二級結(jié)構(gòu)專業(yè)輔導(dǎo):玻璃幕墻明框節(jié)能隔熱鋁型材的開發(fā)

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玻璃幕墻在建筑圍護結(jié)構(gòu)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,要大5~6倍,這就使它在節(jié)能技術(shù)方面受到越來越多的重視。
    1 玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀
    現(xiàn)階段提高玻璃幕墻節(jié)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(jié)構(gòu)傳熱系數(shù),消除結(jié)構(gòu)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。
    在大多數(shù)地區(qū),采用單層的鍍膜玻璃、LOW-E玻璃、熱反射玻璃進行保溫節(jié)能;在嚴寒地區(qū)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(xiàn)節(jié)能。
    隔熱斷橋鋁型材的隔熱原理是基于產(chǎn)生一個連續(xù)的隔熱區(qū)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(dǎo)熱系數(shù)為0.3 W/(m·K),遠小于鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù),而力學(xué)性能指標(biāo)與鋁合金相當(dāng)。
    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(qū)的鋁合金門窗,到20世紀80年代末開始用于高寒地區(qū)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(shù)K達到3.0 W/(m2·K)左右,傳熱系數(shù)比單層玻璃低了近1/2,可以大大地降低能耗,因此,在保溫性能要求比較高的情況下,應(yīng)采用中空玻璃,如果中空玻璃內(nèi)充入惰性氣體,其K值還可以降至1.3 W/(m2·K),節(jié)能效果優(yōu)異?! ?BR>    針對幕墻節(jié)能的要求,我們適時開發(fā)設(shè)計了玻璃幕墻明框節(jié)能隔熱鋁型材。
    2 開發(fā)設(shè)計的總體思路
    明框隔熱玻璃幕墻開發(fā)設(shè)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(shè)計要求,以供不同地區(qū)、不同類型的建筑、不同要求的業(yè)主選擇。
    3 節(jié)能隔熱鋁合金型材的系列化設(shè)計
    節(jié)能隔熱鋁合金型材的設(shè)計是整個明框隔熱玻璃幕墻開發(fā)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(dǎo)熱性能、高力學(xué)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(jié)構(gòu)的力學(xué)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(shè)計
    綜合考慮建筑玻璃幕墻力學(xué)性能、裝飾性能、裝配可靠性以及經(jīng)濟性的要求,我們進行優(yōu)化設(shè)計,最終確定的鋁合金型材基本部件斷面。
    3.2 隔熱條的設(shè)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(dǎo)熱系數(shù)小于0.3 W/(m·K),而力學(xué)性能指標(biāo)與鋁合金相當(dāng),熱膨脹系數(shù)與鋁合金接近,耐老化,適用溫度范圍廣,是目前最理想的結(jié)構(gòu)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(shè)計成寬窄2種截面。對于有特殊要求的工程,可以單獨設(shè)計其截面尺寸。
    3.3 膠條的設(shè)計
    膠條材料選擇三元乙丙橡膠,其優(yōu)點是:耐候性、耐熱性及密封性好。