幕墙的保温隔热设计浅析
时间：2020-03-29 05:25:33 来源：千叶帆 本文已影响人
摘要：建筑幕墙保温隔热性能的高低会直接影响到建筑整体节能效果的优劣，建筑节能是国家可持续发展的战略方针，为此国家制定了建筑节能的总体目标和发展规划，因此，建筑幕墙的保温和隔热技术是建筑整体实现节能的关键环节，使用保温隔热技术的目的就是减少热量传递，实现能源的合理使用和有效利用，提高能源利用率，是建筑能耗大幅度下降，节约采暖、空调和照明运行等费用，节约能源，改善环境。
关键词：建筑节能;设计;保温
建筑幕墙保温隔热性能的主要衡量指标是：传热系数和遮阳系数，阻隔室内外热量的传递，即幕墙的热工性能，是幕墙的主要性能之一，也是幕墙系统设计需要重点考虑的因素之一。在气候寒冷地区，建筑幕墙的保温性能为控制因素，保温性能的实现主要增加幕墙结构的热阻及提高幕墙的气密性能，建筑幕墙的节能效果由幕墙结构的传热系数和气密等级体现。在气候炎热地区，建筑幕墙的隔热性能为控制因素，隔热性能的实现主要是采取遮阳措施以及使用隔热型材等技术实现。
从传热学角度来讲，幕墙传热的基本方式有三种：热传导、对流换热和辐射换热。热传导：热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一系统的现象叫做热传导。热传导是固体中热传递的主要方式。在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。对流：液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀的过程。对流是液体和气体中热传递的特有方式，气体的对流现象比液体明显。对流可分自然对流和强迫对流两种。自然对流往往自然发生，是由于温度不均匀而引起的。强迫对流是由于外界的影响对流体搅拌而形成的。加大液体或气体的流动速度，能加快对流传热。热辐射：物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领，这种热传递的方式叫做热辐射。热辐射虽然也是热传递的一种方式，但它和热传导、对流不同。它能不依靠媒质把热量直接从一个系统传给另一系统。在这三种基本方式中，热量传递的物理本质决然不同。建筑幕墙传热通常是以辐射、对流、热传导三种方式同时进行，是综合作用的效果。建筑外围护结构的节能是通过具体的保温和隔热技术实现的，其核心目标就是减少热量的传递。建筑幕墙建筑节能设计要求：在冬季最大限度的利用自然能源来取暖，多获得热量和减少热损耗;夏季最大限度减少得热并利用自然能源降温、冷却，以达到节能目的。
幕墙保温隔热设计需要考虑的因素：
一、保温隔热材料的选用
建筑幕墙属于建筑外维护系统，在有保温隔热要求的幕墙系统设计过程中，既要考虑层间可视部位保温隔热设计，又要考虑非可视部位（如：窗间墙、窗槛墙、实体墙及封修部位等）设计。
（一）可视部位的保温隔热性能的设计既要考虑材料的传热系数，又要考虑材料的遮阳系数，传热系数描述的是因存在温差而产生的热传递，作用的机理是传导和对流，材料组成要素是铝框和玻璃，遮阳系数描述的是太阳辐射产生的热传递，作用机理是辐射，组成要素与玻璃及其他辅助遮阳设施。可视部位保温隔热设计，可考虑降低以下几种材料的传热系数来实现：
1.铝型材，普通铝型材是热的良导体，其热导率非常大，达到160W/m·K，采用隔热条（热导率为0.3W/m·K）的隔热型材，可显著降低热导率，常用的隔热条为尼龙隔热条，其形状、尺寸以及型腔的设计和辅助设施对降低型材的传热系数有决定性的作用。
2.玻璃的选择，决定玻璃保温隔热性能的参数是：U值和遮陽系数，针对不同地区、不同建筑对保温隔热性能的要求，可选择中空玻璃、单银LOW-E中空玻璃、双银LOW-E中空玻璃、三玻双中空玻璃以及真空LOW-E玻璃等，中空玻璃的中空层内填充惰性气体可提高保温隔热性能，此外，采用暖边中空间隔条技术，也可以显著提高玻璃的隔热性能。
（二）非可视部位的保温隔热设计主要考虑的是传热系数，保温材料的选用直接影响保温性能，常用的材料为岩棉板、玻璃棉、加气混凝土、发泡水泥板，既有保温性能，又能起到一定的防火作用。
二、建筑幕墙保温隔热性能的构造设计
建筑幕墙的保温性能的优劣，节点构造设计至关重要，建筑物热量的消耗主要是通过幕墙结构的传热和空气渗透产生热能损失，幕墙构造设计主要是提高幕墙系统的气密性能和对保温薄弱环节的加强处理。
提高幕墙系统的气密性能主要有：1.选用优质的密封胶条，胶条的材质宜选用三元乙丙、氯丁橡胶、硅橡胶，设计合理的胶条槽口尺寸、胶条形状及固定型材的压紧配合尺寸。2.胶条施工安装连续、直角对接严密可靠。3.合理设计密封胶条的位置及数量。4.选用优质的耐候密封胶，设计合理的胶口尺寸，并严格控制施工质量。5.单元幕墙十字接口的密封处理。
保温薄弱环节的加强处理：1.金属与石材幕墙选用保温岩棉的厚度、容重、吸水率等相关参数选用及整体铺装方案。2.在严寒及寒冷地区应采用隐框玻璃幕墙系统。3.隐框幕墙及翻窗采用等片中空玻璃。4.建筑幕墙的收口处理，包括顶封修、底封修、侧封修的保温构造处理。5.透明幕墙层间位置保温封修的构造处理。6.点式幕墙断热驳接头的选用。7.全玻幕墙玻璃肋的设置方式。8.隐框单元幕墙玻璃四周护边材料的选用。
保温岩棉在幕墙的常见部位的使用，处理得当，可大幅提高建筑幕墙的保温性能。幕墙层间位置使用保温岩棉，按照建筑节能设计要求，该位置属于非透明幕墙部分，在严寒及寒冷地区，其综合传热系数为0.25～0.6之间，仅靠玻璃面板无法达到保温要求，故采用背面增加岩棉保温做法，同时铝合金横框位置存在保温薄弱环节，故在横框位置增设岩棉保温，提高该部位整体保温性能。幕墙顶、底、侧封修的基本做法，常见问题是封修保温岩棉设计、安装遗漏，从保温节能方面考虑，此处必须铺设保温岩棉。
三、结论
保温材料的合理选用以及结构的设计的使用，是保证保温设计的基础，保温材料的使用连续性和可靠性，对幕墙的热工性能影响是很大的。相信对节能环保重视程度的与日俱增、建筑节能标准的不断提高和完善，通过幕墙行业人员的不懈努力，坚持认真的对待每一个工程，我们一定会在建筑幕墙环保节能领域中做得更好。
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