本科土木工程(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 擇透過(guò)性 普通的玻璃只能在有限的范圍內(nèi)做出簡(jiǎn)單的氣候調(diào)節(jié)。目前最新的復(fù)合材料玻璃追求氣候應(yīng)變的主動(dòng)性和積極性，通過(guò)本體著色、多層裝配、表層鍍膜等手段，變被動(dòng)設(shè)防為主動(dòng)利用能源，以滿足不同的性能需要（如表 31）。 1. 本體著色 玻璃顯色是因?yàn)椴Ａ章屎屯干渎实牟灰恢滤拢章屎屯干渎适怯刹Ａ芙鈺r(shí)化學(xué)材料所賦予的 。氧化鐵等化學(xué)成分含量的多少?zèng)Q定了玻璃在可見(jiàn)光范圍內(nèi)對(duì)不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光如何選擇性地吸收和反射。 吸熱玻璃是在玻璃本體內(nèi)摻入金屬離子使其對(duì)太陽(yáng)能有選擇地吸收同時(shí)呈現(xiàn)不同的顏色，吸熱玻璃的節(jié)能是通過(guò)太陽(yáng)光透過(guò)玻璃時(shí)將光能轉(zhuǎn)化為熱能而被玻璃吸收，熱能以對(duì)流和輻射的形式散發(fā)出去從而減少太陽(yáng)能進(jìn)入室內(nèi)。 然而，吸熱玻璃雖具有一定的遮陽(yáng)效果，但其吸收的太陽(yáng)輻射能有相當(dāng)一部分會(huì)以對(duì)流與熱輻射的形式散發(fā)到室內(nèi)，對(duì)太陽(yáng)輻射得熱的控制有限，尤其在單片使用時(shí)綜合隔熱效果并不理想。 2. 多層裝配 由兩至三片玻璃與間層組成，間層內(nèi) 充入干燥空氣、惰性氣體或表 31 玻璃的性能要求 性 能 外觀節(jié)能 顏色、反色亮度、通透效果、隔熱性能、保溫性能 舒適 透光性、隔聲性 其他 安全防護(hù)性、耐溫差性 北京城市學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 共 35 頁(yè) 真空或填入氣凝膠，具有較低的 K 值以及良好的隔熱功能。最常見(jiàn)為中空隔熱玻璃。 （ 1）中空玻璃 中空（如圖 33）是 將兩片玻璃通過(guò)有效的密封材料密封和間隔材料分隔開(kāi)，并在兩片玻璃之間裝有吸收水氣的干燥劑，從而保證中空玻璃內(nèi)部長(zhǎng)時(shí)間為干燥空氣層，無(wú)水氣、灰塵存在；同時(shí)中空玻璃易進(jìn)行大批量工業(yè)化生產(chǎn)，中空玻璃是目前建筑中推薦采用的產(chǎn)品。 中空玻璃由于在兩片玻璃之間形成了一定的厚度并被限制了流動(dòng)的空氣或其他氣體層從而減少了玻璃的對(duì)流和傳導(dǎo)傳熱，因此它具有了較好的隔熱能力。例如由兩片 5mm普通玻璃和中間層厚度為 10mm的空氣層組成的中空玻璃，在熱流垂直于玻璃進(jìn)行熱傳遞時(shí)對(duì)流傳熱，傳導(dǎo)傳熱、輻射傳熱各約占總傳熱的 2%、 38%、 60%，同時(shí)中空玻璃的單片還可以采用鍍膜玻璃和其他節(jié)能玻璃，能將這些玻璃的優(yōu)點(diǎn)都集中于中空玻璃上，也就是說(shuō)中空玻璃還可以集本身和鍍膜玻璃的優(yōu)點(diǎn)于一身，從而發(fā)揮更好的節(jié)能作用。如用一層 5mm 厚、表面輻射率 5mm的普通玻璃組成的空氣層為9mm 的中空玻璃其 K 值約為 W/m2K。如果使用輻射率為 的低輻射玻璃并且將空氣層中的空氣用氬氣置換 空氣層的厚度選擇 圖 33 6+12+6 中空玻璃 北京城市學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 共 35 頁(yè) 12mm，其 K 值可以達(dá)到 W/m2K。如果在中空玻璃的外片選擇熱反射玻璃他還具有控制太陽(yáng)能的作用。 （ 2）真空玻璃 真空玻璃是將兩片平板玻璃四周密閉起來(lái)，將其間隙抽成真空并密封排氣孔，兩片玻璃之間的間隙為 ～ ，真空玻璃的兩片一般至少有一片是低輻射玻璃，這樣就將通過(guò)真空玻璃的熱傳導(dǎo)、對(duì)流幾乎為零，其工作原理與玻璃保溫瓶的保溫隔熱原理相同。 由于真空玻璃中間是真空層，基本上消除了對(duì)流傳熱和傳導(dǎo)傳熱，同時(shí)組成真空玻璃的原片玻璃可以選擇低輻射鍍膜玻璃即 LowE玻璃，能夠大幅度降 低輻射傳熱。 真空玻璃具有優(yōu)異的保溫隔熱性能。一般的單片玻璃傳熱系數(shù)是6 W/m2K，中空玻璃是 W/m2K，真空玻璃的傳熱系數(shù)達(dá)到 W/m2K，一片只有 6mm 厚的真空玻璃，隔熱性能相當(dāng)于 370mm 的實(shí)心黏土磚墻。由于隔熱保溫性能好，真空玻璃在建筑上的應(yīng)用將達(dá)到節(jié)能和環(huán)保雙重效果。 （ 3）氣凝膠隔熱玻璃 氣凝膠是一種多孔性的硅酸鹽凝膠， 95%（體積比）為空氣。由于它內(nèi)部的氣泡十分細(xì)小（小于 20mm），所以具有良好的隔熱性能，同時(shí)又不會(huì)阻擋、折射光線（顆粒遠(yuǎn)小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)），具有均勻透光的外觀。把 這種氣凝膠注入中空玻璃的空腔，可以得到傳熱系數(shù)小于 W/m2K 的隔熱玻璃組件。 3. 表層鍍膜 即在玻璃表面附加一層膜，通過(guò)改變玻璃的光學(xué)特性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)輻射的選擇性屏蔽或利用來(lái)達(dá)到環(huán)保節(jié)能效果，主要有： 北京城市學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè) 共 35 頁(yè) （ 1）熱反射玻璃： 熱反射玻璃是在玻璃表面鍍上金屬、非金屬及其氧化物薄膜使其具有一定的反射效果，能將太陽(yáng)能反射回大氣中而達(dá)到阻擋太陽(yáng)能進(jìn)入室內(nèi)使太陽(yáng)能不在室內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱能的目的。 熱反射鍍膜玻璃的主要特性是：只能透過(guò)可見(jiàn)光和部分 ～ μ m 的近紅外光，對(duì) m 以下的紫外線和 3μ m 以上的中、遠(yuǎn)紅外光不能透過(guò)，即可以將大部分的太陽(yáng)能吸收和反射掉，降低室內(nèi)的空調(diào)費(fèi)用，取得節(jié)能效果。熱反射鍍膜玻璃可以獲得多種反射色，能將四周建筑及自然景物映射在彩色的玻璃幕墻上，使整個(gè)建筑物顯得異常絢麗壯觀。同時(shí)，該產(chǎn)品可以減輕眩光作用，使工作及居住環(huán)境更加舒適。 （ 2） 低輻射玻璃 （ Lowe 玻璃） 普通平板玻璃的輻射率較高，通常為 。低輻射玻璃是通過(guò)在玻璃表面涂敷低輻射涂層使表面的輻射率低于 普通玻璃從而減少熱量的損失來(lái)達(dá)到降低采暖費(fèi)用實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。衡量低輻射玻璃節(jié)能效果的重要指標(biāo)是輻射率。輻射率越低通過(guò)玻璃表面發(fā)生的輻射損失越少，玻璃的節(jié)能效果越好。 （ 3）光譜選擇透過(guò)性玻璃 光譜選擇透過(guò)性玻璃：是熱反射玻璃和 LowE 玻璃技術(shù)的延伸。可以使得太陽(yáng)輻射中的可見(jiàn)光成分最大量的通過(guò)并阻擋具有較高熱量的紫外線或者紅外線，從而最大限度的利用自然光照亮室內(nèi)，又把輻射的熱能阻擋在室外（或者室內(nèi)），于是從采光和制冷（或者采暖）兩方面同時(shí)起到了節(jié)能效果。也可以使用它相反的特性，阻擋可見(jiàn)光，透過(guò)熱量，從而適用于 高緯度地區(qū)以消除進(jìn)入室內(nèi)的眩光同時(shí)充分利北京城市學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 共 35 頁(yè) 用太陽(yáng)輻射熱來(lái)加溫室內(nèi)空氣。 4. 隔熱斷橋鋁型材 當(dāng)今的玻璃幕墻主要采用鋁合金型材作為主要承載構(gòu)件，其具有重量輕、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、表面光滑美觀、不易銹蝕等優(yōu)點(diǎn)，然而鋁合金型材也具有一般金屬材料導(dǎo)熱效率高的特性，其傳熱系數(shù)高達(dá) 210 W/m2K。雖然其較之玻璃與外界的接觸面積要小得多，但在節(jié)能玻璃廣泛應(yīng)用的今天，較之節(jié)能玻璃材料越來(lái)越低的傳熱系數(shù)（中空玻璃傳熱系數(shù)為 W/m2K，充氬中空玻璃傳熱系數(shù)僅為 W/m2K，真空玻璃傳熱系數(shù)只有 W/m2K），通 過(guò)鋁合金框材傳遞所損失的熱量也越顯突出，作為玻璃幕墻的另一重要組成部分 —— 玻璃框材的節(jié)能效果提升也成為整體提高玻璃幕墻節(jié)能環(huán)保性能的重要環(huán)節(jié)。隔熱斷橋鋁型材 的應(yīng)用很好的解決了這一問(wèn)題。 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兩個(gè)部分 ，使鋁合金型材的傳熱系數(shù)降低到 W/m2K 以下，有效的提高了鋁合金型材的保溫隔熱性能。 材料的選擇 總之，材料的選擇基于提高幕墻的整體熱工性能，避免冷、熱橋以及經(jīng)濟(jì)因素。其中，采光部位使用合適的光譜選擇玻璃；非采光部圖34 穿條式隔熱鋁合金 明框幕墻節(jié)點(diǎn)北京城市學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè) 共 35 頁(yè) 位 盡量選用熱阻值大的面材；龍骨以斷熱型材為最優(yōu)等。 構(gòu)造技術(shù) 構(gòu)造是材料的空間組織方式，通過(guò)材料的不同組合和空間變化可以形成更多適應(yīng)氣候變化的方式。從某種程度上，構(gòu)造技術(shù)是對(duì)材料的整合技術(shù)。對(duì)于雙層通風(fēng)玻璃幕墻來(lái)說(shuō)，構(gòu)造技術(shù)無(wú)疑比單純的材料技術(shù)更具有設(shè)計(jì)的可能性。 雙層通風(fēng)玻璃幕墻不同玻璃的位置關(guān)系 雙層通風(fēng)玻璃幕墻玻璃墻面的材料構(gòu)造方式，曾在建筑師和工程師們之問(wèn)引起巨大的爭(zhēng)議，尤其是涉及到雙層和單層玻璃在內(nèi)外層位置裝配的方面。光和熱的傳遞、消耗、聲音的控制以及清洗的需要與成本都是雙層通風(fēng)玻璃 幕墻雙層和單層玻璃組合需要綜合考慮的問(wèn)題。 1. 外層為雙層裝配系統(tǒng)，內(nèi)層為單層裝配系統(tǒng)： 此種裝配方式即內(nèi)循環(huán)雙層通風(fēng)玻璃幕墻，這種裝配方式限制了空腔調(diào)節(jié)效應(yīng)對(duì)雙層中空玻璃內(nèi)表皮的滲透作用，以減少外界的低氣溫對(duì)建筑的沖擊。這對(duì)于側(cè)重于冬季保溫的地區(qū)是適用的。此種裝配方式具有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）利用建筑的正常排風(fēng)在熱通道內(nèi)形成緩沖，降低玻璃幕墻的傳熱系數(shù)，在夏季降低遮陽(yáng)系數(shù)，最小可達(dá)到 左右，大幅度減少室外太陽(yáng)熱輻射傳入室內(nèi)，冬季可降低玻璃幕墻的 K 值，最小達(dá)到 W/m2K 左右，降低室內(nèi)熱量向室外傳遞，從而 節(jié)約空調(diào)能耗。 （ 2）采用智能型遮陽(yáng)百頁(yè)，充分利用太陽(yáng)能，并減少其不利影響。可根據(jù)室內(nèi)人們工作、生活的需要，隨時(shí)控制室內(nèi)光線的強(qiáng)弱和進(jìn)入室內(nèi)熱量的多少，并可和感應(yīng)裝置連接，實(shí)現(xiàn)智能控制。 北京城市學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21