玻璃幕墙节能的设计原则有哪些？玻璃幕墙主要的受力构件是哪种？

玻璃幕墙节能的设计原则有哪些？玻璃幕墙主要的受力构件是哪种？

玻璃幕墙(以下简称“幕墙”)是现代化建筑的主要外围护结构之一，其节能已成为我国建筑节能的重要一环。

1、幕墙建筑节能的设计原则

严寒地区、寒冷地区和温和地区的幕墙，要进行冬季的保温设计，夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的幕墙，要进行夏季的隔热设计。

我国目前尚没有专门的幕墙热工设计标准或规范，幕墙热工设计依据国家现行的外墙和窗户热工设计的有关标准、规范和参考国外的有关热工设计规程。

进行幕墙热工设计时，必须对其复杂的传热过程和传热方式进行分析和研究。

幕墙的传热过程大致有3种途径：

①幕墙外表面与周围空气和外界环境间的换热：外表面与周围空气间的对流换热，外表面与外界环境间的辐射换热，外表面与空间的各种长波(如电磁波、红外线等产生的长波)辐射换热;

②幕墙内表面与室内空气和室内环境间的换热：内表面与室内空气间的对流换热，内表面与室内环境间的辐射换热;

③幕墙和金属框格的传热：通过单层玻璃的热流传热，通过金属框格传热，通过玻璃的镀膜层减少辐射换热。

幕墙的传热系数由建筑物的外形和所处地区的气候条件、型材的传热系数和玻璃的传热系数等综合确定。

玻璃幕墙

2、铝型材的热工设计

型材是幕墙的主要受力构件。目前，幕墙绝大部分采用铝型材和彩板型材。

铝型材的热绝缘系数计算

根据《民用建筑热工设计规范》(以下简称《热工规范》)规定：铝型材的热绝缘系数R为：R=δ/λ式中：R-材料层的热绝缘系数(m2•K/W);δ-材料层的厚度(m);λ-材料的导热系数〔取203W/(m•K)〕。

设一根矩形实心铝型材，厚度为100mm，其热绝缘系数R为：R=0。0005m2•K/W

上述计算结果没有考虑实际工程中所采用的是空心铝型材。而厚度为100mm厚的矩形空心铝型材，两边的壁厚一般分别为12mm，空心铝型材实际可导热的厚度仅为两边的壁厚部分(共24mm)。

实心铝型材与空心铝型材的热绝缘系数比例为100∶24，空心铝型材的热绝缘系数R为：R=0。002m2•K/W

铝型材的传热热绝缘系数计算

根据《热工规范》，铝型材的传热热绝缘系数R0为：R0=Ri+R+Re式中：Ri-铝型材内表面换热热绝缘系数(取0。11m2•K/W)(下同);Re-铝型材外表面换热热绝缘系数(取0。04m2•K/W)(下同);R-铝型材热绝缘系数(取0。002m2•K/W)。R0=0.11+0。04+0。002=0。152m2•K/W

铝型材的传热系数计算

根据《热工规范》，铝型材的传热系数K0为：K0=1/R0

式中：R0-铝型材的传热热绝缘系数，取0。152m2•K/W。K0=1/0。152=6。58W/(m2•K)

上式得出的计算结果是无断热铝型材的基本传热系数，这与《热工规范》中单层窗户的传热系数6。4W/(m2•K)基本相同。

3、断热铝型材的基本设计要求

断热铝型材亦称隔热铝型材或绝热铝型材，由铝与塑料(或其它隔热材料)复合而成，其中间塑料隔热层主要生产工艺有嵌入式、挤压式和填充式等。

(1)断热铝型材的传热过程十分复杂，传热系数很难计算，一般只有通过检测获得数据。断热铝型材的基本传热系数K0不大于3。5W/(m2•K)。

(2)断热铝型材的中间塑料层的最小厚度，按DIN4108规程规定，最小应为7mm。

(3)断热铝型材的中间塑料层的设计，必须满足型材的整体强度和刚度的要求。

玻璃幕墙

4、结论

(1)幕墙是我国近20年来发展起来的集新技术、新材料和新结构为一体的新型建筑材料，我国每年有数百万平方米的幕墙投入使用，并以10%的速度继续增长。因此，幕墙的建筑节能设计十分重要。

(2)幕墙的建筑节能工作对建筑投资者、对社会都是十分有利的，用于建筑节能的投资完全可以收回，并能在幕墙的使用期内给投资者创造良好的经济效益和社会效益。

(3)采用断桥隔热铝幕墙的结构形式是幕墙建筑节能的最有效的途径。