不同玻璃组合的内呼吸玻璃幕墙热工性能比较

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1、圃“不同玻璃组合的内呼吸玻璃幕墙热工性能比较邵建涛华东建筑设计研究院有限公司摘要：本文以内呼吸玻璃幕墙为对象，比较了不同玻璃组合的呼吸玻璃幕墙热工性能。研究表明由于存在空气腔和中空玻璃，呼吸玻璃幕墙的传热系数大都满足《公共建筑节能设计标准》。内呼吸玻璃幕墙的传热系数主要受玻璃和遮阳的热工性能影响。Low—E中空玻璃和普通玻璃组成的呼吸幕墙比吸热中空玻璃和普通玻璃组成的呼吸幕墙传热系数小。内呼吸玻璃幕墙的遮阳系数受玻璃组合方式影响很大，夏季工况时，室内侧玻璃的导热系数对内呼吸幕墙的遮阳系数有很大影响；冬季工况时，室外侧玻璃的太阳辐射透过率对呼吸幕墙的遮阳系数影响很大。综合来讲，在中空玻璃

2、和普通玻璃组成的内呼吸幕墙里，中空玻璃宜放在幕墙的室内侧。关键词：内呼吸玻璃幕墙；热工性能：玻璃组合1前言玻璃幕墙作为一种建筑围护结构，以其美观、通透、结构轻盈等特点，在国内外的商业建筑和办公建筑，特别是超高层建筑中得到了广泛的应用。由于玻璃的传热系数较大．太阳辐射透过率高，从建筑节能的角度来看，玻璃幕墙特别是单层玻璃幕墙成了建筑围护结构节能的薄弱环节。为了克服传统玻璃幕墙的上述问题，在上个世纪初，人们开始在一些建筑中运用双层玻璃幕墙【l】。双层玻璃幕墙由两层玻璃加上中间的空气层和遮阳装置组成。可以利用两层玻璃间的空气层进行通风的玻璃幕墙称为呼吸幕墙，呼吸玻璃幕墙可以采用自然通风和机械

3、通风。两层玻璃间的空气腔有隔热、避风和隔声的作用，空气腔中一般有遮阳装置。呼吸幕墙和传统的单层玻璃幕墙相比，一方面通过空气夹层增加了建筑围护结构的热阻，另一方面通过通风带走一部分热量，减少了太阳得热。呼吸玻璃幕墙的传热过程比较复杂，同时存在导热、对流和辐射换热，且几种换热方式相互耦合嘲。呼吸幕墙的热工性能受玻璃材料的热工和光学性能、遮阳的热工性能、空气层的厚度、幕墙的几何尺寸、通风量等很多因素影响【3】。不同类型玻璃的热工和光学性能不同，由不同类型的玻璃组成的呼吸幕墙的热工性能也有很大差异，适用的区域范围也有很大不同。因此，研究不同玻璃组合的呼吸幕墙的热工性能对于幕墙设计和建筑节能具有

4、重要的意义。本文就不同类型玻璃组成的内呼吸玻璃幕墙的热工性能进行分析比较，并讨论其适用的范围。2呼吸幕墙热工计算方法呼吸幕墙中室内得热的方式主要有三种途径：一是太阳辐射透过幕墙直接透射到室内，造成室内得热；二是由室内外温差造成的直接传热：最后是幕墙吸收太阳辐射后通过热辐射和对流向室内放出的热量。带有遮阳装置的呼吸幕墙的传热过程如图1所示。太阳辐射照射到幕墙后，辐射热量被各层玻璃和遮阳多次吸收和反射，剩余部分直接透射到室内。各层玻璃和遮阳之间同时在不断的反射和吸收它们之间的热辐射。外层玻璃和室外空气及空腔中的空气存在对流换热，与室外和遮阳装置存在辐射换热。在两层玻璃之间的热通道内，空气和

5、遮阳或玻璃之间存在对流换热．玻璃和遮阳之间存在辐射换热，且两种传热相互耦合。内层玻璃和室内空气和空腔空气存在对流换热，同时和室内存在辐射换热。由于室内外存在温差，幕墙还存在由温差引起的传热。总之，双层呼吸玻璃幕墙的传热过程非常复杂，通常需要对传热方程组迭代求解。图1双层呼吸幕墙传热示意图2．1呼吸幕墙的太阳辐射计算呼吸幕墙是一种半透明结构，其对太阳辐射存在透射、吸收和反射作用。呼吸幕墙对太阳辐射的透射和吸收给建筑室内得热有很大影响。不同类型的玻璃对太阳辐射的透射、142013．07吸收和反射作用不同，因此，室内得热也不相同。呼吸幕墙玻璃和遮阳装置之间存在多次反射、吸收和透射，由于辐射在

6、相邻两个表面之间的反射和吸收过程类似．其传热过程满足一定的递推关系式。图2为太阳辐射透过双层幕墙的示意图。E。(n=1'2，3，4)为各层玻璃或遮阳的入射太阳辐射，B(n=1,2，3)为各层玻璃或遮阳的反射太阳辐射，单位为W／m2。其中室外侧玻璃的入射和反射太阳辐射可以用公式(1)表示：后面遮阳和玻璃的入射和反射太阳辐射也可以以此类推来求解。式中P。和"rn(n=l，2，3)为玻璃或遮阳的反射和透射率。而玻璃或遮阳表面吸收的太阳辐射可以用下面公式计算：E。ahf(1节t-x／E·(1-p,)E。；+(一r--X／而(1--p,)如(2)El妇b-(1甲广、／下I(1巾。)E一(吖l-X

7、／再1(1-p1)Eli(3)式中：E。如4和E。山广分别为室外侧玻璃室外面和临近热通道面吸收的太阳辐射量．单位为w／m：。其他表面吸收的太阳辐射值可以以此类推。通过以上对玻璃及遮阳表面的太阳辐射传热过程进行分析．可以得到呼吸幕墙外层玻璃、遮阳及内层玻璃的太阳辐射吸收比及呼吸幕墙的太阳辐射总透过率f训。图2太阳辐射穿过双层呼吸玻璃幕墙2．2呼吸幕墙的传热计算图3呼吸幕墙传热网络图如前所述．呼吸幕墙的传热过程十分复杂。为了便于分析。这里采用传热网