幕墙技术开启腔节能设计原理

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1、开启腔节能设计原理（中国建筑科学研究院姜仁，100044）【摘要】本文总结了铝合金节能门窗型材固定腔、开启腔的节能设计经验，对各道密封线的进行了剖析、命名，总结了密封线的设计要领。本文还对幕墙的固定腔和开启腔节能设计提出建议，介绍了国外成功的设计案例。本文对建筑幕墙的节能设计具有参考价值。关键字：幕墙节能设计1前言能量的传递有三种途径：辐射、热传导和对流。作为建筑围护结构，门窗幕墙必须同阻止这三种热量传递途径才能达到节能的最佳效果。辐射传热是能量通过射线以辐射的形式进行的传递，包括可见光、红外线和紫外线等。在门窗幕墙领域，可以通过透明材

2、料如玻璃的设计达到节能要求。设计通常采用单银或双银LOW-E中空玻璃来降低通过玻璃的辐射，如果建筑许可，还可以通过遮阳等手段进行节能设计，阻止热量通过辐射的形式进行传播。热传导是通过物体分子的运动带动能量进行传递。在门窗幕墙领域，通过设置隔热条降低型材的传热，通过中空玻璃的空气层降低热量在透明材料中的传导，暖边技术能够降低玻璃组件边缘的传热导等。对流是在围护结构两侧存在温度差，造成热量从高温端向低温端运动的一种传递。常用节能方法有：在固定腔设置隔热屏障，通过EPDM胶条、尼龙66隔热条、泡沫条以及填充一些发泡材料等，组织固定腔内的对流；

3、透明材料则可采用真空玻璃等，达到阻止对流的最佳效果。目前，型材隔热技术、玻璃隔热技术已经比较成熟，解决了门窗幕墙节能设计的主要问题。至于固定腔、开启腔的设计，铝合金节能门窗已经经过几代的产品技术的改善，达到较高的技术水平；幕墙固定腔的设计已经不断完善，基本能够满足节能要求，但是幕墙开启腔的设计还基本停留在原始设计阶段，绝大部分仍然采用单等压腔构造，没用多大的进步。其原因可能是：一方面研究、设计人员重视程度不够，认为开启部分，所占比例较少，对幕墙的节能影响不大，放弃对开启腔高标准要求；另一方面可能是技术方面实现较难，通常幕墙的开启扇面积较

4、大、重量大，对五金件的要求高，因此在型材断面设计时难度也大，并且幕墙的开启方式和门窗有较大不同，不能直接套用相同的设计构造。本文试图通过对铝合金门窗节能构造进行剖析，寻找与幕墙设计有共性的规律，以便改善幕墙固定腔和开启腔的节能设计，最终提高建筑幕墙节能设计水平。2各道密封线的命名与作用为了叙述和设计方便，对铝合金节能门窗、铝合金幕墙的固定腔、开启腔的各密封线进行统一命名。根据其构造位置、功能作用，从外到内分别为：尘密线、水密线、热密线和气密线。（1）尘密线。通常设置在最外侧，阻止灰尘进入型材的墙体，在空气洁净度不高的环境中，应设置这道密

5、封线，主要用于单元式铝合金幕墙。（2）水密线。一般设置在室外，承担阻水、批水作用，是完成“雨幕原理”的第一步，形成建筑外的水和围护结构间的一个屏障。一般情况下，水密性不能够全部封闭，应当设置适当的开口，以便在其后部实现等压腔，并能将进入等压腔的水顺利排出腔外。（3）热密线。热密线是阻止热量传递的一条密封线，也可以叫做“等温线”。构造上通过EPDM胶条、隔热条和发泡材料等实现，将等压腔（固定腔、开启腔）分割成内外两个腔体。在需要保温的地区，外腔为冷腔，内腔为热腔；在需要隔热的地区正好相反，外腔为热腔，内腔为冷腔。因此为了达到更好的隔热效果

6、，腔体采用“冷热腔”（也可称做“双腔”）隔热，有效避免了腔体内冷端型材和热端型材间的对流传热，使幕墙或门窗的中空玻璃、隔热条、热密线，再到隔热条能够形成一条连续的等温线，较好实现隔热作用。热密线还可以提高腔体的气密性和水密性。（4）气密线。是最后一道防线，尤其是水、空气不能透过，应当在四周形成闭合。因此也是最重要的一条线。气密线一般设置在最内侧。3铝合金节能门窗的节能设计未采用隔热型材的铝合金门窗，已经淡出门窗市场。凭借高超隔热型材技术、腔体隔热设计技术，铝合金门窗夺回一度失去的市场份额。与未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材和玻璃钢相比，

7、铝合金型材更具加工性、可塑性，并可以回收利用，实现可持续发展。因此应更加深入的研究铝合金门窗和幕墙的节能技术，以便提高围护结构的整体性能。3.1门窗固定腔和开启腔固定腔体通常采用三道线：气密线、热密线和水密线，见图1。热密线可以采用多道密封，利用隔热条胶条搭接、泡沫条封堵等措施实现。在开启腔，由于需要开启操作，一般采用隔热条和胶条搭接形成热密线。在开启腔采用多道热密线可能会导致关闭力增加，设计时应予以取舍。图1铝合金节能门窗腔体节能设计（资料提供：沈阳正典）3.2开启腔节能设计的发展门窗隔热型材的发展经过四个阶段：第一阶段，单腔隔热，等

8、压腔内外型材可以通过对流传热；第二阶段，I形隔热条和鸭嘴形胶条配合，鸭嘴形胶条和铝合金型材搭接，这个阶段也是“冷热腔”隔热，有时会采用两道热密线，但是热密线存在热桥，不能完全实现隔热。采用多道热密线构造，也