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浅析玻璃幕墙的工程节能 减少建筑能耗


  我国建筑能耗是相同气候条件发达国家建筑能耗的2到3倍,在全面建设小康社会的进程中,节能减排的任务十分艰巨。建筑节能是提高住宅舒适度,降低使用费用的基础,也是可持续发展的迫切要求,只有把资源节约、降低能耗放在突出位置,才能更好地促进和谐社会的建设。
  建筑节能65%主要由建筑围护系统承担。在外围护结构中,作为现代建筑一大特色的玻璃幕墙,上世纪90年代在我国建筑工程中得到广泛应用,但也存在诸多问题,比如选择玻璃不当,致使夏季透过玻璃的太阳能是其它材料墙体的数倍;选用的密封胶粘结效果差,胶缝施工不到位,胶条密封不严,结构变形产生裂缝,导致冷、热风渗透情况严重;所用的型材、保温隔热材料、填充材料不合理,节点做法不正确,构件间未有效设置垫片,使得室内热能损失量大;再加上玻璃反射光线时产生的光污染、结构不牢固而成为空中的“定时炸弹”等。进入21世纪后,玻璃幕墙工程不再像以前那样为人们所青睐,其使用范围受到限制、使用量有所减少。
  为避免产生上述质量通病,本文作者根据十几年在玻璃幕墙节能方面的工作经验,现从两个方面进行分析,以供大家探讨。
  一、玻璃幕墙节能
  因考虑建设成本,有些建设单位和设计单位采用用材、构造普通的玻璃幕墙。为了使这种玻璃幕墙工程做到最大限度的节能,就要求工程各方参建人员必须按照《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)以及有关技术标准及节能方面的相关规定,认真设计、精心施工、严格管理,把好节能关。
  设计
  要充分考虑玻璃幕墙工程的保温、隔热、密封性能,选用强度、刚度足够的材料,防止在受台风、地震、自重等荷载作用下玻璃幕墙出现变形以致产生裂缝。  
  选材
  尽量采用镀镆玻璃,因其镆层能有效阻碍太阳能向室内辐射,如采用单片镀镆玻璃时,应使用在线热喷法生产的产品(膜层牢固、耐久性好)。玻璃的厚度关系到结构安全,同时也影响热能的透射量,当采用框支承幕墙时,单片玻璃厚度不应小于6毫米,夹层玻璃的单片厚度不宜小于5毫米。
  保温隔热材料在节能方面扮演着重要角色,同时还强化了防火功能。幕墙工程宜采用岩棉、矿棉、玻璃棉等充当保温隔热材料,其优点是保温隔热性能好,导热系数只有0.044W/(m﹒K),最高使用温度达到650℃。
  玻璃与铝型材副框间结构性粘结必须采用中性硅酮结构密封胶,这种结构胶性能稳定(使用温度为-48-88℃、耐热性达150℃、冷变形不明显)、粘结力强。但全玻幕墙和点支承幕墙采用镀膜玻璃时,不应采用酸性硅酮结构密封胶粘结(镀膜层所含的金属元素与酸性胶反应将致使粘结破坏)。
  耐候密封胶应采用硅酮建筑密封胶。硅酮密封胶耐紫外线性能好,因此经久耐用、不宜老化龟裂,且与硅酮结构胶、玻璃及其它构件有良好相容性,粘结效果好。
  玻璃与玻璃、型材槽壁间缝处采用密度不大于0.037g/㎝3的聚乙烯泡沫棒作填充材料,此材料质量轻、保温性能好。
  玻璃幕墙开启窗的周边缝隙、明框幕墙玻璃与型材间隙宜采用三元乙丙橡胶、氯丁橡胶或硅橡胶密封,其中硅橡胶(耐候性好、永久变形小)质量最佳。这一点在幕墙工程中容易被人们忽视,认为橡胶条作用不大。其实不然,如果橡胶条老化,则会产生漏水、透气等严重问题,影响幕墙保温隔热效果。
  节点作法
  开启窗部位是玻璃幕墙中保温隔热的薄弱环节。由空气渗透性能检测数据可知,在同压力差下,可开启部位的空气渗透量远大于固定部位空气渗透量。因此,开启窗部位开启角度不宜大于30°,开启距离不宜大于300毫米,同时要注意在立面分格设计中开启窗设置数量不宜过多、面积不宜过大。
  不同金属材料(如连接件与主柱间)接触处,应合理设置绝缘垫片隔离。设置绝缘垫片可防电化腐蚀,另外间接起到了断热作用。  
  立柱与横梁接触处设置柔性垫片,横梁两端与立柱间隙可预留1-2毫米的间隙,间隙内填胶。此做法有利于减少幕墙噪音,同时也起到了断热作用(半隐框、明框玻璃幕墙因型材外露此作用更加明显)。
  隐框幕墙采用挂钩式连接固定玻璃组件时,挂钩面要设置柔性垫片,明框、全玻幕墙玻璃下端与金属槽间应采用弹性垫块支承。采用垫片、垫块一方面防玻璃与挂钩硬性接触而应力集中、导致玻璃开裂,另一方面也有着断热作用。
  玻璃幕墙与周边构件、实体墙面洞口边缘、楼板或隔墙外沿间的缝隙处要设置保温材料,进行有效封堵设计,确保玻璃幕墙保温性能。
  玻璃幕墙的单元板块不应跨越主体建筑的变形缝。在主体建筑变形缝处幕墙应采用合理的构造措施,适应建筑变形的要求,有些玻璃幕墙工程因变形缝处幕墙结构设计不当,在投入使用后不到一年,因建筑主体沉降、温度伸缩的影响,此处幕墙出现拉裂、破坏,以致漏水、透气。
  计算书
  算出玻璃幕墙使用过程中在结构上可能同时出现的荷载,按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行荷载组合,并取各自的最不利组合进行计算,选择强度,刚度满足要求的材料。在最不利状态下,幕墙材料只能出现弹性变形,而不能是塑性变形。
  计算最基本的公式:r0S≤R(r0为结构重要系数,S为荷载效应组合值,R为结构的抗力)
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