(yīng)設(shè)置保溫構(gòu)造。支承體系應(yīng)采用

8、隔熱型材。按GB5237. 6-2004第3.4的規(guī)定:隔熱型材是以隔熱材料連接鋁合金型材而制成的具有隔熱功能的復(fù)合型材。隔熱材料有PA66GM(聚酸胺“十25玻璃纖維)隔熱條，(不得使用PVC材料)及PIIR澆注隔熱材料等。有的玻璃幕墻分格較大，中空玻璃重荷載較大、并承受正負(fù)壓風(fēng)荷載的交變作用。本“節(jié)能型建筑幕墻構(gòu)造”標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計推薦性通用圖集中，經(jīng)有關(guān)專家論證推薦隔熱墊式(PA66 GE25)隔熱m材在明框幕墻節(jié)能設(shè)計中優(yōu)選使用。采用不銹鋼螺栓將壓板機(jī)械固定，即節(jié)能又安全耐久，確保建筑工程長期安全使用。隔熱墊式隔熱鋁型材可選用普通鋁型材具有經(jīng)濟(jì)性。框單元式節(jié)能幕墻設(shè)計中優(yōu)選使用。在單元組件間設(shè)

9、置0型密封膠條并涂中性硅酮密封膠封嚴(yán)，提高了水密性、氣密性、保溫節(jié)能性能，確保工程在長期使用中安全耐久、性能穩(wěn)定。(詳見圖7)4非透明幕墻節(jié)能設(shè)計分析4.1玻璃幕墻組成的非透明幕墻以常見的樓層結(jié)構(gòu)梁處非透明玻璃幕墻為例。樓層高度為3.6米，非透明部分的高度為1.2米，分格寬度1.2米。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁寬度300mm高度500mm；樓板上反梁高度300mm，寬度200mm。如圖1、圖2所示。圖1非透明幕墻分格剖面圖(層高3600，非透明幕墻部分高度1200)圖2節(jié)能的非透明玻璃幕墻構(gòu)造圖3不節(jié)能的非透明玻璃幕墻構(gòu)造以夏熱冬暖地區(qū)為例，非透明幕墻的傳熱系數(shù)要求為K1.5W/(m2?K)，玻璃選用6

10、mm鋼化玻璃，保溫棉選用40mm厚巖棉。根據(jù)民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范GB50176-93，其熱工簡化計算如下：玻璃幕墻部分熱阻（以一個分格計算）：鋁框部分面積A框=1.2×1.2-1.128×1.128=0.168m2玻璃部分面積A玻=1.128×1.128=1.272m2玻璃熱阻R玻=/=0.006/0.76=0.008(m2?K)/W鋁框熱阻R框=0.10(m2?K)/W玻璃幕墻部分（按面積加權(quán)）熱阻R1=(R玻A玻 R框A框)/(A玻 A框)=（0.008×1.272 0.10×0.168）/（1.272 0.168）=0.0187(m2?K

11、)/W（1）封閉空氣層部分熱阻（GB50176-93附表2.4）：冬季R空=0.18(m2?K)/W夏季R空=0.15(m2?K)/W（2）墻體部分熱阻：結(jié)構(gòu)梁部分熱阻R梁1=/=0.30/1.74=0.172(m2?K)/W反梁部分熱阻R梁2=/=0.20/1.74=0.115(m2?K)/W保溫棉部分熱阻R棉=/=0.04/0.050=0.800(m2?K)/W墻體部分(按面積加權(quán))熱阻R2=(R梁1A梁1 R梁2A梁2 R棉A棉)/(A梁1 A梁2 A棉)=（0.172×0.500 0.115×0.300 0.800×0.400）/（0.500 0.300

12、0.400）=0.367(m2?K)/W（3）冬季R0=Ri R1 R空 R2 Re=0.11 0.0187 0.18 0.367 0.04=0.716(m2?K)/W此非透明幕墻的傳熱系數(shù)（冬季）為：K=1/R0=1/0.716=1.397W/(m2?K)1.5W/(m2?K)（4）夏季R0=Ri R1 R空 R2 Re=0.11 0.0187 0.15 0.367 0.05=0.696(m2?K)/W此非透明幕墻的傳熱系數(shù)（夏季）為：K=1/R0=1/0.696=1.437W/(m2?K)1.5W/(m2?K)（5）由（4）（5）表明，6mm厚單層玻璃及40mm厚保溫棉的構(gòu)造能滿足夏熱冬暖

13、地區(qū)的節(jié)能要求。目前國內(nèi)生產(chǎn)的斷熱鋁門窗、幕墻，其框架部分的傳熱系數(shù)K值，大致數(shù)還停留在3w/m2k左右，與玻璃的K值不配套，其影響的問題，已在“貫徹公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)鋁門窗、幕墻技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展”一文中闡述，對這個問題的解決，已引起行業(yè)中很多人的注意。有的企業(yè)億取得成果。我們知道，從上個世紀(jì)70年代初第一次石油危機(jī)以來，歐美各國對建筑節(jié)能越來越受到重視，他們花了近30年的時間，將窗的K值從5.8w/m2k降低到1.6w/m2k。其中包括框架、玻璃和密封措施的同步相應(yīng)的降低K值。我國是鋁門窗、幕墻生產(chǎn)大國，解決這個問題需要30年嗎？！答案是肯定的,“不要”！只要認(rèn)真貫徹標(biāo)準(zhǔn)，全行業(yè)尤其是

14、企業(yè)家的重視，將會在很短時間內(nèi)解決的，因為生產(chǎn)節(jié)能窗已積累了一定經(jīng)驗。本文從原理著手，闡明保溫節(jié)能窗的開發(fā)設(shè)計，以供同行們討論參考。1加大隔熱條的寬度，以降低K值我們知道為了解決鋁門窗的保溫隔熱，采用斷熱技術(shù)，將鋁門窗的框分成三部分組成復(fù)合材料，即外部和內(nèi)部為鋁合金框和中間部分為連接內(nèi)外框的芯子，它用絕緣導(dǎo)熱率低的非金屬材料制成，一般稱為“斷熱冷橋”，它的寬度大小直接影響傳熱系數(shù)K值的高低，由下列公式即可說明清楚。K=1/（R+ Ri+Ro ）（1）R為框架的熱阻Ri為框架內(nèi)表面熱阻Ro為框架外表面熱阻由于Ri和Ro的變化波動量不起決定作用，同時要降低K值，就必須考慮增大框架的熱阻R。我們知道

15、熱阻R為構(gòu)件厚度L除以構(gòu)件的導(dǎo)熱系數(shù)由此可以得出一個結(jié)論：要提高斷熱鋁門窗、幕墻框架的熱阻R，就必須加大尼龍66隔熱條的寬度或連接內(nèi)外框芯子的厚度。在增加寬度的同時，還可以將斷熱條設(shè)計成拐彎的如圖二所示，這樣隔熱條在同樣寬度的情況下，增加了熱流的長度，也就是提高了熱阻R。2.采取多空腔的隔熱條設(shè)計，以降低K值.上述加寬隔熱條雖然是降低K值的有效措施，但只能適當(dāng)?shù)募訉挘髸斐山Y(jié)構(gòu)不緊湊，必須還要找到增加另外的措施，根據(jù)熱傳導(dǎo)原理，采取多空腔傳導(dǎo)，能提高熱阻的措施，將熱傳導(dǎo)的面設(shè)計成疊加的多空腔，其熱傳導(dǎo)內(nèi)空腔的壁與腔內(nèi)的空氣并聯(lián)并與疊加的空腔形成串聯(lián)，以提高框架的熱阻R，按上述原理二腔和三腔式隔熱條的熱阻R計算公事如下： R=1/(P /b1)×(2t/B)+(1/ Ra) ×(B-2t) /B+(P /b2)×(2t/B)+(1/ Ra) ×(B-2t) /B +(P /b3)×(2t/B)+(1/ Ra) ×(B-2t)/B（3）上式 R多腔隔熱條熱阻Ra空腔內(nèi)空氣熱阻P隔熱條導(dǎo)熱系數(shù)將新求出之熱阻R代入（1）式即可求出K值，由于鋁的導(dǎo)熱系數(shù)較大為203w/mk，計算時可忽略不計。幕墻多腔式隔熱條型材，即可按K值的需要設(shè)計寬度b的