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提升建筑节能既有玻璃幕墙的节能改造技术分析

发布日期:2015-02-28 浏览次数:
  本篇文章内容由[中国幕墙网]编辑部整理发布:
  1.前言
  能源短缺问题已成为当今举世瞩目的问题。在1979 年联合国召开的维也纳科学促进发展会议上,能源被列为人类面临的四大问题能源、粮食、人口、环境之一。目前,我国经济正处在高速发展期,能源需求也正快速增长, 城乡建设与能源供需矛盾十分突出, 特别是建筑领域中的建筑业和住宅产业是能源消耗大户。如何解决能源短缺问题,就目前来讲,节约能源是解决当前世界能源的首要任务, 其中建筑节能已成为国家节能战略的重要组成部分。建筑节能包括新建建筑节能和既有建筑节能改造。真正的建筑耗能大户是既有建筑, 因为既有建筑物的数量十分巨大, 而且大多数既有建筑物没有任何节能措施, 其保温隔热性能差、设备系统效率低, 导致采暖和制冷能耗浪费严重。而大部分新建建筑物, 通过近几年国家的努力都达到节能的指标, 有的地区已开始施行节能计划。所以说, 既有建筑节能改造是我国建筑节能的关键。如果在这方面只考虑新建建筑物节能, 不考虑既有建筑节能改造,那么建筑节能的实际成效也只能限定在很小范围内,所以加强既有建筑节能改造的研究迫在眼前。
  2.既有建筑现状
  新建建筑达到国家建筑节能标准比较容易, 因为规划设计如果达不到要求, 有关部就不给审批。而既有建筑物, 因建造年代不同、建筑结构体系不同, 其改造模式差别很大、涉及的因素很多,节能改造难度相当大, 对此那就要加大投人从各个方面加以研究。而且大多数的既有建筑其保温隔热性能差, 设备系统效率低, 导致采暖和制冷能耗浪费严重。既有建筑节能改造重点在于提高建筑物的围护结构的保温、隔热性能, 减少建筑采暖制冷所需的能源消耗,从而使该建筑能耗达到国家节能标准。所以对既有建筑的节能改造,就要对建筑物外围护结构和采暖供热系统进行全面节能改造。既有建筑目前存在以下主要问题。
  3、玻璃幕墙的节能原理
  在进行建筑施工的时候是使用玻璃幕墙已经成为了现代建筑行业的一项发展趋势,人们在建筑施工的时候使用玻璃幕墙主要是因为它的节能功能。玻璃是一种透明的材料,它可以使热能进行传递,主要是通过对流辐射(词条“辐射”由行业大百科提供)传导来进行。在玻璃进行传热的时候,除了这三种方式,还可以通过太阳光的直接透过来完成。人们为了更好的对玻璃传递能量的过程进行更好的评估,可以通过单位面积、单位温差和单位时间内的传递焦耳数来确定。焦耳数越大就证明玻璃的能耗损失越多,对节能是特别的不利的。为了更好的测试玻璃幕墙的节能效果,还可以通过遮蔽系数来进行研究,在同样的条件下,将玻璃组件和透明的玻璃放置在太阳光下,让太阳辐射(词条“太阳辐射”由行业大百科提供)能量通过得到辐射能量的比值来确定遮蔽系数,遮蔽系数越小,说明节能的效果更好。太阳光在经过玻璃照射到房间的时候,一部分太能能是直接通过的,另一部分会被玻璃幕墙吸收然后转化为热能,这部分热能会直接进入到房间内。这样会使得房屋的热能增加,可以使得房间内的温度上升。
  4、构建玻璃幕墙存在的问题及原因
  4.1 玻璃幕墙具备着一定的现代感以及时代感,而且玻璃幕墙的形状结构、色调造型都可以随意变换,使得建筑师都喜欢利用玻璃幕墙来增加建筑物的美观。但是,玻璃幕墙在建筑的工程当中所花费的能源也在一定程度上对我国产生了困扰。我国是能源消耗大国,能源的快速消耗阻碍了我国的经济建设发展。现在,在我国的城市当中,建筑所消耗的能源占到了总体能源消耗的四分之一,而且公共建筑能源的消耗在建筑总能源消耗中占到了大部分。我国玻璃幕墙一般是构建在公共建筑中,而且,玻璃幕墙不能够很好的利用光资源。在夏天的时候,玻璃幕墙由于太阳辐射量高而吸取的热量也增大起来;在冬天的时候,由于室外气温比较低,玻璃幕墙散热的速度加快,这样,就迫使了在冬夏两季,空调的使用次数增多,造成了我国能源大量的消耗。
  4.2 现在城市中玻璃幕墙随处可见,虽然在一定程度上美化了城市的形象,但是也产生了一定的光污染。玻璃幕墙本身具有对光线的反射作用,影响了车辆在公路上安全行驶。第二就是玻璃幕墙在长期的进行光线反射时,人们在看向反射所形成的白光时会对视力产生一定的影响,同时也会引起人们的某些疾病,影响人们的心情。在一些繁华的大都市当中,当地的城市管理者不断的接收到市民对光污染的投诉情况。
  4.3玻璃幕墙经过长时期的雨打风吹,还有阳光的长期暴晒,导致玻璃幕墙的安全质量性能不断下降。因此,在有些地区如上海都以及发生了很多次的幕墙玻璃爆裂(词条“爆裂”由行业大百科提供)、坠落的现象。玻璃幕墙的美观已经吸引不了市民对其的喜爱感,相反倒是在走到玻璃幕墙的下方时,避而远之。玻璃幕墙如不定时炸弹,会随时在市民的头上爆炸。即使,对玻璃幕墙的设计使用年限不超过25 年,也会使得玻璃幕墙的耗能、安全隐患都处于一种让人感到尴尬的境界。
  4.4玻璃幕墙这些问题的产生差不多都是由于材料的问题。构建玻璃幕墙主要的材料是玻璃材料,作为主要的外维护部分,玻璃性能的好坏直接影响到了玻璃幕墙的质量的好坏。我国在制定出新节能标准后,已经有一部分的玻璃幕墙技术不能达到新节能标准。
  4.5在建造玻璃幕墙的过程当中,作为连接玻璃的密封材料(词条“密封材料”由行业大百科提供)是非常重要的,密封材料耐候使用时间的长短会对玻璃幕墙使用时间的长短产生一定的影响。在调研人员针对有些城市的玻璃幕墙进行调查时发现,有些连接玻璃的密封材料已经出现了一系列问题,比如开裂、钢化破损的现象。这些现象的出现,对建筑室内的环境产生了一定的影响,也造成了大量的能源的消耗。
  5、基于既有建筑玻璃幕墙的节能改造方法
  5.1在建设玻璃幕墙时,可以构建双层呼吸式幕墙。双层呼吸式幕墙的建立主要是根据在夏天时利用“烟囱效应”的现象,双层呼吸式幕墙可以进行自然的通风换气,对室内的温度起到了有效的降低作用;同时,在构建玻璃幕墙时,可以安装半透明的卷帘,在夏天阳光辐射强时,可以放下卷帘,卷帘具备着一定的遮挡和反射作用,可以有效的将大部分的阳光反射消除去,这样可以降低建筑室内的温度,减少因为降温而使用空调的次数,促进了我国节约能源的目的。在冬天的时候,可以将双层呼吸式幕墙的外层幕墙通风口关闭,这样,幕墙内部在接受阳光的长时期照射后温度逐渐升高,由于通风口的关闭,热量很难被消耗,在一定程度上减少了室内与室外的温度差,同时,室内温度也不再大量的向室外传递,起到了一定的保温功效。双层玻璃幕墙的应用起到了很好的隔声效果。双层玻璃幕墙的隔声效果是非常强的,在玻璃之间的空气夹层中,玻璃幕墙的隔声性能得到了一定的阻碍与改善。在一些城市当中,噪声污染是十分严重的,因为这些城市的建筑都不能很好的进行开通风,而在这种环境之下采用双层玻璃幕墙是一个最好的选择。
  5.2在玻璃幕墙中,阳光的照射也是需要解决的主要问题,因此,要对玻璃幕墙实施一定的遮阳技术。在一些夏热冬冷的地区,已经广泛的使用建筑遮阳技术。遮阳技术是一项非常重要的建筑节能技术,它能够及时将太阳热量进行反射或者是吸收,对室内的温度有着一定的控制作用,能够在一定程度上提高室内的舒适度还有减少空调所消耗的能源。在玻璃幕墙中使用遮阳技术的主要使用的几种方法是首先可以采用水平遮阳技术。在一年当中,太阳的高度和方位是不断的变化和循环的,这就需要设计者要根据实际情况进行设计。在太阳高度角最大时,水平遮阳可以有效地遮挡了所投射下来的阳光;同时,在冬天的时候,可以最大的限度将阳光引入房间内。第二采用垂直遮阳,在、垂直遮阳适用于建筑的东北和西北的方向,能够遮挡斜射光纤;第三是综合式遮阳,它对于建筑中各种方向的阳光都有着很好的遮盖作用;第四采用挡板式遮阳,适用于在东西方向,并且是阳光很强烈的地区,但是它会对人们的视线以及室内的通风产生了一定的影响;最后就是百叶室遮阳,它可以根据人们的需求进行各种角度的调节,对遮阳和采光通风都有一定的促进作用。
  6、用材方面
  采用热反射LOW-E玻璃、中空玻璃等。这些玻璃在国内早有生产,只是价格较贵,所以以前在玻璃幕墙工程中较少使用,如采用热反射玻璃与透明玻璃组成的中空玻璃比一砖厚的砖墙保暖性能还好。使用复合材料隔热型材做幕墙的横梁(词条“横梁”由行业大百科提供)立柱。在采用隔热铝型材时,如采用穿条工艺生产,其隔热材料应使用PUR材料。另外给已有的幕墙玻璃贴膜也能有效降低能耗,现在市场上的隔热安全膜(词条“安全膜”由行业大百科提供)能节能15%以上。
  7、构造方面
  采用百叶、格栅遮阳板等遮阳设施,可以最大限度减少阳光的直接照射、避免室内过热,从而达到更好的隔热节能作用。遮阳百叶有水平百叶和垂直百叶,分手控、电动及可调节百叶系统。根据建筑风格及需求,可选用不同形式、控制方式的遮阳系统。
  由内外两层玻璃幕墙组成的通风式幕墙,又称双层幕墙、呼吸式幕墙、热通道幕墙(词条“热通道幕墙”由行业大百科提供)。内外两层幕墙之间形成一个通风换气层,由于此换气层中空气的流通或循环作用,使内层幕墙的温度接近室内温度,减小温差,它比传统的幕墙采暖时节约能源42%-52%,制冷时节约能源38%-60%。
  智能幕墙是通风式幕墙的延伸,是在智能化建筑的基础上对建筑配套技术(暖、热、光、电)适度控制,通过计算机有效调节室内空气、温度和光线,其建筑能耗只相当于传统幕墙的30%。
  光电幕墙的基本单元为光电板光电(词条“光电”由行业大百科提供)板是由若干个光电电池进行串、并联组合而成的电池阵列,将电池阵列放入两层玻璃中(上层为透明玻璃,下层颜色任意)用铸膜树脂热固而成,在光电板背面接线盒和导线,这样就可以将太阳能转化为电能为人们所使用。一般情况下,此种幕墙的立柱和横梁采用隔热铝型材
  8、结论
  在我国现阶段,主要以使用与经济发展水平相适应的节能技术为主,切不可为片面追求低能耗目标而不顾经济成本。同时注重太阳能、风能、地热能等可再生自然能技术的研究和开发,降低可再生能源的利用成本,逐步从大城市和经济比较发达地区向全国推广应用,实现我国建筑节能既定目标。