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前言
随着建筑行业的快速发展, 当前对建筑的要求已经不局限在安全性、适用性和耐久性等基本要求的满足, 而是向着多样化、节能、环保、美观的方向发展,建筑幕墙的出现大大增加了建筑物的美感,常用的新型建筑幕墙有石材幕墙、金属板幕墙、玻璃幕墙等,其中玻璃幕墙由于美观、良好的通透性和艺术性而在现代建筑中被广泛采用,然而普通玻璃幕墙的热工性能较差, 因此受太阳辐射影响白天室内的温度很高,而晚上室内的热量又容易通过玻璃与外界环境发生热交换,从而较快的散失, 大大增加了建筑物内部空调的运行成本,因此必须发展更为先进的玻璃幕墙技术,以满足节能要求。
1 建筑玻璃幕墙节能技术现状
目前提高建筑玻璃幕墙节能性能的主要方法是采用节能玻璃,常用的有镀膜玻璃、Low-E玻璃、中空玻璃、热反射玻璃等,通过有效阻挡外界环境的辐射来达到节能的效果,也有采用断桥铝来代替铝合金, 通过将结构体系的热桥阻断的方式降低结构传热系数,有效降低室内外空气热传递,除此之外还可通过提高幕墙密闭性、较少开窗扇面积等方式来减少室内外热量交换,以上的玻璃幕墙节能技术都是属于被动设防的方式,因此节能效果极为有限。
2 新型玻璃幕墙节能技术
2 . 1 双层玻璃幕墙
双层玻璃幕墙在国外被称为主动式幕墙,是通过科学的设计达到幕墙主动节能的目的,在我国又被称为呼吸式幕墙、通风式幕墙、热通道幕墙等,简单来说,双层玻璃幕墙就是给建筑物设置两层玻璃幕墙,分别称为内层玻璃幕墙和外层玻璃幕墙,两层幕墙中间形成一个通风换气层,在外层或内层幕墙上设置通风换气口,使得空气得以在两层幕墙中间运动,根据系统的要求对内外层玻璃幕墙的材料进行科学的选择,并同时通过对通风换气口的控制以及通过调节设置在两层幕墙之间的百叶的状态来达到调节内部温度、节能的目的。按照通风换气成的运行方式不同双层玻璃幕墙的节能方式分为封闭式内循环体系通风式和敞开式外循环体系通风式两种。
2.1.1封闭式内循环体系通风式幕墙节能原理
封闭式内循环体系通风式幕墙是采用外层封闭,而内层与建筑物室内之间设置通风换气口, 并使中间通风换气层与室内的换气系统相连通,在室内通风系统开通的情况下,室内的空气就被强制输送到中间通风换气层中,从而使两层玻璃幕墙之间的温度与室温相一致,不断流动的空气阻断了与室外温度的热交换,以此达到室内恒温的节能目的。一般情况下,采用这种封闭式内循环体系通风式幕墙其两层幕墙之间相距100毫米到200毫米之间,外层幕墙采用中空玻璃并同时采用断桥铝作框, 而内层幕墙要求不高,仅采用单层玻璃即可达到效果。
2.1.2敞开式外循环体系通风式幕墙节能原理
敞开式外循环体系通风式幕墙结构与上述封闭式内循环体系相反,其外层幕墙是采用单层玻璃和一般铝合金型材组成,并开设通风换气口,其中进气口在外层幕墙一侧的底部,排气口在外层幕墙另一侧的顶端,通风换气层两侧设置进风装置和排风装置,而内层幕墙采用中空玻璃并断桥铝组成,其运行方式是:当外界环境温度比室内温度高时,进风和排风装置开启, 中间通风换气层内空气流动, 被阳光加热后的空气会逐渐上升,在中间层内顺着流动的空气被强制输送至排气口排放到外界环境中,从而降低内层幕墙外表面的温度,起到很好的隔热效果;而在室外温度低于室内温度时,通风装置关闭,两层幕墙之间的空气处于相对的静止状态, 在阳光透过外层玻璃时会由于辐射作用加热中间层的空气,这个空气缓冲层的存在可有效降低两层幕墙之间的温差,从而最大程度地维持室内的温度, 减少空调和采暖设备的使用量,达到节能的效果。
2 . 2 真空玻璃幕墙节能技术
真空玻璃幕墙是近年来发展起来的节能型玻璃幕墙,真空玻璃幕墙节能技术的核心在于使用隔热性优良的真空玻璃来替代传统玻璃作为玻璃幕墙施工的材料, 其中真空玻璃与中空玻璃有很多相似之处,如二者都是将两块平板玻璃相互叠加, 并使两块玻璃中间形成一个封闭的腔体而成,但中空玻璃两层之间是空气层, 并且两块玻璃均为普通玻璃,而真空玻璃是通过将腔体中的空气抽走使之形成一个真空的环境,其中两块玻璃中至少要有一块使用Low-E玻璃(即低辐射玻璃),由于两层玻璃之间无传热介质存在,而使其具有比中空玻璃更好的隔热性能,同时由于使用了低辐射玻璃使其具有较好的抗热辐射性能。在实际工程中,将这样经过特殊组合处理过的真空玻璃作为玻璃幕墙的主体结构,可通过Low-E玻璃的低辐射性有效降低玻璃的辐射传热,同时由于真空层内无任何传热介质,可有效降低玻璃的对流传热和传导传热,综合以上两点可使玻璃幕墙达到隔热和抗辐射的目的。真空玻璃幕墙相对于传统节能型玻璃幕墙来说其隔热和抗辐射效果更好,而相对于双层玻璃幕墙来说由于不需要任何通风设施,因此运行成本更低,更便于施工。
3 结束语
随着节能环保理念的不断深入, 玻璃幕墙的节能技术已经成为当前世界范围内研究的热点问题,在兼顾美观的前提下, 努力发展各种玻璃幕墙节能技术是人类社会可持续发展的要求,在实际工作中, 幕墙设计人员可以根据工程实际情况来选择适当的节能施工技术,综合考虑玻璃幕墙的节能效果以及工程造价问题, 使玻璃幕墙在建筑中发挥其通透性、艺术性优势的同时兼具保温隔热、通风、降噪、降辐射等特点,为人们的工作、学习和生活提供更好的服务。与此同时, 要不断利用高科技的新材料,并充分发挥设计人员的主观能动性, 不断优化设计方案,使建筑玻璃幕墙向着更节能的方向发展。
