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)能進行技術分析、計算，對節(jié)能效果進行經(jīng)濟評價。

1、幕墻建筑節(jié)能的設計原則

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)能的設計原則：(1)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計。(2)我國目前尚沒有專門的幕墻熱工設計標準或規(guī)范，幕墻熱工設計依據(jù)國家現(xiàn)行的外墻和窗戶熱工設計的有關標準、規(guī)范和參考國外的有關熱工設計規(guī)程。(3)進行幕墻熱工設計時，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3種途徑：①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長波(如電磁波、紅外線等產(chǎn)生的長波)輻射換熱;②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;③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。(4)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。

2、鋁型材的熱工設計

型材是幕墻的主要受力構件。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。

2.1 鋁型材的熱絕緣系數(shù)計算

根據(jù)《民用建筑熱工設計規(guī)范》(以下簡稱《熱工規(guī)范》)規(guī)定，鋁型材的熱絕緣系數(shù)R為：R=δ/λ式中：R-材料層的熱絕緣系數(shù)(m2·K/W);δ-材料層的厚度(m);λ-材料的導熱系數(shù)〔取203W/(m·K)〕。設一根矩形實心鋁型材，厚度為100mm，其熱絕緣系數(shù)R為：R=0。0005m2·K/W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100mm厚的矩形空心鋁型材，兩邊的壁厚一般分別為12mm，空心鋁型材實際可導熱的厚度僅為兩邊的壁厚部分(共24mm)。實心鋁型材與空心鋁型材的熱絕緣系數(shù)比例為100∶24，空心鋁型材的熱絕緣系數(shù)R為：R=0。002m2·K/W

2.4 斷熱鋁型材的基本設計要求

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。

(1)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DIN4108《高層建筑的隔熱》(1981。8)(下稱“DIN4108規(guī)程”)規(guī)定，斷熱鋁型材的基本傳熱系數(shù)K0不大于3。5W/(m2·K)。

(2) 斷熱鋁型材的中間塑料層的較小厚度，按DIN4108規(guī)程規(guī)定，較小應為7mm。

(3) 斷熱鋁型材的中間塑料層的設計，必須滿足型材的整體強度和剛度的要求。

3、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。DIN4108規(guī)程規(guī)定，斷熱幕墻的傳熱系數(shù)K0不大于3。5W/(m2·K)。玻璃的傳熱系數(shù)依據(jù)《熱工規(guī)范》計算。

3.1 單層玻璃(8mm)的傳熱系數(shù)計算

(1) 單層玻璃的熱絕緣系數(shù)：R=0。011m2·K/W

(2) 單層玻璃的傳熱熱絕緣系數(shù)：R0=Ri+R+Re=0。11+0。011+。0。4=0。161m2·K/W

(3) 單層玻璃的傳熱系數(shù)K0為：K0=1/R0=6。21W/(m2·K)

3.2 中空玻璃(8+10+6)的傳熱系數(shù)計算

(1)中空玻璃的熱絕緣系數(shù)R為：R=R1+Ra+R2=0.159m2·K/W式中：R1-外層玻璃熱絕緣系數(shù)(取0.011m2·K/W);R2-內(nèi)層玻璃熱絕緣系數(shù)(取0.008m2·K/W);Ra-冬季一般空氣層熱絕緣系數(shù)(取0.14m2·K/W);

(2)中空玻璃的傳熱熱絕緣系數(shù)R0為：R0=Ri+R+Re=0.11+0.159+0.04=0.309m2·K/W(3)中空玻璃的傳熱系數(shù)K0為：K0=1/R0=3.24W/(m2·K)

3.3 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48%，說明中空玻璃的節(jié)能效果遠遠大于單層玻璃。

4 .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。

5、結(jié)論

(1)幕墻是我國近20年來發(fā)展起來的集新技術、新材料和新結(jié)構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10%的速度繼續(xù)增長。因此，幕墻的建筑節(jié)能設計十分重要。

(2)根據(jù)本文的技術分析、計算以及建筑節(jié)能經(jīng)濟效益的評價，幕墻的建筑節(jié)能工作對建筑投資者、對社會都是十分有利的，用于建筑節(jié)能的投資完全可以收回，并能在幕墻的使用期內(nèi)給投資者創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

(3) 采用斷熱幕墻的結(jié)構形式是幕墻建筑節(jié)能的較有效的途徑。

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