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节能玻璃范文1
关键词:玻璃幕墙;节能;传热方式;新趋势
中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
引言
随着建筑技术的飞跃发张,玻璃幕墙在建筑物中的应用越来越多,玻璃幕墙逐步成为现代建筑,尤其是现代城市建筑的象征。它不仅具有轻巧、活泼、灵动、时尚的外观,还能能改变传统建筑沉闷、凝重的外立面格调。它的透光性能营造出较明亮的室内环境,达到建筑内外空间交融的效果。但是由于玻璃幕墙的上述特点造成了室内外环境容易发生能量交换,从而达不到良好的节能效果。玻璃幕墙作为建筑护结构, 是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位,是传统墙体热损失5倍多,幕墙的能耗约占整个建筑能耗的40%左右,故幕墙的节能有极其重要的地位,如何提高玻璃幕墙的节能性能成了建筑界和建筑幕墙行业亟待解决的实际问题。因此如何控制玻璃幕墙的热交换是建筑物是否达到节能环保标准的重要措施之一。
玻璃幕墙及其传热过程
玻璃幕墙是垂直向布置的,它是承受水平风荷载为主的护或者装饰性结构,它一般是由支撑结构体系和玻璃面板组成、可以有一定位移能力、将荷载传递给主体结构但是不承担主体结构所受的荷载。
对玻璃幕墙复杂的传热过程和传热方式进行分析和研究,是进行幕墙热工设计的前提。玻璃幕墙的传热过程主要有三种途径:一是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;二是玻璃和铝合金金属框格的传热: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;三是玻璃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,外表面和外界环境间的辐射换热,外表面和空间的电磁波、红外线辐射换热。其热传导方式主要就是传导、对流和辐射三种,而节能玻璃幕墙则应从上述三种途径加以综合考虑。
玻璃幕墙节能的主要措施和方法
目前玻璃幕墙节能的主要措施有: 阻止热传导(如设置断热桥等);降低结构传热系数(如热反射玻璃、低辐射镀膜玻璃、中空玻璃等新型玻璃);降低空气渗透热损失、减少开启窗扇面积、提高气密性等;最新玻璃幕墙节能地有效措施式是双层幕墙。
3.1 玻璃的选用
对于建筑物外窗及玻璃幕墙来说, 由于玻璃的面积占据立面的绝大部分, 可以参与热交换的面积较大,因此玻璃是窗、幕墙节能的关键。
关于阳光辐射控制玻璃,这类技术通过改变玻璃的光学特性来实现对太阳能辐射的选择性屏蔽从而达到环保节能效果。关于透过率可调玻璃,它随环境改变自身的透过特性,实现对太阳辐射能量的有效控制。根据玻璃特性改变的机理不同,这种可调玻璃又可分为热致变色玻璃、电致变色玻璃和光致变色玻璃。热致变色就是玻璃随着温度升高而透过率降低,电致变色则是当有电流通过的时候玻璃透过率降低, 光致变色就是玻璃随光强增大而透过率降低, 以上过程均是可逆的。这其中,电致变色玻璃和光致变色玻璃尤为引起幕墙行业人士的关注,尤其是电致变色玻璃由于可以人为控制其改变的过程和程度,已经在幕墙工程上得到实验性的应用。
关于光谱选择透过性玻璃: 也就是所谓的Low-E玻璃、热反射玻璃等技术的延伸,它就是通过在玻璃表面覆盖一层或者几层特殊材料涂层,使得玻璃对不同波长的太阳辐射或热辐射具有不同的透过率。该技术能使得太阳辐射中的可见光成分最大量的通过,同时阻挡具有较高热量的紫外、红外线的成分,最大限度的利用自然光照亮室内,又把辐射的热能阻挡在室外, 于是从采光和制冷两方面同时起到了节能效果。也可以使用它相反的特性,阻挡可见光透过热量,从而适用于高纬度地区以消除进入室内的眩光,同时能有效地利用太阳辐射热来加热室内空气。
3.2 玻璃隔热的技术
在中空玻璃技术的基础上,一些新型的隔热玻璃不断出现主要有惰性气体隔热玻璃、真空隔热玻璃、凝胶隔热玻璃。
惰性气体隔热玻璃,在中空玻璃的空腔内充入惰性气体, 可以得到更高隔热性能的玻璃。目前国外已经出现了充氪气的三层中空玻璃,结合Low-E 技术,它的传热系数可以达到0.7W/(m2・K)。
将中空玻璃空腔里的空气抽走,消除掉空腔内部的对流和传导传热,可以获得更好的隔热效果。称为真空玻璃,这种玻璃的空腔很窄,两层玻璃之间用一些均匀分布的支柱分开。通过附加Low-E涂层改善辐射特性, 真空隔热玻璃的传热系数可以达到0.5W/(m2・K)。其优点是具有厚度大、重量轻的优点,但生产工艺较为复杂,中间小立柱的存在也影响了它的外观,在一定程度上限制了在幕墙、门窗上广泛的应用。
关于凝胶隔热玻璃,凝胶是一种多孔性的硅酸盐凝胶,95%(体积比)为空气。由于它内部的气泡十分细小(小于20mm), 所以具有良好的隔热性能, 同时又不会阻挡、折射光线(颗粒远小于可见光波长), 具有均匀透光的外观。把这种气凝胶注入中空玻璃的空腔, 可以得到传热系数小于0.7W/(m2・K)的隔热玻璃组件。该种气凝胶物质长时间使用后的沉降现象是目前限制它大范围商业应用的主要因素。
3.3铝合金型材选用
不同材料的窗框对外窗(含采光顶、玻璃幕墙)的传热系数影响较大,不容忽视,木窗框、塑料窗框等因材料本身的传热系数较小,对外窗的传热系数影响不大。但是钢窗框、铝合金窗框等材料本身的导热系数很大,形成的热桥对外窗的传热系数影响较大,必须采用断桥的处理。铝合金断桥处理做法有很多种,材料也不同,如聚氨酯(PU)、聚酰胺(PA)断热条等,对保温性能要求高的外窗应选择断桥效果好的铝型材。
3.4提高结构框架的节能保温性能
对于构成玻璃幕墙结构框架的铝合金型材,我们采用的是所谓的“断桥隔热”技术。断桥隔热式铝塑复合窗的原理是利用塑料型材将室内外两层铝合金既隔开又紧密连接成一个整体,既在内外两层铝合金型材间填入保温复合材料,构成一种新的隔热型铝型材,用这种型材做门窗,其隔热性与塑钢窗在同一个等级―国标级,彻底解决了铝合金传导散热快、不符合节能要求的致命问题,保温性好,且其隔音性、水密性、气密性好比一般的铝合金型材都具有很大的改良。
3.5 双层幕墙的设计
双层幕墙比单层幕墙在建筑能耗方面对比较低,是幕墙企业近年提倡的新领域。随着节能环保理念的不断深入人心,双层通风幕墙作为一项新兴技术产品,其良好的环保、节能性能,以及新颖的构造给建筑外装饰带来的更多变化。双层幕墙的缺点:一次性投资太大。双层幕墙分为:外循环式双层幕墙、内循环式双层幕墙、综合内外循环的双层幕墙。
外层幕墙采用单层玻璃,在其下部有进风口,上部有排风口。内层幕墙采用中空玻璃、隔热型材,且设有可开启的窗或门。它无需专用机械设备,完全靠自然通风将太阳辐射热,经通道上排风口排出室外。从而节约能源和机械运行维修费用。夏季开启上下通风口,进行自然排风降温。冬季关闭上下通风口,利用太阳辐射热经开启的门或窗进入室内,可利用热能和减少室内热能的损失。内循环式双层幕墙,外层幕墙采用中空玻璃、隔热型材形成封闭状态。内层幕墙采用单层玻璃或单层铝合金门窗,成可开启状态。利用机械通风,空气从楼板或地下的风口进入通道,经上部排风口进入顶棚流动。由于进风为室内空气,所以通道内空气温度与室内温度基本相同,因此可节省采暖与制冷的能源,对采暖地区更为有利。由于内通风需要机械设备和光电控制百叶卷帘或遮阳系统,因此有较高的技术要求和费用。关于综合内外循环的双层幕墙,并不仅仅拘泥于内循环或外循环的单一循环方式,应具有更加灵活的对外界天气、气候状况的灵活适应性。例如对夏季和冬季具有更好的兼顾性,并且减少了对其他系统(如新风系统、制冷系统等)的依赖性,有利于提高综合节能效果。通道设置一般只作通风用,其宽度为100~300mm。有检修、清洗要求时,其宽度为500~900mm。当作休息、观景、散步时其宽度为>900mm,并设有格栅。
玻璃幕墙节能发展新趋势
随着新型节能玻璃、太阳能利用、新型保温材料等新技术的发展,玻璃幕墙的节能思想正逐渐从被动设防向主动利用能源转变.在开发新型幕墙结构方面进行了很多有益的探索,将新技术、新能源引入到新建筑及既有建筑的改造中,取得了显著的节能效果。运用建筑绿化方法引入生态技术是玻璃幕墙节能发展的新趋势。同时绿色节能玻璃幕墙,太阳能作为一种随处可见的能源, 它的潜在利用价值可以说是无限的。如何有效的把清洁太阳能转化成可利用的能源,成为广大科技工作者努力研究的方向。
结论
本文针对玻璃幕墙节能的具体措施和方法进行了研究,玻璃幕墙应该追求设计功能的主动性和积极性,变被动设防为主动利用能源的设计思想。节能玻璃的选择只是建筑节能工作中的一部分,而真正的建筑设计上应全面考虑,包括门窗型材的轻型、气密性、隔热、安全性等。综合运用热能、光能、电能的智能玻璃幕墙是最理想的发展方向。
参考文献:
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[2] 王强,黄义龙,曹芹.双层玻璃幕墙节能效果实验研究[J]. 新型建筑材料,2006(7):70-72.
[3] 涂逢祥.节能窗技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.
节能玻璃范文2
关键词:玻璃幕墙;节能技术
Abstract: the glass curtain wall is a kind of common building palisade structure widely used in high-rise buildings. This paper briefly introduces the glass curtain wall energy saving technology and development trend.
Keywords: glass curtain wall; Energy saving technology
中图分类号:TE08文献标识码:A文章编号:
玻璃幕墙由支撑结构体系与玻璃面板组成的、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑护结构或装饰性结构。
玻璃幕墙轻巧美观、外观简洁、通透明亮、富有时代感,改变了传统建筑沉闷、凝重的外立面格调,给人一种全新的现代时尚的感觉。它的透光性能营造出较明亮的室内环境,克服了传统墙体厚重、隔光的缺点,达到建筑内外空间交融的效果。但也造成了室内外环境容易发生能量交换,从而达不到较好的节能效果。
玻璃幕墙作为建筑围护结构,可以减少钢筋、混凝土及砖砌体的使用量,这对于减少高耗能建材使用所达到的节约能源、资源有很大的帮助。但玻璃幕墙作为建筑围护结构,其保温、隔热性能均远不及传统墙体,是传统墙体热损失的5~6倍。幕墙的能耗约占整个建筑能耗的40%左右,因此幕墙节能在建筑节能中有极其重要的地位。
普通玻璃幕墙是由平板玻璃形成的“单层皮”玻璃幕墙。平板玻璃对可见光和长波辐射的反射有限。由于玻璃的通透性,夏日阳光直射到室内,产生温室效应,造成室内过热,增加空调能耗。冬季,单层玻璃的保温性能较差,热损失较大。可见,由单一材料形成的传统玻璃幕墙无法满足冬季保温和夏季防热、隔热的要求,缺乏气候适应性,不能满足建筑节能的要求,需加以改进。通常的做法是减少玻璃幕墙的使用面积、调整建筑方位、选择合理的玻璃幕墙材料、采用不同形式的遮阳及安装时增强其密封性等。
1玻璃幕墙节能技术
1.1减少玻璃幕墙的使用面积
玻璃幕墙使用面积的减少,在夏日可降低热透射量,使室内不至于过热,降低空调的能耗;冬季则可减少热交换量,从而降低由于玻璃的保温性能差造成的热损失。目前在幕墙的设计使用当中,为了追求立面上的效果,减少幕墙的使用面积并不是一个好的选择。
1.2调整玻璃幕墙建筑方位
建筑方位的设计也是建筑幕墙节能要素之一。建筑物的朝向应该考虑日照、采光、通风、遮阳等要求。坐北朝南的朝向是我国许多地区的合理朝向,但朝向的选择是因地域气候、周围环境、建筑需求而改变的,不可一概而论。在城市房屋建筑设计中,建筑方位的选择往往由于城市布局规划等原因不能按最佳朝向,但可以通过调整建筑布局来获得相对合理的方位。
1.3选择合理的玻璃幕墙材料
由于玻璃表面换热性强,热透射率高所产生的室内温度过高,除了减少玻璃幕墙的使用面积和幕墙建筑方位的设计外,还可以选择合理的玻璃幕墙材料。太阳辐射的特点是:可见光波长短,热量小;红外线波长长,热量大。所以玻璃材料应尽量让短波可见光透射而让长波辐射热反射出去,这样在减少夏季空调负荷的同时又不至于降低采光效率。如采用镀膜玻璃、中空玻璃等玻璃处理技术以减少太阳透过玻璃的直接辐射。还可以采用铝塑复合材料、断热桥型材等高热阻材料应用技术,其隔热保温措施原理比较简单,使玻璃幕墙结构的传热系数大大降低。
1.3.1采用镀膜玻璃
镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜。镀膜玻璃改变了玻璃的光学性能,对于可见光有适当的透射率,对红外线有较高的反射率,对紫外线有较高吸收率,具有良好的隔热性能,从而改善了玻璃的传热特性,减少了热交换,降低了建筑能耗。镀膜玻璃按产品的不同特性,可分为热反射玻璃、低辐射玻璃(Low-E玻璃)、导电膜玻璃等。
1.3.2采用中空玻璃
中空玻璃是由两片或两片以上的平行玻璃板,以内部注满专用干燥剂的隔框隔出一定宽度的空间,使用高强度密封胶沿着玻璃的四周边部粘合而成的玻璃组件,若在中空玻璃中充满惰性气体,从而减少热交换,将进一步增大中空玻璃的热阻,起到保温隔热作用。或不充入惰性气体,让空气自由流动进行通风,中空玻璃相对于单层玻璃同时又具有较好的热绝缘性能。既能自由通风又能起到较好的保温隔热作用。与普通玻璃相比,中空玻璃幕墙大体能够减少20%~25%的能耗。中空玻璃若采用热反射镀膜玻璃或低发射率玻璃组成中空玻璃,更可以显著提高玻璃幕墙的保温隔热性能,同时,中空玻璃还具有隔声性能优良的特点。
1.3.3采用真空玻璃
真空玻璃幕墙是指将两块平板四周闭合,中间形成0.1㎜~0.2㎜的缝隙,将缝隙中的空气抽空,两层玻璃之间形成真空。真空玻璃幕墙一般至少有一片低辐射玻璃。玻璃热传递通常有对流、传导和辐射三种方式。根据研究,对流传热递约占总传递热量的70%以上。因此,如果能够有效地降低窗间气体的自然对流,对提高玻璃幕墙的绝热性能有极大的帮助。真空玻璃中间是真空层,使对流传热和传导传热的影响大大减弱,能够大幅度降低辐射传热。
1.3.4采用薄膜型热反射材料贴膜玻璃
薄膜型热反射材料是一种新型功能复合材料,它不仅能反射较宽频带的红外线,还具有较高的可见光透射率,由于在透明的PET、PC薄膜上形成晶态组分和界面组分的金属膜,因而它具有高反射率、高透射率和选择性透光特性。例如可见光透射率高达70%以上,而对太阳光全光谱不同波长反射率在75%以上,在3㎜厚普通玻璃上贴一层隔热膜片后,太阳热辐射透过减少82.5%,在建筑上有极为广泛的应用前景,是一种良好的节能材料。
1.3.5采用隔热型材
隔热断桥铝型材原理是利用塑料型材将室内外两层铝合金既隔开又紧密连接成一个整体,构成一种新的隔热型的铝型材,其保温性好、隔音性好、气密性好、水密性好、防火性好,彻底解决了铝合金传导散热快、不符合节能要求的致命问题。
另外,隐框玻璃幕墙的铝合金框架不直接参与传递室内外热量,可采用普通铝型材。明框玻璃幕墙的铝合金框架参与室内外热量的传递,因此应采用隔热断桥铝型材,消除铝型材的冷桥效应。点支式玻璃幕墙爪件应采用隔热爪件。
1.4采用玻璃幕墙遮阳技术
玻璃幕墙可以通过选择合理的玻璃材质来影响太阳光的辐射,但是采用遮阳技术远比改变玻璃材质的效果大。在玻璃幕墙上设置遮阳系统,可以最大限度减少阳光的直接照射,避免产生眩光、改善室内环境气候等功能,同时也对室内的采光、通风带来不同层次的影响。
玻璃幕墙遮阳可通过安装遮阳板、遮阳百叶、花格、卷帘、窗帘等进行遮阳和采光的协调。
1.5提高玻璃幕墙的气密性能
1.5.1玻璃面板四周应采用弹性好、抗老化、性能稳定的密封条或注密封胶密封。
节能玻璃范文3
一
建筑节能在整个节能工作中占有极其重要的地位。我们知道建筑能耗在社会整个能源消耗中占到30以上,建筑节能工作的好坏直接影响到整个节能工作。非凡是现有的许多大型公共建筑,数量非凡巨大,能耗非凡严重。目前,中国每年竣工的各类建筑的建筑面积约为20亿平方米,其中公共建筑约为4亿平方米。
年初,建设部、国家发展改革委员会、财政部、监察部、审计署联合《有关加强大型公共建筑工程建设管理的若干意见》,要求新建大型公共建筑必须严格执行《公共建筑节能设计标准》和有关的建筑节能强制性标准,建设单位要按照相应的建筑节能标准委托工程项目的规划设计,项目建成后应经建筑能效专项测评,凡达不到工程建设节能强制性标准的,有关部门不得办理竣工验收备案手续。
当今,绝大多数公共建筑有一个共性,就是采暖能耗、空调能耗非凡高。在公共建筑全年能耗中,大约60消耗于采暖和空调,而其中的20~50由护结构传热所消耗。在围护结构方面,由于此类建筑大多数都要求具有良好的自然采光,因而,玻璃门窗设计得尺寸很大,窗墙比很高,或干脆设计成玻璃幕墙结构。
玻璃和其优良的透光性能和非凡的质感在建筑上的运用是其它材料无法替代的。长久以来,由于玻璃材料本身的特性造成了玻璃自身的保温隔热性能差,不能满足现代建筑所要求的节能和舒适的要求。非凡是那些大面积采用玻璃幕墙的大型公共建筑,过去,由于使用了不节能的普通钢化玻璃或普通中空玻璃制作幕墙,该部分建筑的能耗非凡高,而且冬冷夏热很不舒适。
随着玻璃深加工技术的发展,各种各样的节能玻璃象雨后春笋一样蓬勃发展。真空玻璃的出现超越了以往所有的节能玻璃品种,标志着真空玻璃节能时代即将到来。
二、真空玻璃的基本结构真空玻璃是一种保温、隔声性能非常突出的高新技术产品
真空玻璃是由两块平板玻璃,中间由微小支撑物将其隔开,玻璃四面用玻璃钎焊料封边,通过抽气口抽真空,然后封接抽气口保持真空层的一种结构。为了长久保持真空度,延长真空玻璃寿命,新立基公司生产的真空玻璃在真空腔内还放置了吸气剂。微小支撑物是外径0.5mm,厚度0.15mm的金属环,由于体积微小,对人的视觉和玻璃的光学性能几乎没有影响。
真空玻璃的保温原理和结构和保温瓶极为相似,建筑上使用真空玻璃就好象把建筑罩在一个巨大的保温瓶中,保温节能效果可想而知。
三、真空玻璃的保温性能Low-E中空玻璃是目前市场上运用较为普遍、节能效果也很好的玻璃品种。
中空玻璃利用了空气导热系数低的特征。从传热学上讲空气虽然导热系数较小,但究竟是要进行热传导,其它气体包括惰性气体也一样。中空玻璃由于存在着较大的空气传导热量,使得使用Low-E玻璃降低辐射热的最终保温隔热效果大为降低。只有真空状态才能消除热传导,使玻璃的综合传热性能优势充分发挥出来。
常规真空玻璃产品系列中的真空玻璃保温。最好的Low-E中空玻璃和充氩气的Low-E中空玻璃的保温。通过对比真空玻璃和中空玻璃不难得出下述结论:
1、真空玻璃热导随着所用原片的有效发射率的降低而迅速降低,中空玻璃热导降低的并不明显。
2、假如Low-E玻璃发射率做得很低,比如0.05以下,辐射热导到了几乎可以忽略的地步,此时再降低Low-E玻璃发射率对中空玻璃来讲意义已经不大,但真空玻璃传热系数可以做到0.5W/m2.k,而充空气的中空玻璃传热系数只能做到1.60W/m2.k,充氩气的中空玻璃传热系数只能做到1.23W/m2.k.
3、就传热系数K值而言,真空玻璃K值只有充空气中空玻璃的三分之一,充氩气中空玻璃的二分之一,在不考虑太阳光辐射的情况下,比如,夜晚,真空玻璃比充空气的中空玻璃节能近70,比充氩气的中空玻璃节能50.
4、在辐射热导可以忽略的情况下,真空玻璃热导的主要来源是支撑物热导0.5W/m2.k,随着科学技术的进步,有望进一步降低该数值,比如在玻璃强度提高的情况下,减小支撑物直径或增大支撑物的间距都有望大幅度减小热导;充空气(或氩气)的中空玻璃热导的主要来源是气体对流传热和气体导热,为2.1(或1.5)W/m2.k,该数值不可能再有下降。从发展的观点来看,在保温性能上真空玻璃将超越中空玻璃(或充氩气的中空玻璃)更多。
5、由于真空玻璃的厚度通常只有中空玻璃厚度的一半,因此,真空玻璃的表观导热系数更显著地小于中空玻璃的表观导热系数。真空玻璃可以使用三块玻璃制成双真空层的真空玻璃,热阻增加一倍,热导降低一倍,而厚度在单真空层真空玻璃厚度的基础上只增加4mm,比中空玻璃还是薄。
可以说在保温性能上,现阶段真空玻璃已经大大超越了中空玻璃,将来会超越得更多。
四、真空玻璃的光学性能和隔热常规真空玻璃由两片玻璃组成,真空间隔层对太阳光谱是通透的,间隔层支撑物很小。
新立基公司所用支撑物为环形金属片,外径只有0.5mm,高度约0.15mm,即使按圆柱形考虑,每平方米约1600个支撑物对辐射的遮挡面积只有:1600×π×0.252=0.000314(m2),约占玻璃总面积的万分之三,故支撑物对辐射的遮挡功能可以忽略。
我们知道,建筑上的传热除了要考虑温差因素引起的传热外,还要考虑太阳辐射因素。太阳辐射透过玻璃的能量和玻璃光学特性有直接关系。最重要的就是要考虑得热系数SHGC(太阳能总透射比)。
严寒地区冬季严寒,夏季凉爽,应多考虑冬季阳光的射入,以减少取暖热耗,选用得热系数大的真空玻璃对节能更为有利;夏热冬暖地区,夏季阳光强烈,气候炎热,冬季暖和,应多考虑遮阳,减少阳光的射入以节约制冷能耗,选用得热系数小的真空玻璃更为合理。
五、真空玻璃工程实例
1.天恒大厦工程天恒大厦2005年6月落成,位于北京东直门立交桥东南角,地上22层,地下4层,建筑高度89米,总建筑面积57000平方米,是一座具有5A智能系统的高级写字楼。天恒大厦北侧有一面横隐框竖明框玻璃幕墙,西北角是一面横明框竖隐框,向内和垂直面倾斜15°的三角形玻璃幕墙。幕墙设计和施工单位是江苏省建伟幕墙装饰工程有限公司,两面幕墙所用玻璃全部是新立基公司提供的真空玻璃。玻璃最大尺寸为1985×1161mm(矩形),其西北角幕墙由于是三角形立面,所用玻璃很大部分是异形(梯形和三角形)。两面玻璃幕墙总面积约7000平方米,共用去真空玻璃3365块,合4848平方米。另外,大厦各种窗户所用玻璃也全部是新立基公司提供的真空玻璃。窗面积约2500平方米,用真空玻璃共用去1636块,合1540平方米。
天恒大厦玻璃的传热系数(K值)和空气计权隔声量经国家建筑工程质量监督中心检测,A结构真空玻璃K值=1.0w/m2.k,B结构真空玻璃K值=1.2w/m2.k.B结构真空玻璃空气计权隔声量Rw=36dB.
天恒大厦幕墙玻璃采用FB双面复合中空的做法,除了能够使K值在NL真空玻璃的基础上进一步提高外,主要考虑了幕墙抗风压和人身平安方面的要求。和室内外空气接触的玻璃采用两块6mm钢化玻璃,有效地承受了正负风荷载,室内钢化玻璃还有效防止了人的身体对玻璃的冲击可能引起的伤害并保护了玻璃的真空部分。
2.清华大学超低能耗示范楼工程清华大学超低能耗示范楼落成于2005年3月,是北京市科委重点科研和“奥运科技专项”项目。该项目还是国家“十五”科技攻关项目“绿色建筑关键技术探究”的技术集成平台,用于展示和实验各种低能耗、生态化、人性化的建筑形式及先进的技术产品。
超低能耗示范楼座落于清华大学校园东区,总建筑面积2930m2,地下一层,地上四层。新立基公司的真空玻璃产品用于南立面幕墙玻璃和西面、北面的门窗玻璃。该工程幕墙部分共使用真空玻璃72块,合计74m2,最大玻璃尺寸为1982×1200mm;门窗部分共使用真空玻璃92块,合计50m2,最大玻璃尺寸为1356×964mm.幕墙设计施工单位是深圳市方大装饰工程有限公司,门窗制造和安装单位是日本YKKAP公司。玻璃结构见图3幕墙玻璃K值=1.0w/m2.k,门窗玻璃由于在中空层玻璃上用一块低辐射镀膜玻璃代替了普通钢化玻璃,使得K值=0.9w/m2.k.幕墙玻璃考虑到面积较大和承受正负风荷载的影响,内外两面均为钢化玻璃。门窗面积较小,除室内考虑人身可能的冲击使用5mm钢化玻璃外,朝向室外的玻璃未使用钢化玻璃。
由于该幕墙为隐框幕墙,玻璃面积大,玻璃的自重和风压等荷载较大。
六、节能效果试验和分析
1、真空玻璃节能试验2003年冬季,在建筑科学院的协助下,进行了真空玻璃冬季节能效果试验。结果表明真空玻璃和中空玻璃相比有非常明显的节能效果。
该试验所用真空玻璃为新立基公司的产品,当时常规真空玻璃的K值为1.4w/m2.k,复合真空玻璃的K值为1.2w/m2.k试验是在北京市马家堡选用的两个同样户型、面积、朝向,同一层相邻的两户新建单元房501、502室中进行。该户型的南向房间建筑面积15.12m2,北向房间为10.8m2.外墙为240mm,砖墙加60mm厚聚苯夹心石膏板保温。实验过程是502户的南北钢窗保持原样,仅把501户南北钢窗拆下,换成塑钢窗。这就形成501塑钢窗和502单玻钢窗(南向),双玻窗(北向)的对比试验。试验期间塑钢窗按需更换,分别为中空玻璃(N4A9N4),常规真空玻璃(N3VL4)、复合真空玻璃(N3VL4A9N3)。试验的测量元件采用热流计和铜—康铜热电偶测温元件。测量元件布置在窗玻璃、窗框、阳台门肚板和房间的各内外墙上,通过BXSCC-1型便携式数据采集和处理系统,每小时检测一次。试验从2002年12月11日开始采集,至2003年元月9日为止,共取得22昼夜实测数据。试验期间,南向阳台门窗户全部打开,使试验窗直接面临室外气候。房间房门关闭,室内供暖没有控制。
试验碰到北京多年未遇严寒天气,连续几天下雪阴天,曾测量到日平均气温-7.9℃。日最低气温达-9.3℃的严寒天气。针对上述气候状况,采用南向有阳光,北向无阳光和阴天三种工况来统计试验结果。试验大部分时间室外的平均气温低于节能规范,即北京地区采暖期间室外日平均气温为-1.6℃。
2、天恒大厦节能效果分析以天恒大厦为例,假设该大厦分别采用白玻、普通中空玻璃、热反射玻璃、热反射中空玻璃、Low-E中空玻璃、标准真空玻璃组合双中空六种情况,进行耗能比较。并对真空玻璃节能经济效益作估算。
以国内某玻璃企业生产的白玻、普通中空玻璃、热反射玻璃、热反射中空玻璃、Low-E中空玻璃和新立基公司为天恒大厦生产的真空玻璃参数为根据进行计算。
结论
(1)从全年节能来分析,复合真空玻璃比其它玻璃节能,最低的达28,最高可达72.
(2)北京属于严寒地区,冬季复合真空充分发挥了节能优势。但夏天节能却不如热反射中空玻璃,其原因是真空玻璃的遮蔽系数较高,但降低其遮蔽系数又会影响室内采光和冬季太阳辐射进热。遮蔽系数应取合适值。从全年节能来看复合真空比热反射中空节能36.
(3)和其它各种玻璃比较,采用复合真空,可节能、省电、节省电费开支,最低62万元/年,最高424万元/年,经济效益十分明显。同时由于节能,可节省发电燃煤,减少环境污染,保护地球,造福人类。
(4)由于节省能源费用,对于单片玻璃,使用真空玻璃当年即可收回投资,即使对于Low-E中空2年内也可基本收回多付出的投资成本。
七、结束语
天恒和清华工程分别落成于2005年9月和2005年3月,为两个工程提供的真空玻璃的生产时间是在2004年下半年。事实上,新立基公司真空玻璃的生产技术在这两年里又有了新的发展,产品质量也有了很大的提高。
第一,Low-E玻璃作为生产真空玻璃的原片,质量有了很大提高。南方玻璃集团和皇明太阳能有限公司的离线硬膜Low-E玻璃的辐射率都做到了0.11以下,这为大幅度降低真空玻璃的传热系数,提高真空玻璃的保温性能作出了重要贡献。以上两个工程NL真空玻璃部分的传热系数为1.3w/m2.k左右,而目前NL真空玻璃的传热系数已经可以做到0.85w/m2.k,LL真空玻璃的传热系数已经可以做到0.70w/m2.k.第二,研制成功了具有国内专利的夹层真空玻璃,使得真空玻璃又多了一个平安玻璃品种。
第三,真空腔内置入了吸气剂,使得真空玻璃寿命得到延长。
节能玻璃范文4
【关键词】玻璃建筑;节能;技术措施
引言
玻璃建筑是一种涵盖丰富、内容广泛的建筑形式,它主要指大面积使用玻璃的建筑。由于玻璃建筑的时尚、轻巧和通透,从20世纪70年代以来,玻璃建筑的发展和应用达到了前所未有的高度。但是,玻璃幕墙的广泛使用也带来了许多问题,如:大量的能源消耗、严重的光污染、二氧化碳的大量排放和视线干扰等。在这些诸多问题中,能源的大量消耗,尤其是寒冷地区的能源消耗一直是困扰玻璃建筑发展的主要方面。如果能源浪费问题不解决,寒冷地区玻璃建筑的发展将会受到很大限制,甚至可以说将会停滞不前。
1 影响玻璃建筑节能的因素
(1)建筑朝向:玻璃建筑的朝向重点注意:(一)冬季能尽量多的得到太阳辐射热;(二)夏季尽量减少太阳辐射;(三)夏季应该充分利用自然通风,冬季避免冷风直接吹袭。
(2)平面布局:对于玻璃建筑,从平面布局来分析,应该进行分区,即南向布置主要房间和大空间,并开大窗或采用玻璃幕墙,而交通核和辅助房间布置在北向或东西向,应开小窗或外挂玻璃幕墙。
(3)平面形状:对于玻璃建筑,我们考虑南立面是受益面,其它三面看作是失热面,通过与正方形平面比较,可以得出这样的结论:玻璃建筑平面应按东西长轴布置,边长比取1:1.5~1:4为宜。
(4)体形系数:体型系数系指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的建筑体积之比。体型系数越大,说明单位建筑空间所分担的散热面积越大,能耗就越多。从节能的角度讲,合理的设计应基于这一原理,即:应使南向玻璃面吸收的辐射热最大,其尽可能地大于其向外散失的热量。
(5)表面面积系数(建筑物其它表面面积和南向面积之比):对于玻璃建筑从获取更多的日照辐射,降低能耗的观点来看,表面面积系数越小越好。因此,我从节能意义上说,长轴朝向东西的长方形体型最好,正方形次之,而长轴朝向南北方向的长方形体型的建筑节能效果最差。
2 节能玻璃分析
对于玻璃建筑来讲,玻璃的技术与使用直接关系到建筑的能耗高低,普通玻璃的太阳辐射透过率和传热系数都很高。采用普通玻璃作窗户的建筑,夏季进入室内的太阳辐射热多,空调负荷大;冬季朝室外散失的热量也多,采暖负荷高,为了改善这种状况,需要运用不同种类的节能玻璃,目前主要有镀膜玻璃、中空玻璃、吸热玻璃等。
(1)热反射镀膜玻璃:就是在玻璃表面通过物理或化学沉积的方法涂上一层薄膜,由于膜层具有特殊的光热性能——即反射太阳辐射能,因而成为节能型玻璃。这种玻璃主要有以下特性:(一)减弱紫外线通过;(二)较理想的可见光透视比和反射比;(三)较小的遮蔽系数和太阳辐射热透过率;(四)具有较低的传热系数(隔热性能);(五)明显的地区适应性;(六)丰富多变的反射色调。
(2)低幅射镀膜玻璃:就是在玻璃表面上镀一层低辐射薄膜,它对红外辐射有较高的反射能力,同时也意味着薄膜中含有的任何能量作为辐射散发出去是困难的。这种玻璃的主要特性是:对阳光中可见光波段0.3~0.75μm的透射比高达80%以上,足以保证室内亮度,减少照明能耗,对0.75~2.5μm的近红外波段,也有较高的透射比,太阳光的辐射能可有较大部分进入室内。对室内物体发射的2.5~30μm远红外波有高达80%以上的反射比,使室内的热能较少传到室外,这样既能保持室内光线明亮,又能一定程度上减少室内的热负荷,特别是它对2000oC以下物体辐射所产生的远红外线几乎完全不透过。正是这一点促使很多人建议称低辐射玻璃为“保暖玻璃”。
(3)中空玻璃:中空玻璃由于在两片玻璃之间形成了一定厚度并被限制了流动的空气或其它气体层,从而减少了玻璃的对流和传导传热。因此,它具有了较好的隔热能力。中空玻璃是一种节能效果非常好的玻璃,不仅因为其自身的节能效果,而且利用中空玻璃可以组合各种节能类型的玻璃,这样就能够在造价合理的范围内达到最大的节能效果。
综上所述,通常情况下:冬季,节能效果最好的玻璃是低辐射玻璃,其次是热反射中空、白玻中空和热反射单片,而白玻单片玻璃节能效果最差。夏季,节能效果最好的是低辐射玻璃,其次是热反射玻璃、单片热反射和白玻中空,而白玻单片玻璃节能效果最差。对于全年来说,节能效果最好的还是低辐射玻璃,紧接着依次是热反射中空、单片热反射、白玻中空和白玻单片。所以对于寒冷地区,单从节能效果考虑,宜采用低辐射中空镀膜玻璃为好。
3 节能技术措施
减小寒冷地区玻璃建筑围护结构热损失是玻璃建筑节能的关键。减少围护结构的热损失,也就是减少围护结构的传热耗热和冷风渗透耗热。具体措施如下:
(1)节能玻璃的选用:对于全玻璃幕墙建筑,应根据玻璃所在的位置来确定玻璃品种。南北向应该采用不同的构造措施和节能玻璃来达到最佳的节能效果。寒冷地区,南向玻璃幕墙应该选用遮阳系数适中的低辐射中空玻璃或者是热反射中空玻璃,而北向则建议采用高透光性的中空玻璃或低辐射中空玻璃,这样,可以取得最好的节能效果。
(2)节能玻璃的组合使用:不同种类的节能玻璃,其性能长处各不相同,只有根据建筑的地理、气候、功能等条件,在充分了解各种玻璃技术特性的基础上,将其有效组合,才能尽显节能效益。通常节能玻璃的组合有:热反射玻璃与普通单片玻璃、吸热玻璃与普通单片玻璃、低辐射玻璃与普通单片玻璃、低辐射玻璃与热反射玻璃(吸热玻璃)。从节能角度考虑,适合寒冷地区的玻璃组合依次是:低辐射玻璃与热反射玻璃组合的中空玻璃、低辐射中空玻璃、热反射中空玻璃、普通中空玻璃。
(3)遮阳技术的使用:遮阳通常有内遮阳、外遮阳、绿化遮阳以及可呼吸幕墙系统等形式。采用遮阳措施不仅是玻璃幕墙建筑节能设计的必要手段,而且是标准较高玻璃幕墙建筑的建筑设计的必要手段。
(4)自然通风的使用:自然通风主要是由于在室内外两侧有压力差,所以产生空气流通。形成压力的动力为风力和空气浮升力,他们分别构成风压和热压。在运用自然通风手段时需注意以下几个方面:(一)结合建筑设计统一考虑;(二)高层建筑上部开窗应谨慎;(三)自然通风与机械通风结合考虑。
4 结论
玻璃建筑是一个功能、技术、美学三方面高度复杂的形体,它的节能设计从能源构想、内容组成和工作过程各方面看,都是一个各技术专业协调合作的多功能系统设计。它与普通建筑节能的最大区别在于不可能满足单一问题的解决,而忽略同时带来的片面性与负面伴生效应(如温室效应)。只有注重技术的整合,正确平衡各决定因素间的综合关系,才是最佳组织节能技术措施的根本方法,籍此灵活利用采光、通风和太阳能,发挥综合节能功效。
参考文献
节能玻璃范文5
【关键词】幕墙节能;节能技术;控制要点
1引言
随着绿色施工、节约能源成为建筑施工中的主流方向,加上建筑科技的进步与环保技术的日新月异,玻璃幕墙在在建筑工程中得到了广泛的应用,各种类型的玻璃幕墙也得到不断更新。作为现代节能建筑的代表,玻璃幕墙的节能技术成为建筑节能中的重要组成部分,研究玻璃幕墙的设计与施工也具有重要的意义。文章就工程中的玻璃幕墙的节能技术展开讨论。
2设计方面的节能技术
在设计方面,玻璃幕墙的节能涉及到隔热和得热、采光和遮阳、通风和热交换的关系,气密性、水密性和传热的关系等等,设计时要结合环境因素与项目的具体情况,参照标准规定与地方要求,认真落实国家有关节能政策,合理选型(幕墙的型式和窗墙面积比)、选材和构造,把握幕墙节能设计的细节。
2.1幕墙节能设计的一般规定
透明玻璃幕墙对建筑能耗高低的影响主要有两个方面,一是幕墙的热工性能影响到冬季采暖、夏季空调室内外温差传热;另外就是玻璃受太阳辐射影响而造成的建筑室内的得热。夏季,通过玻璃幕墙进入室内的太阳辐射成为空调降温的负荷,因此,减少进入室内的太阳辐射以及减小透明幕墙的温差传热都是降低空调能耗的途径。所以,从降低建筑能耗的角度出发,必须限制窗墙面积比。为此,建筑每个朝向的窗(包括透明幕墙)墙面积比均不应大于0.70。当窗(包括透明幕墙)墙面积比小于0.40时,玻璃(或其他透明材料)的可见光透射比不应小于0.4。
为了使室内人员在较好的室外气象条件下,可以通过开启外窗通风来获得热舒适性和良好的室内空气品质,透明幕墙应具有可开启部分或设有通风换气装置。这也是节能和提高室内热舒适性的重要手段。
透明幕墙的气密性不应低于《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225规定的3级。
2.2遮阳体系设计
太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成夏季室内过热的主要原因,夏热冬暖地区、夏热冬冷地区的建筑以及寒冷地区中制冷负荷大的建筑,透明玻璃幕墙设置外部遮阳,也是节能的有效途径之一。采用百叶、格栅、遮阳板等遮阳设施,可以最大限度减少阳光的直接照射、避免室内过热,从而达到更好的隔热节能作用。遮阳百叶有水平百叶和垂直百叶,分手控、电动及可调节百叶系统。根据建筑风格及需求,可选用不同形式、控制方式的遮阳系统。
2.3节点做法设计
立柱与横梁接触处设置柔性垫片,横梁两端与立柱间隙可预留1mm~2mm的间隙,间隙内填胶。这种做法有利于减少幕墙噪音,同时也起到了阻碍传导,起到断热作用(明框、半隐框玻璃幕墙因型材外露此作用更加明显)。
玻璃幕墙与周边构件、实体墙面洞口边缘、楼板或隔墙外沿间的缝隙处要设置保温材料,进行有效封堵设计,起到阻碍热量的对流和通过材料的传导,确保玻璃幕墙保温性能。开启窗部位是玻璃幕墙中保温隔热的薄弱环节。因此,在设置开启窗数量和部位时,在满足建筑通风防火等其他相关要求下,开启窗设置数量不宜过多、面积不宜过大。同时在开启扇与开启框之间设置多道密封隔离带,已达到开启关闭是密闭效果,减少冷热空气的对流。
3材料方面的节能技术
开展建筑节能,材料要先行,发展高技术的新材料是建筑节能的重要基础,只有性能优异的材料,才能保证护工程的持久保温隔热性能,保证整个建筑工程在其全寿命期内的节能效果。
3.1提高玻璃的节能保温性能
3.1.1吸热玻璃
吸热玻璃是在玻璃本体内掺入金属离子使其对太阳能有选择地吸收同时呈现不同的颜色,吸热玻璃的节能是通过太阳光透过玻璃时将光能转化为热能而被玻璃吸收,热能以对流和辐射的形式散发出去从而减少太阳能进入室内。
3.1.2Low-E玻璃
Low-E玻璃在建筑上的应用主要有两种,即热反射玻璃、低辐射玻璃。
热反射玻璃是在玻璃表面镀上金属、非金属及其氧化物薄膜使其具有一定的反射效果,能将太阳能反射回大气中而达到阻挡太阳能进入室内使太阳能不在室内转化为热能的目的。热反射玻璃的反射率越高说明其对太阳能的控制越强,但是玻璃的可见光透过率会随着反射率的升高而降低,影响采光效果,太高的玻璃反射率也可能出现光污染问题。
低辐射玻璃是通过在玻璃表面涂敷低辐射涂层,使表面的辐射率低于普通玻璃从而减少热量的损失来达到降低采暖费用实现节能目的。衡量低辐射玻璃节能效果的重要指标是辐射率。辐射率越低通过玻璃表面发生的辐射损失越少,玻璃的节能效果越好。
3.1.3中空玻璃
中空玻璃指用两块玻璃,使用高强度高气密性复合黏结剂,将玻璃片与内含干燥剂的铝合金框架黏结,使玻璃层间形成有干燥气体空间的玻璃制品,是一种高效能隔音隔热玻璃,中空玻璃多种性能优越于普通双层玻璃。
对玻璃除上述方法外,还可以采用贴节能膜方法,提高节能效果。
3.2铝合金断热型材
对于明框和半隐框幕墙来说,铝合金横梁和立柱所组成的框架也是能量损失的另一个薄弱环节,为此,产生了断热铝型材。根据加工工艺,断热铝型材分为滚压嵌入式和注胶式,这两种形式的铝合金断热型材共同的特点都是在内、外两侧铝材中间采用有足够强度的低导热系数的隔离物质隔开。从而降低传热系数,增加热阻值。即使在炎热的夏季,当太阳暴晒的情况下,断热型材室外部分表面温度通常可达35℃~85℃,而室内仍可维持在24℃~28℃,有效地减少传到室内的热量,可减少制冷费用;而在寒冷的冬季,室外铝材的温度可与环境温度相当(一般-28℃~-20℃)而室内铝材仍然可达到8℃~15℃,从而减少热量损失,节约冬季取暖的费用,从而达到节能目的。在选择隔热条时,尽量选择将铝合金型材内部隔热腔能断开的“T”型隔热条,从而减少热空气的对流。
设计时铝合金型材的颜色尽量不宜设计深颜色,深色调的外扣盖在热辐射方面要比银灰色的多吸热30%~50%。
除此之外,建筑密封材料是幕墙门窗行业的重要功能材料,密封胶和隔热条等建筑密封材料的选择对幕墙节能也很关键,密封效果的好坏直接关系到门窗的隔热性能。
4施工方面的节能技术
施工前,需要对幕墙节能工程使用的材料进行取样送检。保温隔热材料,其导热系数、密度、燃烧性能应符合设计要求。幕墙玻璃的传热系数、遮阳系数、可见光透射比、中空玻璃露点应符合设计要求。
幕墙施工前应对已建主体结构拟安装玻璃幕墙处进行复测、按实测结果对幕墙设计立面分格尺寸进行必要调整,防止误差积累造成接缝过大。
4.1幕墙施工中的节能控制要点
在施工阶段,对金属材料、构配件连接处的柔性垫片、块设置要到位,立柱上下端与主体结构间要留缝注胶密封。
结构胶施工车间温度、湿度、卫生情况应符合要求,结构胶施工要规范,施工后养护条件及养护时间要符合要求。耐候胶施工前要清洁玻璃打胶面。不宜在夜晚、雨天打耐候胶,在接缝内打耐候胶应两对面黏结,不应三面黏结(如三面黏结,耐候胶经反复拉压后会被撕裂,从而失去密封作用),其施工宽度不宜小于2倍的施工厚度。
幕墙与各层楼板、隔墙外沿间封堵岩棉(矿棉)应填充密实、厚度不应小于100mm,不仅提高防火性能,还能有效提高隔热保温性能。幕墙玻璃周边及建筑物内、外装饰面间所留缝隙,要采用柔性材料嵌填密封。上、下横梁及边立柱与主体结构间空隙处宜用发泡剂填充后再做装饰处理。
4.2幕墙节能质量验收主控项目
幕墙的气密性能应符合设计规定的等级要求。当幕墙面积大于3000m2或建筑外墙面积的50%时,应现场抽取材料和配件,在检测试验室安装制作试件进行气密性能检测,检测结果应符合设计规定的等级要求。密封条应镶嵌牢固、位置正确、对接严密。开启扇应关闭严密。
幕墙节能工程使用的保温材料,其厚度应符合设计要求,安装牢固,且不得松脱。保温板或保温层采取针插法或剖开法,尺量厚度;手扳检查。施工时要采取防潮措施确保保温材料的保温性能,所采用的保温材料如无防潮性能,则不得在受潮后使用。
遮阳设施的安装位置应满足设计要求。遮阳设施的安装应牢固。幕墙工程热桥部位的隔断热桥措施应符合设计要求,断热节点的连接应牢固。幕墙隔汽层应完整、严密、位置正确,穿透隔汽层处的节点构造应采取密封措施。冷凝水的收集和排水应通畅,并不得渗漏。
5结语
综上,虽然在建筑投入中,采用节能技术的幕墙往往比普通幕墙的投入成本高,但是结合后期的运营成本的综合分析,通常在建筑投入使用的前几年便可收回因使用节能技术与产品增加的投入,并可在后期获得可观的效益。可见,幕墙节能技术值得应用推广。
参考文献:
[1]GB50189—2005公共建筑节能设计标准[S].
节能玻璃范文6
[关键词] 建筑节能 中空玻璃 传热系数 太阳得热系数
中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
[引言] 环保要求节能,节能促进环保。近年来,“开放与交流,舒适与自然,环保与节能”逐渐成为新世纪国际建筑的三大原则。绿色节能的建筑可实现社会发展与环境的统一,现代与长远的结合,给地球最小的压力,为人们创造更健康的环境。
玻璃性能对建筑节能的影响
大部分公共建筑门窗面积占建筑面积比例超过20%,而透过门窗的能耗约占整个建筑的50%.通过玻璃的能量损失约占门窗能耗的75%,其中占窗户面积80%左右的玻璃能耗占第一位。因此在设计中,具有突出保温隔热性能的中空玻璃,无疑是增强门窗的保温隔热性能,减少门窗的能耗,改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节(近年来已经在建筑上得到了广泛的使用)。
影响中空玻璃节能的指标因素
1、玻璃的厚度: 中空玻璃的传热系数,与玻璃的热阻(玻璃的热阻为1mK/W)和玻璃厚度的乘积有着直接的联系。当增加玻璃厚度时,必然会增大该片玻璃对热量传递的阻挡能力,从而降低整个中空玻璃系统的传热系数。对具有12 mm空气间隔层的普通中空玻璃进行计算,当两片玻璃都为3mm白玻时,K=2.745W/m2K,都为10mm白玻时,K=2.64 W/m2K,降低了3.8%左右,且K值的变化与玻璃厚度的变化基本为直线关系。从计算结果也可以看出,增加玻璃厚度对降低中空玻璃K值的作用不是很大,8+12+8的组合方式比常用的6+12+6组合K值仅降低0.03 W/m2K,对建筑能耗的影响甚微。由吸热玻璃或镀膜玻璃组成的中空系统,其变化情况与白玻相近,所以在下面的其它因素分析中将以常用的6mm玻璃为主。
当玻璃厚度增加时,太阳光穿透玻璃进入室内的能量将会随之而减少,从而导致中空玻璃太阳得热系数的降低。如图1所示,在由两片白玻组成中空时,单片玻璃厚度由3mm增加到10mm,SHGC值降低了16%;由绿玻(选用典型参数)+白玻组成中空时,降低了37%左右。所以,建筑上选用吸热玻璃组成的中空玻璃时,应根据建筑物能耗的设计参数,在满足结构要求的前提下,考虑玻璃厚度对室内获得太阳能强度的影响程度。在镀膜玻璃组成中空时,厚度会依基片的种类而产生不同程度的影响,但主要的因素将会是膜层的类型。
2、玻璃的类型:
组成中空的玻璃类型有白玻、吸热玻璃、Low-E玻璃等,以及由这些玻璃所产生的深加工产品。玻璃被热弯、钢化后的光学热工特性会有微小的改变,但不会对中空系统产生明显的变化,所以此处仅分析未进行深加工的玻璃原片。不同类型的玻璃,在单片使用时的节能特性就有很大的差别,当合成中空时,各种形式的组合也会呈现出不同的变化特性。
吸热玻璃是通过本体着色减小太阳光热量的透过率、增大吸收率,由于室外玻璃表面的空气流动速度会大于室内,所以能更多地带走玻璃本身的热量,从而减少了太阳辐射热进入室内的程度。不同颜色类型、不同深浅程度的吸热玻璃,都会使玻璃的SHGC值和可见光透过率发生很大的改变。
Low-E玻璃是一种对波长范围4.5~25微米的远红外线有很高反射比的镀膜玻璃。在我们周围的环境中,由于温度差引起的热量传递主要集中在远红外波段上,白玻、吸热玻璃、阳光控制镀膜玻璃对远红外热辐射的反射率很小,吸收率很高,吸收的热量将会使玻璃自身的温度提高,这样就导致热量再次向温度低的一侧传递。与之相反,Low-E玻璃可以将温度高的一侧传递过来的80%以上的远红外热辐射反射回去,从而避免了由于自身温度提高产生的二次热传递,所以Low-E玻璃具有很低的传热系数。
3、Low-E玻璃的辐射率:
Low-E玻璃的传热系数与其膜面的辐射率有着直接的联系。辐射率越小时,对远红外线的反射率越高,玻璃的传热系数也会越低。例如,当6mm单片Low-E玻璃的膜面辐射率为0.2时传热系数为3.80 W/m2K;辐射率为0.1时,传热系数为3.45 W/m2K。单片玻璃K值的变化必然会引起中空玻璃K值的变化,所以Low-E中空玻璃的传热系数会随着低辐射膜层辐射率的变化而改变。图2所示的数据为白玻与Low-E玻璃采用6+12+6的组合时,中空K值受膜面辐射率变化的情况。可以看出,当辐射率从0.2降低到0.1时,K值仅降低了0.17 W/m2K。这说明与单片Low-E的变化相比,Low-E中空的K值变化受辐射率的影响不是非常显著。
3、Low-E玻璃镀膜面位置:
由于Low-E玻璃膜面所具有的独特的低辐射特性,所以在组成中空玻璃时,镀膜面放置位置的不同将使中空玻璃产生不同的光学特性。膜面位置在2#或3#时的中空玻璃K值最小(室外为1#位置,室内为4#位置),即保温隔热性能最好。3#位置时的太阳得热系数要大于2#位置,这一区别是在不同气候条件下使用Low-E玻璃时要注意的关键因素。寒冷气候条件下,在对室内保温的同时人们希望更多地获得太阳辐射热量,此时镀膜面应位于3#位置;炎热气候条件下,人们希望进入室内的太阳辐射热量越少越好,此时镀膜面应位于2#位置。
如果为了建筑节能或颜色装饰的设计需要,在炎热地区采用吸热玻璃与Low-E玻璃组成中空时,由于膜面在2#或3#位置时的传热系数都是最小,但3#位置的太阳得热系数比2#位置小得多,此时Low-E膜层位于3#位置更为理想。
4、间隔气体的类型
中空玻璃的导热系数比单片玻璃低1半左右,这主要是气体间隔层的作用。中空玻璃内部充填的气体除空气以外,还有氩气、氪气等惰性气体。由于气体的导热系数很低(空气0.024W/mK;氩气0.016W/mK),因此极大地提高了中空玻璃的热阻性能。6+12+6的白玻中空组合,当充填空气时K值约为2.7 W/m2K,充填90%氩气时K值约为2.55 W/m2K,充填100%氩气时K值约为2.53 W/m2K,充填100%氪气时K值约为2.47 W/m2K。两种惰性气体相比,氩气在空气中的含量丰富,提取比较容易,使用成本低,所以应用较为广泛。不论填充何种气体,相同厚度情况下,中空玻璃的SHGC值和可见光透过率基本保持不变。
5、室外风速的变化:
在按照国内外标准测试或计算一块中空玻璃的传热系数时,一般都将室内表面的对流换热设置为自然对流状态,室外表面为风速在3~5m/s左右的强制对流状态。但实际安装到高层建筑上时,玻璃外表面的风速将会随着高度的增加而增大,使玻璃外表面的换热能力加强,中空玻璃的传热系数会略有增大。当风速从测试标准采用的5m/s加大到15m/s时,白玻中空的K值增加了0.16 W/m2K,Low-E中空的K值增加了0.1 W/m2K。对于窗墙比数值较小的高层建筑结构,上述K值的变化对节能效果不会产生大的影响,但对于纯幕墙的高层建筑来说,为了使顶层房间也能保持良好的热环境,就应该考虑高空风速变大对节能效果的影响。