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節(jié)能幕墻,真空玻璃幕墻介紹
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發(fā)布日期：[2015-03-13] 共閱[720]次 |
一、引言
我國首部公共建筑的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)一《公共建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，引起了業(yè)內(nèi)人十的普遍關(guān)注。建筑節(jié)能新標(biāo)準(zhǔn)〔下稱標(biāo)準(zhǔn))，對節(jié)能玻璃的應(yīng)用提出了明確要求，同時對“超大采光"、“外飄窗"等不節(jié)能設(shè)計也提出了限值。《標(biāo)準(zhǔn)》4.2.4條強(qiáng)制性條文為:“建筑每個朝向的窗(包括透明幕墻)墻面積比均不應(yīng)大于0.70。當(dāng)窗〔包括透明幕墻)墻面積比小于0.40時，玻璃〔或其他透明材料)的可見光透射比不應(yīng)小于0.4。當(dāng)不能滿足本條文的規(guī)定時，必須按本標(biāo)準(zhǔn)第4.3節(jié)的規(guī)定進(jìn)行權(quán)衡判斷?！稑?biāo)準(zhǔn)》發(fā)布之后，根據(jù)這一規(guī)定“叫停玻璃幕墻"的消息不脛而走。執(zhí)行《標(biāo)準(zhǔn)》是否就不能發(fā)展通透幕墻?如何正確的理解和執(zhí)行《標(biāo)準(zhǔn)》，是建筑幕墻行業(yè)急切的實(shí)際問題。汪光燾部長在《建設(shè)節(jié)約型社會必須抓好建筑“四節(jié)"》一文中指出:“節(jié)能，不僅要重視建設(shè)時的節(jié)能，更重要的是長期使用時的總能耗下降。重點(diǎn)要研究建筑使用過程中的能源結(jié)構(gòu)和供應(yīng)方式，提高能源利用效率，研究建筑節(jié)能不能局限于建筑單體的墻體與門窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱問題。我們鼓勵發(fā)展節(jié)能省地型住宅和公共建筑，必須繼續(xù)深入研究與思考節(jié)能省地型住宅和公共建筑的內(nèi)涵。"學(xué)習(xí)汪光燾部長以上論述，本文探討看法如下。
窗墻面積比是指不同朝向外墻面上的窗及陽臺門的透明部分的總面積與所在朝向建筑的外墻面的總面積(包括該朝向上的窗及陽臺門的透明部分的總面積)之比。窗墻面積比的確定要綜合考慮多方面的因素，其中主要的是不同地區(qū)冬、夏日照情況(日照時間長短、太陽總輻射強(qiáng)度、陽光人射角大小)，季風(fēng)影響、室外空氣溫度、室內(nèi)采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及外窗開窗面積與建筑能耗等因素。一般普通窗和傳統(tǒng)幕墻(包括陽臺門的透明部分)的保溫隔熱性能比外墻差很多，窗墻面積比越大，采暖和空調(diào)能耗也越大。因此，從降低建筑能耗的角度出發(fā)，限制窗墻而積比是必要的。
標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)該是僵化的條文。節(jié)能是一個方向，應(yīng)該就一個建筑、甚至一個區(qū)域來平衡。標(biāo)準(zhǔn)定要具備系統(tǒng)學(xué)的思想。我們對能源的評判是一個綜合的系統(tǒng)思想，任何一個建筑，應(yīng)該從系統(tǒng)學(xué)的角度去研究我們的文化、環(huán)境和氣候。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能是對于建筑周邊的自然環(huán)境，如光線、溫度、風(fēng)壓、氣候狀況等充分分析和了解的基礎(chǔ)上，針對建筑本身的朝向、高度、室內(nèi)功能等特點(diǎn)，通過有效系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品對室內(nèi)環(huán)境起到適應(yīng)和調(diào)整的過程。這個過程需要綜合多種因素考慮，需要處理多種關(guān)系，諸如隔熱和得熱、采光和遮陽、通風(fēng)和熱交換的關(guān)系，處理好氣密性、水密性和傳熱、隔聲的關(guān)系等等。這個過程不應(yīng)僅僅依據(jù)于單一的狀態(tài)指標(biāo)，如K值就能夠說明和解決的。也不是簡單的將一些技術(shù)累加或附加就能夠?qū)崿F(xiàn)的，《標(biāo)準(zhǔn)》對幕墻的保溫隔熱性能的要求是按窗墻面積比的增加而不斷提高的，當(dāng)窗墻面積比例較大時，對幕墻的保溫隔熱性能的要求比目前實(shí)際應(yīng)用的一般普通窗和傳統(tǒng)幕墻要高，這會造成門窗幕墻造價有所升高，但這是既要使建筑物通透、美觀、豪華，又要保證節(jié)約采暖空調(diào)系統(tǒng)消耗的能源所必須付出的代價。處理好二者關(guān)系的方法是，應(yīng)根據(jù)幕墻大小的不同，對幕墻保溫隔熱性能的要求也不一樣。例如，如果整個建筑外墻都采用透明幕墻的話，則要求高性能節(jié)能玻璃幕墻。這和《標(biāo)準(zhǔn)》4.2.4條強(qiáng)制性條文說明內(nèi)容是一致的:近年來公共建筑的窗墻面積比有越來越大的趨勢，這是由于人們希望公共建筑更加通透明亮，建筑立面更加美觀，建筑形態(tài)更為豐富?！稑?biāo)準(zhǔn)》把窗墻面積比的上限定為0.7已經(jīng)是充分考慮了這種趨勢。某個立面即使是采用全玻璃幕墻，扣除掉各層樓板以及樓板下面梁的面積(樓板和梁與幕墻之間的間隙必須放置保溫隔熱材料)，窗墻比一般不會再超過0.7。當(dāng)建筑師追求通透、大而積使用透明幕墻時，要根據(jù)建筑所處的氣候區(qū)和窗墻比選擇玻璃(或其他透明材料)，使幕墻的傳熱系數(shù)和玻璃(或其他透明材料)的遮陽系數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)第4.2.2條的的規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)允許采用“面積加權(quán)"的原則，使某朝向整個玻璃(或其他透明材料)幕墻的熱工性能達(dá)到第4.2.2條的幾個表中的要求，例如某賓館大廳的玻璃幕墻沒有達(dá)到要求，可以通過提高該朝向墻面卜玻璃(或其他透明材料)熱工性能的方法，使該朝向整個墻面的玻璃(或其他透明材料)幕墻達(dá)標(biāo)，真察玻璃幕墻、雙層真空玻璃幕墻就是既能達(dá)標(biāo)、又能通透的高性能節(jié)能玻璃幕墻。
二、真空玻璃
真空玻璃是將兩片平板玻璃四周密閉起來，將其間隙抽成真空并密封排氣孔，兩片玻璃之問的間隙為0.1-0.2mm，真空玻璃的兩片一般至少有一片是低輻射玻璃，這樣就將通過真玻璃的傳導(dǎo)、對流和輻射方式散失的熱降到低，其工作原理與玻璃保溫瓶的保溫隔熱原理相同。真空玻璃是玻璃下藝與材料科學(xué)、真空技術(shù)、物理測量技術(shù)、工業(yè)自動化及建筑科學(xué)等多種學(xué)科、多種技術(shù)、多種工藝協(xié)作配合的碩果。
1893年，英國物理學(xué)家、化學(xué)家占姆士·杜瓦發(fā)明了保溫瓶。人們?yōu)榱思o(jì)念他，把保溫瓶又稱作杜瓦瓶。從此后，長于幻想的科學(xué)家就有一個夢想，什么時候能將保溫瓶技術(shù)應(yīng)用到建筑玻璃窗上?要實(shí)現(xiàn)從杜瓦瓶到真空平板玻璃的飛躍，三大難題擺在人們面前。
1、與杜瓦瓶不同，真空平板玻璃是一個小容積、大表而積而又狹窄扁平的玻璃真空腔體，但又要快速抽真空以使殘余氣體降到可以對熱傳導(dǎo)忽略不計的程度，并長期保待其真空度;
2、與杜瓦瓶圓柱體容易抗壓不同，平板真空玻璃只有使用支撐物來承受10000千克/平方米的壓力，該支撐物使真空玻璃產(chǎn)品滿足建筑玻璃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)所要求的強(qiáng)度和壽命，這就必須對支撐物的物理化學(xué)性能以及幾何形狀、幾何分布做出精心設(shè)計;
3、比杜瓦瓶更難的是，真空玻璃是門窗用透明材料，在抽氣口、支撐物的設(shè)計和選料上，要不影響透明和美觀。
1913年世界*個平板真空玻璃發(fā)布。科學(xué)家們相繼進(jìn)行了大量的探索，誕生了一批。20世紀(jì)80年代起，世界對真空玻璃的研發(fā)逐漸活躍起來，其中有兩個團(tuán)體值得一提。一個是美國克羅拉多太陽能研究所由D.K.Benson教授領(lǐng)導(dǎo)的真空玻璃研究組，經(jīng)過1985-1991年的實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)立了許多值得讓后人借鑒的技術(shù)理論、思路和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，另一個是悉尼大學(xué)應(yīng)用物理系R.E.Collins教授1989一1994年領(lǐng)導(dǎo)的研究組，進(jìn)一步改進(jìn)工藝，1989年試制出樣品，1993年研制出*塊1米x1米的實(shí)用真空玻璃，并申請了4項(xiàng)，北京大學(xué)物理系原教授唐健正也是參與者之一。人類在發(fā)明杜瓦瓶之后整整100年，終于又發(fā)明了真空平板玻璃。英國、希臘和日本等國的科學(xué)家也做了大量的類似研究。 |
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