建筑的門窗幕墻節能性質與遮陽技術關系的淺析

2012-05-09 15:21  未知

 

  外窗(含透明幕墻、采光頂)是否節能，其節能對整棟建筑是否有影響，影響有多大？有什么意義？門窗、幕墻在整個建筑成本中所占的比例有多大？對一個普通的消費者來說未必了解，但對一個建筑門窗、幕墻裝飾行業的工作者，是有必要有責任搞清楚的。

  一、幕墻節能重要性的認識

  目前，我國城鄉既有建筑總面積約400億平方米，這些建筑在使用過程中，其采暖、空調、通風、照明等方面消耗的能量已占全國總能耗的30%左右，大型公共建筑單位建筑面積能耗大約是普通居住建筑的10倍左右,堪稱耗能大戶。全國每年新建公共建筑3億平方米，如果按每平方米建筑面積節能50%左右，1平方米公共建筑每年節約30公斤標準煤，每年節能就達900萬噸。目前，全國公共建筑面積大約為45億平方米左右，其中采用中央空調的大型商廈、辦公樓、賓館為5億到6億平方米。如果按節能50%的標準進行改造，總的節能潛力約為1.35億噸標準煤。

  我們與發達國家在建筑節能上差距主要不在材料、設備、施工技術上，而是在設計和標準上。北京近幾年開復工建筑面積都在1億平方米以上，這樣大的建筑規模如果繼續執行節能水平較低的設計標準，將留下很重的能耗負擔和治理困難。

  《公共建筑節能設計標準》適用于新建、擴建和改建的公共建筑的節能設計。通過改善建筑圍護結構保溫、隔熱性能，提高供暖、通風、空調設備、系統的能效比，采取增進照明設備效率等措施，在保證相同的室內熱環境舒適參數條件下，與上世紀80年代初設計建成的公共建筑相比，全年供暖、通風、空調和照明的總能耗可減少50%。

  《標準》的主要起草人之一、中國建筑科學研究院顧問副總工程師郎四維說，要實現我國2020年的宏偉目標，要確保GDP在2000年的基礎上再翻兩番，能源消費增長必須要控制在翻一番的水平內。根據預測，如果建筑節能工作進展差，到2020年建筑能耗會高達11億噸標煤，是當前的3.1倍；如果建筑節能工作進展好，也就是說，能全面執行居住建筑節能設計標準，2005年執行公共建筑節能設計標準，每年分批改造既有建筑，2010年后逐步在各地實施節能65%、75%的標準，這樣可以保持建筑能耗為7.5億噸標煤，為當前的2.15倍，確保建筑能耗增長控制在一倍左右。由此可見節能標準的建立和執行的重要性。

  另外，制定標準只是手段，最終的目的是要通過加強監管，嚴格實施節能標準，使標準中規定的建筑節能的基本技術要求得到落實。為此，國家的有關法律、行政法規均有明確的要求，例如《能源法》規定：固定資產投資工程項目的設計和建設，應當遵守合理用能標準和節能設計規范。達不到合理用能標準和節能設計規范要求的項目，審批機關依法不得批準建設；項目建成后，達不到合理用能標準和節能設計規范要求的，不予驗收。建設部先后發布了《民用建筑節能管理規定》、《實施工程建設強制性標準監督規定》等部門規章，印發了《關于加強民用建筑工程項目建筑節能審查工作的通知》等文件。但從1996年以來，新建居住建筑嚴格執行或達到節能標準要求的不足20%。進一步加強建筑節能標準實施和監管，任務艱巨而迫切。

  二、幕墻節能材料選用

  在我國的現有的現有建筑中，有95%的建筑屬于高耗能建筑，其中40%的能耗是通過門窗，采光幕墻損失的，那么降低能耗，改變我們行業的高能耗現狀的重任就落到我們行業的從業人員的身上，這個問題也得政府職能部門的重視，更需要整個社會提高對建筑，對門窗，幕墻節能的認識，特別是業主單位，開發商和消費者，讓我們共同提高在節能方面的認識，貫徹國家節約能源保護環境政策，實現可持續發展的戰略目標。

  外窗(含透明幕墻、采光頂)的保溫隔熱性能主要取決于所采用的玻璃的保溫隔熱性能，中空玻璃的間隔層層數、距離、間隔層內的氣體，間隔條如暖邊技術，LOW-E中空玻璃膜層的輻射率都對玻璃的保溫性能都有影響，可根據標準對不同類型的外窗(含透明幕墻、采光頂)部分的傳熱系數限值來確定玻璃。

  不同材料的窗框對外窗(含透明幕墻、采光頂)的傳熱系數影響較大，不容忽視，塑料窗框、木窗框等因材料本身的傳熱系數較小，對外窗的傳熱系數影響不大，鋁合金窗框，鋼窗框等材料本身的導熱系數很大，形成的熱橋對外窗的傳熱系數影響較大，必須采用斷橋處理。

  鋁合金斷橋處理做法有很多種，材料也不同，如聚酰胺(PA)斷熱條，聚胺脂(PU)等，對保溫性能要求高的外窗(含透明幕墻、采光頂)應選擇斷橋效果好的鋁型材。

  窗框面積占外窗的比例根據窗框材料和窗型系列的不同大約為20-40%，不同的窗框面積對窗的傳熱系數影響也不同。透明幕墻的構造做法對傳熱系數也有不同的影響，明框玻璃幕墻，半隱框玻璃幕墻的影響要大于點支式幕墻和隱框幕墻。

  外窗(含透明幕墻，采光頂)的遮陽系數可根據不同的玻璃本身的遮陽系數及外遮陽來選擇，以達到限值的要求。不同顏色系列的著色玻璃，熱反射玻璃及LOW-E中空玻璃膜層的位置都有不同的遮陽系數和光學性能。

  現階段提高透明幕墻節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降低結構傳熱系數，消除結構體系“熱橋”，降低空氣滲透熱損失，減少開啟窗扇面積，提高密封性等。隔熱斷橋鋁型材的隔熱原理是基于產生一個連續的隔熱區域，利用隔熱條將鋁合金型材分隔成2個部分。隔熱條“冷橋”選用材料為聚酰胺尼龍66，其導熱系數為0.3W/(m•K)，遠小于鋁合金的導熱系數，而力學性能指標與鋁合金相當。

  20世紀70年代末，隔熱斷橋鋁型材在國外問世，主要用于高寒地區的鋁合金門窗，到20世紀80年代末開始用于高寒地區的有框玻璃幕墻。我國目前在保溫隔熱性能要求很高的建筑中，也開始把它用于明框隔熱玻璃幕墻、隱框隔熱玻璃幕墻及點支撐隔熱玻璃幕墻。

  此外值得一提的是，在節能隔熱幕墻或門窗中，如果同時采用6＋12A＋6中空玻璃，那么其傳熱系數K值達到3.0W／(m2•K)左右，傳熱系數比單層玻璃幕墻低了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,如采用6＋12A＋6中空玻璃，那么其傳熱系數K值達到1.7W／(m2•K)左右，傳熱系數比單層玻璃幕墻低了4/5中空玻璃，如果中空玻璃內充入惰性氣體，其K值還可以降至更低，其傳熱系數K達到1.5W／(m2•K)左右，節能效果優異明顯。