略論熱通道幕墻的節(jié)能和計(jì)算

－﹑熱通道幕墻
　　熱通道幕墻不同于單層結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)單層幕墻，綜是雙層結(jié)構(gòu)的新型幕墻，熱通道玻璃或明框玻璃墻﹑鋁合金窗。內(nèi)﹑層結(jié)構(gòu)一般用隱框玻璃幕墻﹑明框玻璃幕墻﹑鋁合金門或鋁合金窗。內(nèi)﹑外層結(jié)構(gòu)之間分離離一個(gè)介乎室內(nèi)和室外之間的中間層，形成一種通道，空氣可以從下部進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入通道，也可以從上部出風(fēng)口排出通道，空氣在通道流動(dòng)，導(dǎo)致熱能在通道的流動(dòng)和傳遞，這個(gè)中間層稱為熱通道，因而在國際上一般稱為熱通道幕墻。雙層幕為墻內(nèi)、外層結(jié)構(gòu)都是建筑幕墻的熱通道幕墻；通風(fēng)幕墻，它們都是熱通道幕墻中的一種。熱通道幕墻于上世紀(jì)八十年代在歐美國家出現(xiàn)，并逐漸得到應(yīng)用，在德國，應(yīng)用更廣。我國2001年在北京旺座中心首先采用，現(xiàn)已基本建成。目前南京的人壽廣場、深圳的TCL大樓的熱通道幕墻正在招標(biāo)，我國熱通道幕墻的應(yīng)用方興，發(fā)展前預(yù)期良好。

二、熱通道幕墻是新型的節(jié)能幕墻
　　1、建筑節(jié)能是世界性大潮流和大趨勢，也是中國改革和可持續(xù)發(fā)展的需要。所謂建筑節(jié)能，經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：最初僅局限于被動(dòng)減少建筑能減少建筑能耗；不久改為“在建筑中保持能源”。意思是主動(dòng)減少建筑能耗；近來，則普遍稱作“提高建筑中保持能源利用率”，也是說，不僅要減少建筑能耗，還要積極地利用自然能，主動(dòng)提高能利用的效率。

　　就建筑節(jié)能的意義上來講：熱通常玻璃幕墻與普通單層玻璃相比，有兩方面區(qū)別，一是雙層結(jié)構(gòu)比單層結(jié)構(gòu)降低了幕墻的平均傳熱系數(shù)，從而減少了能耗；二是利用太陽能在熱信道產(chǎn)生的‘溫室效應(yīng)’和‘煙囪效應(yīng)’。增添了冬季和夏季節(jié)能的效果。

　　2、適宜的室內(nèi)熱環(huán)境在發(fā)達(dá)國家已成為一種基本需要，我國建設(shè)全面小康的進(jìn)程中，這種需要也正在日益迫切。

室內(nèi)熱環(huán)境是指影響人體冷熱感覺的環(huán)境，影響因素主要包括室內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、氣流速度以及人體與周圍環(huán)境（包括幕墻、門窗、墻壁的內(nèi)表面）之間輻射換熱（簡稱環(huán)境熱輻射）。適宜的室內(nèi)熱環(huán)境是指室內(nèi)的空氣溫度、濕度、氣流速度、環(huán)境熱輻射等因素適，使人體易于保持熱平衡，從而感到舒適的環(huán)境。

　　空氣溫度、空氣濕度和氣流速度對人體冷熱感覺能夠產(chǎn)生影響，容易被人們感知。但環(huán)境熱輻射對人體冷熱感產(chǎn)生的影響，往往不易被人們所知。以冬季采暖為例：人們常常關(guān)注室內(nèi)空氣溫度，而沒有注意到單層幕墻或單層門窗保溫不足，內(nèi)表面溫度過低，對人體冷熱感產(chǎn)生的影響。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)訴我們：室內(nèi)氣溫度雖然達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)（例如16－18度），但有單層玻璃幕墻或單層玻璃窗的房間，因其保溫性能不好，致使內(nèi)表面溫度偏低，人們?nèi)愿杏X寒冷。在夏季：盡管室內(nèi)溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。但有單層玻璃幕墻或單層玻璃窗的房，因其隔熱性能不好，致使內(nèi)表面溫偏高，人們?nèi)愿杏X炎熱。冬季，雙層結(jié)構(gòu)及溫室效應(yīng)，使幕墻或門窗，內(nèi)表面溫度升高；夏季：雙層結(jié)構(gòu)及煙囪效應(yīng)，使幕墻或門窗內(nèi)表面溫度降低，從而使熱通道幕能改善室內(nèi)的熱環(huán)境。如果是智能型的熱通道幕墻，還可控制室內(nèi)的濕度和氣流速度，既能節(jié)能，又能創(chuàng)造出十公適宜的室內(nèi)熱環(huán)境。

　　3、熱通道幕墻是既能保溫又能隔熱的節(jié)能幕墻。保溫通常是指冬季圍護(hù)結(jié)構(gòu)阻止由室內(nèi)向室外傳熱，從而使室內(nèi)保持適當(dāng)溫渡的能力。隔熱通常是夏季圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔離太陽輻射熱和室外高溫，從而使室內(nèi)保持適當(dāng)溫度的能力。

　　我國大部分地區(qū)冬寒夏熱，一月份平均氣溫與世界同緯度地區(qū)相比，我國東北地區(qū)約低14C，黃河中下游地區(qū)約低10C，長江以南地區(qū)約低8C，東南沿海約低5以C。而七月份的平均氣溫，我國絕大多數(shù)地區(qū)卻要比世界同緯度地區(qū)高出1.3～2.5C。加之，熱天我國整個(gè)東部地區(qū)溫度都較高，使人更感難受。不僅如此，冷和熱的時(shí)間相當(dāng)溫長，以北京為例，日平均氣溫低于10C的冬季，一年平均有158天；高于22C的夏季，一年平均有98天。冬季和夏季的時(shí)間加起來，一共長達(dá)8個(gè)月，因而要求建筑既要有好的保溫性能又要有好的隔熱性能，熱通幕墻正是這種適合我國氣候特點(diǎn)、保溫和隔熱性能兼優(yōu)的外國護(hù)結(jié)構(gòu)。

　　4、熱通道幕墻能夠保證室內(nèi)有足夠的新鮮代氣的條件下，有良好的節(jié)能效果。人體在呼出的廢氣中，所含的氧氣和二氧化碳與吸進(jìn)的新鮮空氣相比：氧氣減少了20%，二氧化碳大約增加了100倍，因此，不斷地供應(yīng)室內(nèi)新鮮空氣，排出室內(nèi)的污濁空氣，是保證人體正常生活和身體健康的基本需要。一般認(rèn)為供給人體的鮮空氣量，每小時(shí)不能低于8.5立方米。我國《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》（JGJ26－95）規(guī)定，住宅建筑換氣次數(shù)取每小時(shí)0.5次，與許多國家的規(guī)定一致。在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，通風(fēng)過分，浪費(fèi)能源，當(dāng)然不好；密不透氣，影響建康，更是不行。熱通道幕墻的內(nèi)層一般都有能夠開啟的門窗，外層幕墻的遮擋下、在室內(nèi)環(huán)境比較惡劣的情況下都能保證內(nèi)層門窗的開啟，外層幕墻的進(jìn)、出風(fēng)口和內(nèi)層門窗的開啟均能控制，從而做到了既保證必要的通風(fēng)、換氣，又能夠節(jié)約能源。

　　綜上所述：熱通道幕墻既不是忽略舒適性，片而的建筑節(jié)能，這也許在人們生活水平處于溫飽階段時(shí)是可行的不是單純追求舒適而忽略建筑節(jié)能，發(fā)達(dá)國家在上世紀(jì)六十年代曾經(jīng)實(shí)行過。而是既能保證室內(nèi)適宜的熱環(huán)境和舒適廢，又能把降低能耗和利用太陽能有機(jī)結(jié)合的新型的節(jié)能幕墻。

三、幕墻的傳熱
　　單層幕墻傳熱是在室內(nèi)和室外之間直進(jìn)行，而熱通道幕墻傳熱是在室內(nèi)和熱通道、熱通道和室外之間進(jìn)行。它的傳熱方式同樣也有四種：

　　1、熱輻射
　　熱的載體由其表面以電磁波的形態(tài)透過介質(zhì)進(jìn)行傳熱為熱輻射。太陽向地球的熱傳遞就是黃型的熱輻射，幕墻接受的太陽輻射熱，一部分被反射，一部發(fā)被吸收，一部分透過幕墻進(jìn)入室內(nèi)，相對應(yīng)的熱能分配率、吸收率和透射率，三者的和為一。幕墻的熱輻射取決于玻璃和材料的表面溫度、表面粗糙度及表面黑度，可以通過技術(shù)加以控制。

　　2、對流傳熱
　　幕墻表面兩側(cè)由于溫度差產(chǎn)生的空氣介質(zhì)的熱交換稱為對流傳熱。在對流傳熱中：幕墻表面溫度高于空氣介質(zhì)，幕墻呈放熱狀態(tài)；反之呈吸熱狀態(tài)。幕墻表面的對流傳熱的流體介質(zhì)主要是空氣，而且是自然對流，因此影響對流傳熱的因素有：空氣密度、導(dǎo)熱系數(shù)、氣流狀態(tài)、材料表面形態(tài)、粗糙度以為輻射傳熱和對流傳熱之和。

　　3、導(dǎo)熱
　　幕墻材料由其結(jié)構(gòu)表面接受熱能，因此兩側(cè)存在穩(wěn)定的溫度差，從而材料內(nèi)部分子和原子產(chǎn)生微觀運(yùn)動(dòng)引起的傳熱稱為導(dǎo)熱。幕墻結(jié)構(gòu)材料的導(dǎo)熱量與其兩側(cè)溫度差、材料導(dǎo)熱系數(shù)成正比，與材料厚度成反比。鋁的導(dǎo)熱系數(shù)是玻璃導(dǎo)熱系數(shù)的270倍，因此熱量集中通過鋁框傳導(dǎo)，形成了“冷橋”。

　　4、換氣傳熱
　　由漏氣傳熱和通風(fēng)傳熱兩部分構(gòu)成：氣流穿過幕墻結(jié)構(gòu)縫隙而產(chǎn)生兩側(cè)空氣流通引起的傳熱，稱為漏氣傳熱。它取決于兩側(cè)的氣壓差、溫度差以及空氣容積比熱、空氣密度、幕墻結(jié)構(gòu)縫隙漏氣量等因素。幕墻的氣密性不好，縫隙漏氣量大，漏氣傳熱多，盡管傳熱系數(shù)小，達(dá)不到節(jié)能目的。熱信道幕墻的內(nèi)層結(jié)構(gòu)很少用推拉門或推拉窗，因?yàn)槟壳拔覈�還很難保證其良好的氣密性，這不僅是溫室效應(yīng)要求，無論在的冬季和夏季夜晚，如果熱信道幕墻的外層進(jìn)、出風(fēng)口關(guān)閉，外層幕墻氣密性差，漏氣量大，熱信道的環(huán)境和幕墻室外環(huán)境差異很小，其節(jié)能效果和單層幕墻就差異很小。為了保持室內(nèi)空氣的新鮮度，熱信道要進(jìn)行必要的通風(fēng)，這種通風(fēng)傳熱控制在符合標(biāo)準(zhǔn)和合理要求的范圍。

　　綜上所述，熱通道幕墻的傳熱是以輻射、對流、導(dǎo)熱、換氣等四種方式綜合進(jìn)行的，熱通道幕墻的節(jié)能的計(jì)算就是這四個(gè)因素的設(shè)計(jì)計(jì)算。

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