一般情况下,如果空气间层的密闭程度进一步提高,则导热与对流的传热量将会再减少,所以,一般辐射换热量约占50%或更多一些。
因为辐射换热量在空气间层的传热中所占比例较大,故当在内部使用铝箔等反射辐射效果好的材料时,空气间层的传热系数就会减小。
如果在空气层靠内一侧贴上铝箔,传热量仅为无铝箔时的70%左右。由于空气间层内贴有光泽的铝箔之后,可以防止大部分的辐射换热。在实际工程中,能保持铝箔长期不失光泽是何等的重要。但事实上,那些以透明树脂薄膜复合的铝箔,即便不使用,经数月之后,也会因表面被氧化而失效。
从分析结果得知,把铝箔贴在低温侧,与不装铝箔时相比,空气间层的室内侧温度有所提高,而靠外气侧的温度变得更低了。对此,必须引起充分注意,由于空气间层外气侧的温度降低,将会增大空气间层内部结露的可能性。
如果不设铝箔而把绝热材料置于低温侧,也就是外贴绝热材料的做法。此时,经计算只占前者的30%左右。故只要在空气间层的低温侧设绝热材料,即便不再放入有光泽的铝箔,也可以使空气间层的辐射换热量大幅度地减少。
通常为了减少辐射换热,只要采取反射绝热,或把绝热材料置于低温侧,使两侧的温差减少,均可收到良好的效果。当然,反射绝热的效果还取决于表面的光泽程度,但欲长期保持光泽又存在不少问题,所以要求反射绝热材料本身具备十分稳定的性能。
采用靠室外一侧贴绝热材料的做法的绝热措施,虽然对减少辐射换热能收到一定的效果,但却使空气间层的对流换热有所增大。因为这时空气间层的温度已近于室温,内部的空气密度相应变小,相对于室外的低温空气,便产生一个较大的上浮力。尤其对于木结构的壁板,它由地坂的缝隙处易侵入室外空气,这样,空气间层就如同烟囱的作用一样,因对流的增强而使传热量变大。因此,在寒冷地区就要在空气间层的上下端,以软质泡沫塑料或纤维类绝热材料为填塞物作成防气密封条,以确保空气间层的绝热效果。
不过,在温暖地区,空气间层内适当的通气有将室内水蒸汽排向室外的作用,从而可以防止因内部结露所造成的对内部材料的腐蚀。为此,对于选择防水膜的利弊问题,也应认真的斟酌,在后面将会专门讨论。
在空气间层的高温侧,既靠近室内侧内贴绝热材料的情况下,把这种情况与前述的情况相比,辐射换热量只为前者的30%左右,且空气间层的空气温度与室外温度的差值减少,从而使得烟囱效用相应减少了许多。
基于这一观点,原则上可以认为,在空气间层的高温侧设绝热材料的效果为好。
另外,如前所述,通过间层的辐射换热量,与间层表面材料的辐射性能(黑度或辐射系数)和间层的平均温度有关。在南方的大部分需要遮阳和北方夏季需要遮阳的建筑,当采用隔热为主的幕墙构造时,既外层以阻挡日射热量进入室内为。如此,幕墙面层材料的辐射量较大时,如混凝土装饰板、深色石材、锈面石材、陶土板、非光面磁板等,由表5.2—7中看出,有较高的吸收系数、辐射系数和发射率,如此对热辐射高吸收高发射的材料,对幕墙内侧的空气间层的温度有重要影响,当期间的温度不能有效释放时,加大了墙体隔热的压力,对节能也是不利的。
因此,对于遮阳为主的建筑或夏季的白天,因热流方向恰与冬季相反,把绝热材料布置在高温侧,即布置在空气间层的室外侧起到隔热的作用,就能够取得明显的效果。
这样,对空气间层传热影响最大的首先是空气间层的密闭程度;其次是热流方向;两侧温差;有无绝热材料及其布置位置;以及形成空气间层的材料的性质、辐射率以及空气间层的厚度等等。
3. 关于构造传热
房屋围护结构时刻受到室内外的热作用,不断有热量通过围护结构传进或传出。在冬季,室内温度高于室外温度,热量由室内传向室外;在夏季则正好相反,热量主要由室外传向室内。通过围护结构的传热要经过三个过程。
表面吸热——内表面从室内吸热(冬季),或外表面从室外空间吸热(夏季);
结构本身传热——热量由高温表面传向低温表面;
表面放热——外表面向室外空间散发热量(冬季),或内表面向室内散热(夏季)。
严格地说,每一传热过程都是三种基本传热方式的综合过程。
表面吸热和放热的机理是相同的,故一般总称为“表面换热”。在表面换热过程中,既有表面与周围空气之间的对流与导热,又有表面与其他表面之间的辐射传热。见表3。
在结构本身的传热过程中,实体材料层以导热为主,空气层一般以辐射传热为主。由于非透明幕墙构造中空气层的必然存在,空气层的传热不容忽视。根据幕墙的封闭和开放式两种构造,空气层也大致分为封闭式空气间层和开放式空气间层。后面将重点说明。通风良好的空气间层,其热阻可不考虑。这种空气间层的间层温度可取进气温度,表面换热系数可取12.0 W/(m2K)。空气间层的传热系数可由表4选取。
当然,即使是实体结构,也因大多数建筑材料都含有或多或少的孔隙,孔隙中的传热则又包括三种基本传热方式,特别是那些孔隙较多的轻质材料,这些材料构成了目前幕墙保温的主要材料。表5 为部分建筑材料热物理性能参数。
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