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提升建筑節能既有玻璃幕墻的節能改造技術分析
時間:2015/02/28
  本篇文章內容由[中國幕墻網]編輯部整理發布:
  1.前言
  能源短缺問題已成為當今舉世矚目的問題。在1979 年聯合國召開的維也納科學促進發展會議上,能源被列為人類面臨的四大問題能源、糧食、人口、環境之一。目前,我國經濟正處在高速發展期,能源需求也正快速增長, 城鄉建設與能源供需矛盾十分突出, 特別是建筑領域中的建筑業和住宅產業是能源消耗大戶。如何解決能源短缺問題,就目前來講,節約能源是解決當前世界能源的首要任務, 其中建筑節能已成為國家節能戰略的重要組成部分。建筑節能包括新建建筑節能和既有建筑節能改造。真正的建筑耗能大戶是既有建筑, 因為既有建筑物的數量十分巨大, 而且大多數既有建筑物沒有任何節能措施, 其保溫隔熱性能差、設備系統效率低, 導致采暖和制冷能耗浪費嚴重。而大部分新建建筑物, 通過近幾年國家的努力都達到節能的指標, 有的地區已開始施行節能計劃。所以說, 既有建筑節能改造是我國建筑節能的關鍵。如果在這方面只考慮新建建筑物節能, 不考慮既有建筑節能改造,那么建筑節能的實際成效也只能限定在很小范圍內,所以加強既有建筑節能改造的研究迫在眼前。
  2.既有建筑現狀
  新建建筑達到國家建筑節能標準比較容易, 因為規劃設計如果達不到要求, 有關部就不給審批。而既有建筑物, 因建造年代不同、建筑結構體系不同, 其改造模式差別很大、涉及的因素很多,節能改造難度相當大, 對此那就要加大投人從各個方面加以研究。而且大多數的既有建筑其保溫隔熱性能差, 設備系統效率低, 導致采暖和制冷能耗浪費嚴重。既有建筑節能改造重點在于提高建筑物的圍護結構的保溫、隔熱性能, 減少建筑采暖制冷所需的能源消耗,從而使該建筑能耗達到國家節能標準。所以對既有建筑的節能改造,就要對建筑物外圍護結構和采暖供熱系統進行全面節能改造。既有建筑目前存在以下主要問題。
  3、玻璃幕墻的節能原理
  在進行建筑施工的時候是使用玻璃幕墻已經成為了現代建筑行業的一項發展趨勢,人們在建筑施工的時候使用玻璃幕墻主要是因為它的節能功能。玻璃是一種透明的材料,它可以使熱能進行傳遞,主要是通過對流、輻射(詞條“輻射”由行業大百科提供)傳導來進行。在玻璃進行傳熱的時候,除了這三種方式,還可以通過太陽光的直接透過來完成。人們為了更好的對玻璃傳遞能量的過程進行更好的評估,可以通過單位面積、單位溫差和單位時間內的傳遞焦耳數來確定。焦耳數越大就證明玻璃的能耗損失越多,對節能是特別的不利的。為了更好的測試玻璃幕墻的節能效果,還可以通過遮蔽系數來進行研究,在同樣的條件下,將玻璃組件和透明的玻璃放置在太陽光下,讓太陽輻射(詞條“太陽輻射”由行業大百科提供)能量通過得到輻射能量的比值來確定遮蔽系數,遮蔽系數越小,說明節能的效果更好。太陽光在經過玻璃照射到房間的時候,一部分太能能是直接通過的,另一部分會被玻璃幕墻吸收然后轉化為熱能,這部分熱能會直接進入到房間內。這樣會使得房屋的熱能增加,可以使得房間內的溫度上升。
  4、構建玻璃幕墻存在的問題及原因
  4.1 玻璃幕墻具備著一定的現代感以及時代感,而且玻璃幕墻的形狀結構、色調造型都可以隨意變換,使得建筑師都喜歡利用玻璃幕墻來增加建筑物的美觀。但是,玻璃幕墻在建筑的工程當中所花費的能源也在一定程度上對我國產生了困擾。我國是能源消耗大國,能源的快速消耗阻礙了我國的經濟建設發展?,F在,在我國的城市當中,建筑所消耗的能源占到了總體能源消耗的四分之一,而且公共建筑能源的消耗在建筑總能源消耗中占到了大部分。我國玻璃幕墻一般是構建在公共建筑中,而且,玻璃幕墻不能夠很好的利用光資源。在夏天的時候,玻璃幕墻由于太陽輻射量高而吸取的熱量也增大起來;在冬天的時候,由于室外氣溫比較低,玻璃幕墻散熱的速度加快,這樣,就迫使了在冬夏兩季,空調的使用次數增多,造成了我國能源大量的消耗。
  4.2 現在城市中玻璃幕墻隨處可見,雖然在一定程度上美化了城市的形象,但是也產生了一定的光污染。玻璃幕墻本身具有對光線的反射作用,影響了車輛在公路上安全行駛。第二就是玻璃幕墻在長期的進行光線反射時,人們在看向反射所形成的白光時會對視力產生一定的影響,同時也會引起人們的某些疾病,影響人們的心情。在一些繁華的大都市當中,當地的城市管理者不斷的接收到市民對光污染的投訴情況。
  4.3玻璃幕墻經過長時期的雨打風吹,還有陽光的長期暴曬,導致玻璃幕墻的安全質量性能不斷下降。因此,在有些地區如上海都以及發生了很多次的幕墻玻璃爆裂(詞條“爆裂”由行業大百科提供)、墜落的現象。玻璃幕墻的美觀已經吸引不了市民對其的喜愛感,相反倒是在走到玻璃幕墻的下方時,避而遠之。玻璃幕墻如不定時炸彈,會隨時在市民的頭上爆炸。即使,對玻璃幕墻的設計使用年限不超過25 年,也會使得玻璃幕墻的耗能、安全隱患都處于一種讓人感到尷尬的境界。
  4.4玻璃幕墻這些問題的產生差不多都是由于材料的問題。構建玻璃幕墻主要的材料是玻璃材料,作為主要的外維護部分,玻璃性能的好壞直接影響到了玻璃幕墻的質量的好壞。我國在制定出新節能標準后,已經有一部分的玻璃幕墻技術不能達到新節能標準。
  4.5在建造玻璃幕墻的過程當中,作為連接玻璃的密封材料(詞條“密封材料”由行業大百科提供)是非常重要的,密封材料耐候使用時間的長短會對玻璃幕墻使用時間的長短產生一定的影響。在調研人員針對有些城市的玻璃幕墻進行調查時發現,有些連接玻璃的密封材料已經出現了一系列問題,比如開裂、鋼化破損的現象。這些現象的出現,對建筑室內的環境產生了一定的影響,也造成了大量的能源的消耗。
  5、基于既有建筑玻璃幕墻的節能改造方法
  5.1在建設玻璃幕墻時,可以構建雙層呼吸式幕墻。雙層呼吸式幕墻的建立主要是根據在夏天時利用“煙囪效應”的現象,雙層呼吸式幕墻可以進行自然的通風換氣,對室內的溫度起到了有效的降低作用;同時,在構建玻璃幕墻時,可以安裝半透明的卷簾,在夏天陽光輻射強時,可以放下卷簾,卷簾具備著一定的遮擋和反射作用,可以有效的將大部分的陽光反射消除去,這樣可以降低建筑室內的溫度,減少因為降溫而使用空調的次數,促進了我國節約能源的目的。在冬天的時候,可以將雙層呼吸式幕墻的外層幕墻通風口關閉,這樣,幕墻內部在接受陽光的長時期照射后溫度逐漸升高,由于通風口的關閉,熱量很難被消耗,在一定程度上減少了室內與室外的溫度差,同時,室內溫度也不再大量的向室外傳遞,起到了一定的保溫功效。雙層玻璃幕墻的應用起到了很好的隔聲效果。雙層玻璃幕墻的隔聲效果是非常強的,在玻璃之間的空氣夾層中,玻璃幕墻的隔聲性能得到了一定的阻礙與改善。在一些城市當中,噪聲污染是十分嚴重的,因為這些城市的建筑都不能很好的進行開通風,而在這種環境之下采用雙層玻璃幕墻是一個最好的選擇。
  5.2在玻璃幕墻中,陽光的照射也是需要解決的主要問題,因此,要對玻璃幕墻實施一定的遮陽技術。在一些夏熱冬冷的地區,已經廣泛的使用建筑遮陽技術。遮陽技術是一項非常重要的建筑節能技術,它能夠及時將太陽熱量進行反射或者是吸收,對室內的溫度有著一定的控制作用,能夠在一定程度上提高室內的舒適度還有減少空調所消耗的能源。在玻璃幕墻中使用遮陽技術的主要使用的幾種方法是首先可以采用水平遮陽技術。在一年當中,太陽的高度和方位是不斷的變化和循環的,這就需要設計者要根據實際情況進行設計。在太陽高度角最大時,水平遮陽可以有效地遮擋了所投射下來的陽光;同時,在冬天的時候,可以最大的限度將陽光引入房間內。第二采用垂直遮陽,在、垂直遮陽適用于建筑的東北和西北的方向,能夠遮擋斜射光纖;第三是綜合式遮陽,它對于建筑中各種方向的陽光都有著很好的遮蓋作用;第四采用擋板式遮陽,適用于在東西方向,并且是陽光很強烈的地區,但是它會對人們的視線以及室內的通風產生了一定的影響;最后就是百葉室遮陽,它可以根據人們的需求進行各種角度的調節,對遮陽和采光通風都有一定的促進作用。
  6、用材方面
  采用熱反射LOW-E玻璃、中空玻璃等。這些玻璃在國內早有生產,只是價格較貴,所以以前在玻璃幕墻工程中較少使用,如采用熱反射玻璃與透明玻璃組成的中空玻璃比一磚厚的磚墻保暖性能還好。使用復合材料、隔熱型材做幕墻的橫梁(詞條“橫梁”由行業大百科提供)立柱。在采用隔熱鋁型材時,如采用穿條工藝生產,其隔熱材料應使用PUR材料。另外給已有的幕墻玻璃貼膜也能有效降低能耗,現在市場上的隔熱安全膜(詞條“安全膜”由行業大百科提供)能節能15%以上。
  7、構造方面
  采用百葉、格柵、遮陽板等遮陽設施,可以最大限度減少陽光的直接照射、避免室內過熱,從而達到更好的隔熱節能作用。遮陽百葉有水平百葉和垂直百葉,分手控、電動及可調節百葉系統。根據建筑風格及需求,可選用不同形式、控制方式的遮陽系統。
  由內外兩層玻璃幕墻組成的通風式幕墻,又稱雙層幕墻、呼吸式幕墻、熱通道幕墻(詞條“熱通道幕墻”由行業大百科提供)。內外兩層幕墻之間形成一個通風換氣層,由于此換氣層中空氣的流通或循環作用,使內層幕墻的溫度接近室內溫度,減小溫差,它比傳統的幕墻采暖時節約能源42%-52%,制冷時節約能源38%-60%。
  智能幕墻是通風式幕墻的延伸,是在智能化建筑的基礎上對建筑配套技術(暖、熱、光、電)適度控制,通過計算機有效調節室內空氣、溫度和光線,其建筑能耗只相當于傳統幕墻的30%。
  光電幕墻的基本單元為光電板,光電(詞條“光電”由行業大百科提供)板是由若干個光電電池進行串、并聯組合而成的電池陣列,將電池陣列放入兩層玻璃中(上層為透明玻璃,下層顏色任意)用鑄膜樹脂熱固而成,在光電板背面接線盒和導線,這樣就可以將太陽能轉化為電能為人們所使用。一般情況下,此種幕墻的立柱和橫梁采用隔熱鋁型材。
  8、結論
  在我國現階段,主要以使用與經濟發展水平相適應的節能技術為主,切不可為片面追求低能耗目標而不顧經濟成本。同時注重太陽能、風能、地熱能等可再生自然能技術的研究和開發,降低可再生能源的利用成本,逐步從大城市和經濟比較發達地區向全國推廣應用,實現我國建筑節能既定目標。
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