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非透明建筑幕墙的保温、隔热及其构造

来源:中国幕墙网收集整理  作者:班广生  日期:2013-5-10
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就建筑外围护结构的节能来讲,分为透明部分和非透明部分。建筑幕墙一般来讲,玻璃幕墙、外门窗、采光顶为透明部分幕墙。非透明幕墙是相对透明幕墙而言的,在《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)中对透明幕墙(transparent curtain wall)有明确的定义,既可见光可直接透射入室内的幕墙。 也就是说,可见光不能透过


  e是一种“三明治”保温构造,属自保温体系,此种构造多用于严寒和寒冷地区很多地区被利用,在北欧等国家多被采用。这种构造对外界日照和温度变化所带来影响的反应非常缓慢,具有突出的保温隔热效果。

  图f、g、h是非透明幕墙的围护结构构造,共同特点是具有空气间层的通气构造,即所谓通气层。其中f和h是有保温的幕墙构造。

  f 具有排出湿气、防止结露的同时,还具备突出的遮阳的效果,但不能过高期待保温的效果,多用于热带和夏季日射较强的地区;

  g有遮阳隔热效果,适合南方大部分地区;

  h兼顾了f、g 的特点,具有保温和隔热的双重效果,尤其是保温特点突出。

  以上分析看出,根据不同地区的气候条件,非透明幕墙的断热要求并不相同,见表1。单一或组合的功能要求形成不同的幕墙构造,形式主要表现在,幕墙面层的开放与否、空气层间距和水平方向的通气尺寸、防水透气膜防水隔汽膜的位置、保温层的厚度、防火的关系等等,而参数指标主要是传热系数、结露判定、墙体换气量等等。

  另外,由于非透明幕墙结构中支撑体系与建筑主体结构的有效连接均由金属连接件组成,以及保温及防火层托板等部位的导热系数远大于其它部位的导热系数,形成热流密集通道,即为热桥。当冬季采暖期间热桥内外表面温差小,内表面温度容易低于室内空气露点温度,造成幕墙结构热桥部位内表面产生结露现象;而当夏季空调期间这些部位传热过大增加空调能耗。内表面结露,会造成幕墙结构内表面材料受潮,影响室内环境。因此,应采取保温措施,减少幕墙结构热桥部位的传热损失。

  2.关于空气间层
  非透明幕墙中空气间层的存在是必然的,由此空气间层的热传递作用如何,决定了非透明幕墙的构造设计和有效性。在空气间层内,导热、对流、辐射三种传热方式并存,前面已经针对封闭式和开放式形成的空气间层的导热进行了分析,空气间层在封闭状态下,空其热阻根据空气层的厚度有所不同,规律是空间间层厚度越大,热阻值也越大,成正比关系。而开放式构造属于通风良好的空气间层,其热阻可不考虑,此时,空气间层的间层温度可取进气温度,与外界温度一致,其表面换热系数取12.0 W/(m2K)。

  因此,空气间层的传热大体上可分为空气间层内部的对流换热;及间层两侧界面间的辐射换热。这种传热情况又因各种边界条件的不同有所差异。空气间层的厚度、热流的方向、空气间层的密闭程度、两侧的表面温度、两侧的表面状态。

  空气间层的厚度影响着导热和对流,而与辐射无关。空气间层的厚度加大,则空气的对流增强,当厚度达到某种程度之后,对流增强与热阻增大的效果互相抵消。因此,当空气间层的厚度达1cm以上时,即便再增加厚度,其热阻或热导几乎不变。

  一般情况下空气间层厚度由20mm到200mm之间,热阻变化很小。一般5mm以下的空气间层内,几乎不产生对流。因此,这时没有对流换热,而只有导热和辐射换热。

  热流方向对对流影响很大。热流朝上时,它将产生所谓环形细胞状态的空气对流,其传热也最大。相反,当热流朝下时,原则上不产生对流,对房屋而言,由于边缘效应也许会产生少许对流。因此,在同一条件下,水平空气间层、热流朝下时,传热最小;垂直的空气间层则介于二者之间。

  以上均是对密闭的空气间层而言的,实际上,在施工现场制作的空气间层,密闭程度各不相同。有些空气间层竟然存有缝隙,室内外空气直接侵入,传热量必然会增大。

  关于两侧表面温度的影响,首先,空气温度越高,导热系数越大,但是对于房屋而言,空气温度的变化范围多在常温状态之下,所以,空气间层内部空气的温度差异可以略而不计。但是,当两表面温差较大时,会增强对流且使辐射换热量增大。

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