明框隔熱玻璃幕墻的研究開(kāi)發(fā)

　　玻璃幕墻在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中是熱交換較活躍、較敏感的部位，其熱交換熱損失與混凝土或磚混砌體相比，要大5～6倍，這就使它在節(jié)能技術(shù)方面受到越來(lái)越多的重視。

　　1　玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀

　　現(xiàn)階段提高玻璃幕墻節(jié)能保溫性能的主要措施是采用鍍膜玻璃、LOW－E玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃及隔熱斷橋鋁型材來(lái)降低結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，清理結(jié)構(gòu)體系“熱橋”，降低空氣滲透熱損失，減少開(kāi)啟窗扇面積，提高密封性等。

　　在大多數(shù)地區(qū)，采用單層的鍍膜玻璃、LOW－E玻璃、熱反射玻璃進(jìn)行保溫節(jié)能；在嚴(yán)寒地區(qū)保溫要求很高的建筑中，則采用中空玻璃和隔熱斷橋鋁型材來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

　　隔熱斷橋鋁型材的隔熱原理是基于產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)的隔熱區(qū)域，利用隔熱條將鋁合金型材分隔成2個(gè)部分。隔熱條“冷橋”選用材料為聚酰胺尼龍66，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.3 W/(m·K)，遠(yuǎn)小于鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)，而力學(xué)性能指標(biāo)與鋁合金相當(dāng)。

　　20世紀(jì)70年代末，隔熱斷橋鋁型材在國(guó)外問(wèn)世，主要用于高寒地區(qū)的鋁合金門窗，到20世紀(jì)80年代末開(kāi)始用于高寒地區(qū)的有框玻璃幕墻。{HotTag}我國(guó)目前在保溫隔熱性能要求很高的建筑中，也開(kāi)始把它用于明框隔熱玻璃幕墻、隱框隔熱玻璃幕墻及點(diǎn)支撐隔熱玻璃幕墻。

　　此外，在隔熱幕墻中，如果同時(shí)采用10＋12A＋10中空玻璃，那么其傳熱系數(shù)K達(dá)到3.0 W／（m2·K)左右，傳熱系數(shù)比單層玻璃低了近1/2，可以大大地降低能耗，因此，在保溫性能要求比較高的情況下，應(yīng)采用中空玻璃，如果中空玻璃內(nèi)充入惰性氣體，其K值還可以降至1.3 W/(m2·K)，節(jié)能效果優(yōu)異。

　　針對(duì)幕墻節(jié)能的要求，我們適時(shí)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了玻璃幕墻明框節(jié)能隔熱鋁型材。

　　2　開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的總體思路

　　明框隔熱玻璃幕墻開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的總體思路是：在鋁合金型材截面不變的情況下，通過(guò)改變隔熱條和膠條的尺寸，分別裝配不同厚度的中空玻璃，從而達(dá)到不同的隔熱設(shè)計(jì)要求，以供不同地區(qū)、不同類型的建筑、不同要求的業(yè)主選擇。

　　1－室外膠條；2－中空玻璃；3－室內(nèi)膠條；4－橫梁；5－立柱

　　3　節(jié)能隔熱鋁合金型材的系列化設(shè)計(jì)

　　節(jié)能隔熱鋁合金型材的設(shè)計(jì)是整個(gè)明框隔熱玻璃幕墻開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的核心部分。它將鋁合金型材一分為二，在它們中間加入低導(dǎo)熱性能、高力學(xué)性能的非金屬材料作為隔熱條，這樣的組合材料既能滿足結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能要求，又能滿足隔熱性能要求。

　　
　　3.1　鋁合金型材基本部件的設(shè)計(jì)

　　綜合考慮建筑玻璃幕墻力學(xué)性能、裝飾性能、裝配可靠性以及經(jīng)濟(jì)性的要求，我們進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì).

　　3.2　隔熱條的設(shè)計(jì)

　　隔熱條“冷橋”選用材料為PA66GF25 （簡(jiǎn)稱PA66），它是玻璃纖維含量為25％左右的聚酰胺尼龍66，導(dǎo)熱系數(shù)小于0.3 W／（m·K），而力學(xué)性能指標(biāo)與鋁合金相當(dāng)，熱膨脹系數(shù)與鋁合金接近，耐老化，適用溫度范圍廣，是目前較理想的結(jié)構(gòu)用隔熱材料。

　　考慮到與鋁合金的裝配以及常用裝配玻璃的厚度，隔熱條設(shè)計(jì)成寬窄2種截面。對(duì)于有特殊要求的工程，可以單獨(dú)設(shè)計(jì)其截面尺寸。

　　3.3　膠條的設(shè)計(jì)

　　膠條材料選擇三元乙丙橡膠，其優(yōu)點(diǎn)是：耐候性、耐熱性及密封性好.

　　3．4　系列化組合設(shè)計(jì)

　　對(duì)零部件進(jìn)行組合，形成4種不同的系列（JN18、 JN30、 JN36、 JN48），選配不同厚度的中空玻璃（或單層玻璃）可以形成性能各異的明框隔熱玻璃幕墻體系.

　　在不同地區(qū)、不同類型的建筑中，業(yè)主可以根據(jù)當(dāng)?shù)貙?duì)玻璃幕墻節(jié)能性能的要求，自由地選擇各種性能的節(jié)能隔熱幕墻。4種系列明框玻璃幕墻的傳熱系數(shù)見(jiàn)表1。

　　表1 4種系列明框隔熱玻璃幕墻的傳熱系數(shù)

　　系列 JN18 JN30 JN 36 JN48

　　傳熱系數(shù)/［W/(m2·K)］ 3.0～4.7 1.9～3.0 1.6～2.5 1.4～ 2.0

　　隨著節(jié)能工作進(jìn)一步深入，在建筑外裝飾工程中，明框隔熱玻璃幕墻必然得到廣泛應(yīng)用。我們?cè)O(shè)計(jì)的系列化產(chǎn)品，不僅節(jié)能降耗，而且便于產(chǎn)品定型生產(chǎn)，減少鋁合金型材的開(kāi)模次數(shù)、降低成本，因此，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

　　4　玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)發(fā)展動(dòng)向

　　玻璃幕墻熱工設(shè)計(jì)的發(fā)展趨向是：對(duì)于以采暖供熱為主的幕墻追求達(dá)到溫室效應(yīng)，對(duì)于以空調(diào)制冷為主的幕墻追求達(dá)到冷房效果，無(wú)論何種幕墻都將追求合理利用太陽(yáng)能。由光電板系統(tǒng)和幕墻系統(tǒng)組成的光電幕墻的應(yīng)用將是一個(gè)主動(dòng)利用太陽(yáng)能的發(fā)展方向。

　　歐美國(guó)家在建筑節(jié)能技術(shù)上更多地考慮合理利用太陽(yáng)能，熱通道換氣幕墻是一個(gè)典型的范例。它是利用熱空氣的煙囪效應(yīng)自然地將熱緩沖層的熱空氣排到室外，并配合中空玻璃內(nèi)的電動(dòng)升降窗簾，從而達(dá)到良好的隔熱節(jié)能效果。在此基礎(chǔ)上，玻璃幕墻飾面材料的光敏、熱敏特性與室內(nèi)供熱、制冷系統(tǒng)形成計(jì)算機(jī)自控網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到幕墻熱工效應(yīng)智能化，幕墻結(jié)構(gòu)體系和太陽(yáng)能利用體系的整體化，即可達(dá)到玻璃幕墻建筑節(jié)能的理想形式——智能幕墻。