璃幕墙修建节能技术剖析及其经济评价

玻璃幕墙（以下简称“幕墙”）是现代化修建的主要中心护结构之一，其节能已成为我国修建节能的重要一环。本文就幕墙的节能停止技术剖析、计算，对节能效果停止经济评价。
　　1 幕墙修建节能的设计准绳
　　我国幅员辽阔，当南方还是冰天雪地的时分，南方已是春暖花开的时节。本文提出下列措施，作为幕墙修建节能的设计准绳：（1）严寒地域、冰冷地域战争和地域的幕墙，要停止夏季的保温设计，夏热冬冷地域和夏热冬暖地域的幕墙，要停止夏季的隔热设计。（2）我国目前尚没有专门的幕墙热工设计规范或规范，幕墙热工设计依据国度现行的外墙和窗户热工设计的有关规范、规范和参考国外的有关热工设计规程。（3）停止幕墙热工设计时，必需对其复杂的传热进程和传热方式停止剖析和研讨。幕墙的传热进程大致有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、红外线等发生的长波）辐射换热；②幕墙内外表与室内空气和室内环境间的换热：内外表与室内空气间的对流换热，内外表与室内环境间的辐射换热；③幕墙和金属框格的传热：经过单层玻璃的热传达热，经过金属框格传热，经过玻璃的镀膜层增加辐射换热。（4）幕墙的传热系数由修建物的外形和所处地域的气候条件、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，幕墙绝大局部红用铝型材和彩板型材。本文以铝型材为例停止热工剖析和计算。
　　2。1、铝型材的热绝缘系数计算
　　依据《民用修建热工设计规范》（以下简称《热写意准》）规则，铝型材的热绝缘系数Ｒ为：Ｒ＝δ／λ式中：Ｒ-资料层的热绝缘系数（ｍ2·Ｋ妓髯）；δ- 资料层的厚度（ｍ）；λ-资料的导热系数〔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妓髯
上述计算结果没有思索实践工程中所采用的是空心铝型材。狡猾度为100ｍｍ厚的矩形空心铝型材，两边的壁厚普通区分为12ｍｍ，空心铝型空虚践可导热的厚度仅为两边的壁厚局部（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妓髯
　　2。2、铝型材的传热热绝缘系数计算
　　依据《热写意准》，铝型材的传热热绝缘系数Ｒ0为：Ｒ0＝Ｒｉ+Ｒ+ Ｒｅ式中：Ｒｉ-铝型材内外表换热热绝缘系数（取0。11ｍ2·Ｋ妓髯）（下同）；Ｒｅ-铝型材外表面换热热绝缘系数（取0。04ｍ2·Ｋ妓髯）（下同）；Ｒ-铝型材热绝缘系数（取0。002ｍ2·Ｋ妓髯）。Ｒ0＝0．11+0。04+0。002＝0。152ｍ2·Ｋ妓髯
　　2。3、铝型材的传热系数计算
　　依据《热写意准》，铝型材的传热系数Ｋ0为：
　　Ｋ0＝1／Ｒ0
　　式中：Ｒ0-铝型材的传热热绝缘系数，取0。152ｍ2·Ｋ妓髯。
　　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《热写意准》表4。4。1中单层窗户的传热系数6。4Ｗ／（ｍ2·Ｋ）基本相反。
　　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（或其它隔热资料）复合而成，其中间塑料隔热层主要消费工艺有嵌入式、挤压式和填充式等。
　　（1）
　　断热铝型材的传热进程十分复杂，传热系数很难计算，普通只要经过检测取得数据。参照ＤＩＮ4108《高层修建的隔热》（1981。8）（下称“ＤＩＮ4108规程”）规则，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规程规则，最小应为7ｍｍ。
　　（3） 断热铝型材的中间塑料层的设计，必需满足型材的全体强度和刚度的要求。
　　3、
幕墙玻璃传热系数的比拟
　　严寒地域和冰冷地域的夏季，由于单层玻璃幕墙（下称“单玻幕墙”）的传热系数较大，招致室温降低，并且很容易在幕墙的内外表构成蒸气水珠和发生结冰现象。为了有效地改善上述地域幕墙的传热系数，采用断热铝中空玻璃幕墙（下称“断热幕墙”）是重要的措施之一。ＤＩＮ4108规程规则，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《热写意准》计算。
　　3。1、单层玻璃（8ｍｍ）的传热系数计算
　　（1）   单层玻璃的热绝缘系数：Ｒ＝0。011ｍ2·Ｋ妓髯
　　（2）   单层玻璃的传热热绝缘系数：Ｒ0＝Ｒｉ+Ｒ+Ｒｅ＝0。11+0。011+。0。4＝0。161ｍ2·Ｋ妓髯
　　（3）   单层玻璃的传热系数Ｋ0为：Ｋ0＝1／Ｒ0＝6。21Ｗ／（ｍ2·Ｋ）
　　3。2、中空玻璃（8+10+6）的传热系数计算
　　（1）
　　中空玻璃的热绝缘系数Ｒ为：Ｒ＝Ｒ1+Ｒａ+Ｒ2＝0．159ｍ2·Ｋ妓髯式中：Ｒ1-外层玻璃热绝缘系数（取0．011ｍ2·Ｋ妓髯）；Ｒ2-内层玻璃热绝缘系数（取0．008ｍ2·Ｋ妓髯）；Ｒａ-夏季普通空气炽热绝缘系数（取0．14ｍ2·Ｋ妓髯）；
　　（2）
　　中空玻璃的传热热绝缘系数Ｒ0为：Ｒ0＝Ｒｉ+Ｒ+Ｒｅ＝0．11+0．159+0．04＝0．309ｍ2·Ｋ妓髯（3）中空玻璃的传热系数Ｋ0为：Ｋ0＝1／Ｒ0＝3．24Ｗ／（ｍ2·Ｋ）
　　3．3、单层玻璃与中空玻璃传热系数的比拟
　　以上计算标明：单层玻璃的传热系数比中空玻璃的传热系数大48%，说明中空玻璃的节能效果远远大于单层玻璃。
　　4 、幕墙修建节能的经济评价
　　在我国，人们十分注重修建本钱的控制，而容易疏忽经过适外地添加修建本钱而发生的修建节能效果所带来的经济效益和社会效益。下面，我们经过计算和剖析，对幕墙的修建节能效果作出综合评价。
　　（1）
　　设位于北京郊区的一幢商业
修建，幕墙面积为10000ｍ2，修建的层高均小于4ｍ，北京市每年的采暖天数为129ｄ，思索每天实践采暖10ｈ。区分按运用单玻幕墙和断热幕墙这2种方案计算其耗热量。依据《采暖通风与空气调理设计规范》（ＧＢＪ19-87）（以下简称《暖通规范》）的规则，幕墙的基本耗热量为：Ｑ＝αＦＫ（ｔｎ-ｔｗｎ）式中：Ｑ-幕墙的基本耗热量（Ｗ）；α-幕墙的温差修正系数，取1．0；Ｆ-幕墙面积，为10000ｍ2；Ｋ-幕墙的传热系数，单玻幕墙取6．4Ｗ／（ｍ2·Ｋ），断热幕墙取3．5Ｗ／（ｍ2·Ｋ）；ｔｎ-夏季室内计算温度，取19℃；ｔｗｎ-采暖室外计算温度，取- 9℃。为简便计算，上式中设定：①幕墙的结构类型为Ⅰ型；②采暖室外计算温度取采暖室外计算（干球）温度值；③未思索经过幕墙的开窗、孔洞或屋顶、空中侵入室内的冷空气的耗热量；④未思索经过幕墙缝隙渗入室内的冷空气的耗热量；⑤未思索修建的朝向；⑥Ｑ仅为实际计算值。单玻幕墙的基本耗热量Ｑ1＝ 1792ｋＷ；断热幕墙的基本耗热量Ｑ2＝980ｋＷ。
　　（2） 单玻幕墙比断热幕墙每年采暖多消耗的热量（热能）转换为电能Ｅ：Ｅ＝（1792-980）×129×10＝1047480ｋＷ·ｈ
　　（3） 断热幕墙与单玻幕墙修建节能效果的经济比拟
　　设单玻幕墙的单位造价为1300元／ｍ2，断热幕墙的单位造价为1800元／ｍ2，则初始投资添加500万元。北京市的电价（假定10年内不变）为0． 70元／（ｋＷ·ｈ），功率要素为0．9，单玻幕墙比断热幕墙每年采暖多支出的电费82万元设人民币的年利率为5%（假定10年内不变），单玻幕墙与断热幕墙修建节能的经济效益比拟见表1。由表1比拟得知，断热幕墙到第7年即可收回全部所添加的修建本钱，到第10年，断热幕墙修建节能所发生的经济效益要比单玻幕墙多256万元。这说明，断热幕墙的修建节能所发生的经济效益是十分清楚的。
　　5、结论
　　（
1）
　　幕墙是我国近20年来开展起来的集新技术、新资料和新结构为一体的新型修建资料，我国每年有数百万平方米的幕墙投入运用，并以10%的速度继续增长。因此，幕墙的修建节能设计十分重要。
　　（2）
　　依据本文的技术剖析、计算以及修建节能经济效益的评价，幕墙的修建节能任务对修建投资者、对社会都是十分有利的，用于修建节能的投资完全可以收回，并能在幕墙的运用期内给投资者发明良好的经济效益和社会效益。
　　（3） 采用断热幕墙的结构方式是幕墙修建节能的最有效的途径。