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1、玻璃幕墙建筑节能技术分析及其经济评价发布日期：2007-12-17摘要:提出了玻璃幕墙建筑节能的设计原则,分析了铝型材的热工设计,对单层玻璃与中空玻璃的传热系数进行了比较,并对幕墙建筑节能进行了经济评价,指出:幕墙的建筑节能设计十分重要;在幕墙使用期内,用于节能的投资完全可以收回,且可创造良好的经济效益和社会效益;采用断热幕墙的结构形式是幕墙建筑节能的最有效途径。关键词:玻璃幕墙建筑;建筑节能;断热幕墙;经济评价熊建明（方大集团股份有限公司,深圳５１８０５５）玻璃幕墙（以下简称“幕墙”）是现代化建筑的主要外围护结构之一,其节能已成为我国建筑
2、节能的重要一环。本文就幕墙的节能进行技术分析、计算,对节能效果进行经济评价。１幕墙建筑节能的设计原则我国幅员辽阔,当北方还是冰天雪地的时候,南方已是春暖花开的季节。本文提出下列措施,作为幕墙建筑节能的设计原则:（１）严寒地区、寒冷地区和温和地区的幕墙,要进行冬季的保温设计,夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的幕墙,要进行夏季的隔热设计。（２）我国目前尚没有专门的幕墙热工设计标准或规范,幕墙热工设计依据国家现行的外墙和窗户热工设计的有关标准、规范和参考国外的有关热工设计规程。（３）进行幕墙热工设计时,必须对其复杂的传热过程和传热方式进行分析和研究。幕
3、墙的传热过程大致有３种途径:①幕墙外表面与周围空气和外界环境间的换热:外表面与周围空气间的对流换热,外表面与外界环境间的辐射换热,外表面与空间的各种长波（如电磁波、红外线等产生的长波）辐射换热;②幕墙内表面与室内空气和室内环境间的换热:内表面与室内空气间的对流换热,内表面与室内环境间的辐射换热;③幕墙和金属框格的传热:通过单层玻璃的热流传热,通过金属框格传热,通过玻璃的镀膜层减少辐射换热。（４）幕墙的传热系数由建筑物的外形和所处地区的气候条件、型材的传热系数和玻璃的传热系数等综合确定。２铝型材的热工设计型材是幕墙的主要受力构件。目前,幕墙绝
4、大部分采用铝型材和彩板型材。本文以铝型材为例进行热工分析和计算。２．１铝型材的热绝缘系数计算根据《民用建筑热工设计规范》（以下简称《热工规范》）规定,铝型材的热绝缘系数Ｒ为:Ｒ＝δ／λ式中:Ｒ-材料层的热绝缘系数（ｍ２·Ｋ／Ｗ）;δ-材料层的厚度（ｍ）;λ-材料的导热系数〔取２０３Ｗ／（ｍ·Ｋ）〕。设一根矩形实心铝型材,厚度为１００ｍｍ,其热绝缘系数Ｒ为:Ｒ＝０．０００５ｍ２·Ｋ／Ｗ上述计算结果没有考虑实际工程中所采用的是空心铝型材。而厚度为１００ｍｍ厚的矩形空心铝型材,两边的壁厚一般分别为１２ｍｍ,空心铝型材实际可导热的厚度仅为两边的壁厚
5、部分（共２４ｍｍ）。实心铝型材与空心铝型材的热绝缘系数比例为１００∶２４,空心铝型材的热绝缘系数Ｒ为:Ｒ＝０．００２ｍ２·Ｋ／Ｗ２．２铝型材的传热热绝缘系数计算根据《热工规范》,铝型材的传热热绝缘系数Ｒ０为:Ｒ０＝Ｒｉ+Ｒ+Ｒｅ式中:Ｒｉ-铝型材内表面换热热绝缘系数（取０．１１ｍ２·Ｋ／Ｗ）（下同）;Ｒｅ-铝型材外表面换热热绝缘系数（取０．０４ｍ２·Ｋ／Ｗ）（下同）;Ｒ-铝型材热绝缘系数（取０．００２ｍ２·Ｋ／Ｗ）。Ｒ０＝０．１１+０．０４+０．００２＝０．１５２ｍ２·Ｋ／Ｗ２．３铝型材的传热系数计算根据《热工规范》,铝型材的传热系数Ｋ０为
6、:Ｋ０＝１／Ｒ０式中:Ｒ０-铝型材的传热热绝缘系数,取０．１５２ｍ２·Ｋ／Ｗ。Ｋ０＝１／０．１５２＝６．５８Ｗ／（ｍ２·Ｋ）上式得出的计算结果是无断热铝型材的基本传热系数,这与《热工规范》表４．４．１中单层窗户的传热系数６．４Ｗ／（ｍ２·Ｋ）基本相同。２．４断热铝型材的基本设计要求断热铝型材亦称隔热铝型材或绝热铝型材,由铝与塑料（或其它隔热材料）复合而成,其中间塑料隔热层主要生产工艺有嵌入式、挤压式和填充式等。（１） 断热铝型材的传热过程十分复杂,传热系数很难计算,一般只有通过检测获得数据。参照ＤＩＮ４１０８《高层建筑的
7、隔热》（１９８１．８）（下称“ＤＩＮ４１０８规程”）规定,断热铝型材的基本传热系数Ｋ０不大于３．５Ｗ／（ｍ２·Ｋ）。（２） 断热铝型材的中间塑料层的最小厚度,按ＤＩＮ４１０８规程规定,最小应为７ｍｍ。（３） 断热铝型材的中间塑料层的设计,必须满足型材的整体强度和刚度的要求。３幕墙玻璃传热系数的比较严寒地区和寒冷地区的冬季,由于单层玻璃幕墙（下称“单玻幕墙”）的传热系数较大,导致室温降低,并且很容易在幕墙的内表面形成蒸气水珠和产生结冰现象。为了有效地改善上述地区幕墙的传热系数,采用断热铝中空玻璃幕墙（下
8、称“断热幕墙”）是重要的措施之一。ＤＩＮ４１０８规程规定,断热幕墙的传热系数Ｋ０不大于３．５Ｗ／（ｍ２·Ｋ）。玻璃的传热系数依据《热工规范》计算。３．１单层玻璃（８ｍｍ）的传热系
