一、熱通道特性
建筑節(jié)能既要利用太陽能、風能等自然能,也要從結(jié)構(gòu)上減少熱損失,以獲得經(jīng)濟效益。20世紀80年代以來,嚴寒地區(qū)迫切需要一種新型玻璃幕墻:冬天獲取大量的日照,夏天阻擋太陽輻射,提供良好的自然通風和建筑節(jié)能。建筑師和相關(guān)人員經(jīng)過多年努力,開發(fā)了一種新型玻璃幕墻—智能幕墻。智能幕墻目前處于發(fā)展初期,造價昂貴,技術(shù)要求高,但在建筑節(jié)能上卻顯示了巨大的能力。根據(jù)英國工程師對一個建成的工程進行預(yù)算,采用智能幕墻的工程能耗只相當于傳統(tǒng)建筑能耗的30%。為了節(jié)省建筑成本,目前人們傾向采用智能幕墻的核心技術(shù)—通風幕墻
通風幕墻主要由一個單層玻璃幕墻和一個雙層玻璃幕墻組成,結(jié)構(gòu)如圖1所示。在兩個幕墻中間有一個空間,在空間的上下兩端有進風和排風設(shè)施,這個空間就是熱通道,因此也稱為熱通道幕墻。在熱通道內(nèi)一般還可以根據(jù)需要,裝有百頁、光線、溫度探測器等附件進行自動或手動調(diào)節(jié)遮陽、進風和排風,通風幕墻加上這些自動調(diào)節(jié)附件就成為了智能幕墻。
熱通道由于陽光的照射溫度升高,冬天像一個溫室,等于提高了內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫度,減少了建筑物采暖的運行費用;夏天熱通道溫度很高,打開上下兩端的風口,熱煙囪效應(yīng)產(chǎn)生氣流,運動氣流帶走通道內(nèi)的熱量,這樣就可以降低內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫度,減少空調(diào)負荷。
二、工程實例
目前,世界范圍內(nèi)已建成的智能幕墻不多,但通風幕墻國外較多,國內(nèi)開始出現(xiàn)。
較詳細地介紹了幾個國外工程實例。1980年建成的美國紐約西方化學中心采用“外側(cè)雙層中空玻璃,內(nèi)側(cè)為單層幕墻,1 500MM寬的熱通道”,此通道內(nèi)安裝了活動百頁,該百頁可以通過感應(yīng)光線進行自動調(diào)節(jié),通道熱空氣在過熱時可以從通道頂端排走。1986年建成的勞埃德大廈采用“外側(cè)雙層中空玻璃,內(nèi)側(cè)為單層幕墻,75MM寬的熱通道,通道一層樓高,之間互不連通”,被處理過的空氣通過設(shè)在架空地板內(nèi)的風道送人熱通道,再從另一端排走,這樣可以帶走通道內(nèi)50%的熱量。1993年建成的德國杜伊斯堡的商業(yè)促進中心是應(yīng)用智能幕墻的典型例子,外側(cè)為點式單層玻璃幕墻,內(nèi)側(cè)為單元式幕墻,200MM寬的熱通道,通道有控制光線的可調(diào)節(jié)式百頁。1997年在德國埃森建成RWE總部,可能是目前最精密復(fù)雜的幕墻系統(tǒng),通道內(nèi)有活動百頁。每個單元有獨立的進、排風口.該風口是一精巧的魚嘴型裝置,進人通道內(nèi)的空氣直接從室外引進,熱通道為建筑物提供部分新風。
2000年6月投人使用國家會計學院教學樓是國內(nèi)最早的通風幕墻,位于北京市順義區(qū)天竺鎮(zhèn),建筑面積14000平方米,由深圳方大集團股份公司設(shè)計施工閉。該教學樓南向幕墻凡要求透明之處,內(nèi)側(cè)采用低輻射(5+14A十5)MM中空玻璃、外側(cè)采用6MM鋼化透明玻璃、熱通道寬160MM(內(nèi)設(shè)遮陽百葉,其結(jié)構(gòu)平面見圖2;不要求透明的,其內(nèi)側(cè)采用防火板+防火保溫棉+復(fù)合鋁板,外側(cè)及熱通道不變,其結(jié)構(gòu)立面如3圖所示。北向幕墻由低輻射中空玻璃(5+ 14A+5)MM與復(fù)合保溫板(防火板+40MM玻璃棉十鋁塑板)構(gòu)成。幕墻標高16 m,分格為2000(寬)x 1050(高)MM。
國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對該幕墻進行了冬季保溫性能檢驗:(1))幕墻透明部分的傳熱系數(shù)為1 .14 W/(M2·K),幕墻不透明部分的傳熱系數(shù)為0.866 W/(M2·K),幕墻平均傳熱系數(shù)為1.0 W/(M2·K),低于《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準(采暖居住部分)北京地區(qū)實施細則》(DBJ01一602一97)中的規(guī)定值,滿足北京地區(qū)的節(jié)能要求;(2)國家會計學院通風式幕墻的計權(quán)(揚聲器燥聲)隔聲量37 db。
在冬季保溫性能的檢測中太陽輻射能量達500 W/M2.南向房間室內(nèi)空氣白天溫度達28 .8℃,而北向房間的為20.8℃,溫度相差達8.4℃,平均溫度相差達4.8℃。為什么南向房間和北向房間,屬同一個空調(diào)系統(tǒng),而室溫度相差如此顯著?這是由于南向房間采用了通風幕墻,有利于太陽光線透過,而北向房間采用的只是保溫幕墻,不利于太陽光線透過,因此南、北向房間得到的太陽輻射能量顯著不同。
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