玻璃幕墻明框節能隔熱鋁型材的開發
發布時間：2010-01-14 共1頁
玻璃幕墻在建筑圍護結構中是熱交換最活躍、最敏感的部位，其熱交換熱損失與混凝土或磚混砌體相比，要5～6倍，這就使它在節能技術方面受到越來越多的重視。
1 玻璃幕墻節能技術的現狀
現階段提高玻璃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。
在多數地區，采用單層的鍍膜玻璃、LOW－E玻璃、熱反射玻璃進行保溫節能；在嚴寒地區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實現節能。
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0.3 W/(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，在隔熱幕墻中，如果同時采用10＋12A＋10中空玻璃，那么其傳熱系數K達到3.0 W／（m2·K)左右，傳熱系數比單層玻璃低了近1/2，可以地降低能耗，因此，在保溫性能要求比較高的情況下，應采用中空玻璃，如果中空玻璃內充入惰性氣體，其K值還可以降至1.3 W/(m2·K)，節能效果優異。
針對幕墻節能的要求，我們適時開發設計了玻璃幕墻明框節能隔熱鋁型材。
2 開發設計的總體思路
明框隔熱玻璃幕墻開發設計的總體思路是：在鋁合金型材截面不變的情況下，通過改變隔熱條和膠條的尺寸，分別裝配不同厚度的中空玻璃，從而達到不同的隔熱設計要求，以供不同地區、不同類型的建筑、不同要求的業主選擇。
3 節能隔熱鋁合金型材的系列化設計
節能隔熱鋁合金型材的設計是整個明框隔熱玻璃幕墻開發項目的核心部分。它將鋁合金型材一分為二，在它們中間加入低導熱性能、高力學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構的力學性能要求，又能滿足隔熱性能要求。
3.1 鋁合金型材基本部件的設計
綜合考慮建筑玻璃幕墻力學性能、裝飾性能、裝配可靠性以及經濟性的要求，我們進行優化設計，最終確定的鋁合金型材基本部件斷面。
3.2 隔熱條的設計
隔熱條“冷橋”選用材料為PA66GF25 （簡稱PA66），它是玻璃纖維含量為25％左右的聚酰胺尼龍66，導熱系數小于0.3 W／（m·K），而力學性能指標與鋁合金相當，熱膨脹系數與鋁合金接近，耐老化，適用溫度范圍廣，是目前最理想的結構用隔熱材料。
考慮到與鋁合金的裝配以及常用裝配玻璃的厚度，隔熱條設計成寬窄2種截面。對于有特殊要求的工程，可以單獨設計其截面尺寸。
3.3 膠條的設計
膠條材料選擇三元乙丙橡膠，其優點是：耐候性、耐熱性及密封性好。
3.4 系列化組合設計
對零部件進行組合，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、不同類型的建筑中，業主可以根據當地對玻璃幕墻節能性能的要求，自由地選擇各種性能的節能隔熱幕墻。4種系列明框玻璃幕墻的傳熱系數見表1。
表1 4種系列明框隔熱玻璃幕墻的傳熱系數
1 玻璃幕墻節能技術的現狀
現階段提高玻璃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。
在多數地區，采用單層的鍍膜玻璃、LOW－E玻璃、熱反射玻璃進行保溫節能；在嚴寒地區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實現節能。
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0.3 W/(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，在隔熱幕墻中，如果同時采用10＋12A＋10中空玻璃，那么其傳熱系數K達到3.0 W／（m2·K)左右，傳熱系數比單層玻璃低了近1/2，可以地降低能耗，因此，在保溫性能要求比較高的情況下，應采用中空玻璃，如果中空玻璃內充入惰性氣體，其K值還可以降至1.3 W/(m2·K)，節能效果優異。
針對幕墻節能的要求，我們適時開發設計了玻璃幕墻明框節能隔熱鋁型材。
2 開發設計的總體思路
明框隔熱玻璃幕墻開發設計的總體思路是：在鋁合金型材截面不變的情況下，通過改變隔熱條和膠條的尺寸，分別裝配不同厚度的中空玻璃，從而達到不同的隔熱設計要求，以供不同地區、不同類型的建筑、不同要求的業主選擇。
3 節能隔熱鋁合金型材的系列化設計
節能隔熱鋁合金型材的設計是整個明框隔熱玻璃幕墻開發項目的核心部分。它將鋁合金型材一分為二，在它們中間加入低導熱性能、高力學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構的力學性能要求，又能滿足隔熱性能要求。
3.1 鋁合金型材基本部件的設計
綜合考慮建筑玻璃幕墻力學性能、裝飾性能、裝配可靠性以及經濟性的要求，我們進行優化設計，最終確定的鋁合金型材基本部件斷面。
3.2 隔熱條的設計
隔熱條“冷橋”選用材料為PA66GF25 （簡稱PA66），它是玻璃纖維含量為25％左右的聚酰胺尼龍66，導熱系數小于0.3 W／（m·K），而力學性能指標與鋁合金相當，熱膨脹系數與鋁合金接近，耐老化，適用溫度范圍廣，是目前最理想的結構用隔熱材料。
考慮到與鋁合金的裝配以及常用裝配玻璃的厚度，隔熱條設計成寬窄2種截面。對于有特殊要求的工程，可以單獨設計其截面尺寸。
3.3 膠條的設計
膠條材料選擇三元乙丙橡膠，其優點是：耐候性、耐熱性及密封性好。
3.4 系列化組合設計
對零部件進行組合，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、不同類型的建筑中，業主可以根據當地對玻璃幕墻節能性能的要求，自由地選擇各種性能的節能隔熱幕墻。4種系列明框玻璃幕墻的傳熱系數見表1。
表1 4種系列明框隔熱玻璃幕墻的傳熱系數
隨著節能工作進一步深入，在建筑外裝飾工程中，明框隔熱玻璃幕墻必然得到廣泛應用。我們設計的系列化產品，不僅節能降耗，而且便于產品定型生產，減少鋁合金型材的開模次數、降低成本，因此，具有良好的社會和經濟效益。
4 玻璃幕墻節能技術發展動向
玻璃幕墻熱工設計的發展趨向是：對于以采暖供熱為主的幕墻追求達到溫室效應，對于以空調制冷為主的幕墻追求達到冷房效果，無論何種幕墻都將追求合理利用太陽能。由光電板系統和幕墻系統組成的光電幕墻的應用將是一個主動利用太陽能的發展方向。
歐美國家在建筑節能技術上更多地考慮合理利用太陽能，熱通道換氣幕墻是一個典型的范例。它是利用熱空氣的煙囪效應自然地將熱緩沖層的熱空氣排到室外，并配合中空玻璃內的電動升降窗簾，從而達到良好的隔熱節能效果。在此基礎上，玻璃幕墻飾面材料的光敏、熱敏特性與室內供熱、制冷系統形成計算機自控網絡，達到幕墻熱工效應智能化，幕墻結構體系和太陽能利用體系的一體化，即可達到玻璃幕墻建筑節能的理想形式——智能幕墻。
