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真空玻璃大型公共建筑的節(jié)能意義

時(shí)間: 若木1 分享
摘要: 我們國(guó)家把節(jié)能降耗工作看作是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的重要內(nèi)容,是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇,對(duì)于調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式、提高人民生活質(zhì)量、維護(hù)中華民族長(zhǎng)遠(yuǎn)利益,具有極其重要而深遠(yuǎn)的意義。

  建筑節(jié)能在整個(gè)節(jié)能工作中占有極其重要的地位。我們知道建筑能耗在社會(huì)整個(gè)能源消耗中占到30%以上,建筑節(jié)能工作的好壞直接影響到整個(gè)節(jié)能工作。特別是現(xiàn)有的許多大型公共建筑,數(shù)量特別巨大,能耗特別嚴(yán)重。目前,中國(guó)每年竣工的各類(lèi)建筑的建筑面積約為20億平方米,其中公共建筑約為4億平方米。
  年初,建設(shè)部、國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)、財(cái)政部、監(jiān)察部、審計(jì)署聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)大型公共建筑工程建設(shè)管理的若干意見(jiàn)》,要求新建大型公共建筑必須嚴(yán)格執(zhí)行《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和有關(guān)的建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),建設(shè)單位要按照相應(yīng)的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)委托工程項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì),項(xiàng)目建成后應(yīng)經(jīng)建筑能效專(zhuān)項(xiàng)測(cè)評(píng),凡達(dá)不到工程建設(shè)節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的,有關(guān)部門(mén)不得辦理竣工驗(yàn)收備案手續(xù)。
  當(dāng)今,絕大多數(shù)公共建筑有一個(gè)共性,就是采暖能耗、空調(diào)能耗特別高。在公共建筑全年能耗中,大約60%消耗于采暖和空調(diào),而其中的20~50%由外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱所消耗。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面,由于此類(lèi)建筑大多數(shù)都要求具有良好的自然采光,因而,玻璃門(mén)窗設(shè)計(jì)得尺寸很大,窗墻比很高,或干脆設(shè)計(jì)成玻璃幕墻結(jié)構(gòu)。
  玻璃與其優(yōu)良的透光性能和特殊的質(zhì)感在建筑上的運(yùn)用是其它材料無(wú)法替代的。長(zhǎng)久以來(lái),由于玻璃材料本身的特性造成了玻璃自身的保溫隔熱性能差,不能滿(mǎn)足現(xiàn)代建筑所要求的節(jié)能和舒適的要求。特別是那些大面積采用玻璃幕墻的大型公共建筑,過(guò)去,由于使用了不節(jié)能的普通鋼化玻璃或普通中空玻璃制作幕墻,該部分建筑的能耗特別高,而且冬冷夏熱很不舒適。
  隨著玻璃深加工技術(shù)的發(fā)展,各種各樣的節(jié)能玻璃象雨后春筍一樣蓬勃發(fā)展。真空玻璃的出現(xiàn)超越了以往所有的節(jié)能玻璃品種,標(biāo)志著真空玻璃節(jié)能時(shí)代即將到來(lái)。
  二、真空玻璃的基本結(jié)構(gòu)真空玻璃是一種保溫、隔聲性能非常突出的高新技術(shù)產(chǎn)品
  真空玻璃是由兩塊平板玻璃,中間由微小支撐物將其隔開(kāi),玻璃四周用玻璃釬焊料封邊,通過(guò)抽氣口抽真空,然后封接抽氣口保持真空層的一種結(jié)構(gòu)。為了長(zhǎng)久保持真空度,延長(zhǎng)真空玻璃壽命,新立基公司生產(chǎn)的真空玻璃在真空腔內(nèi)還放置了吸氣劑。微小支撐物是外徑0.5mm,厚度0.15 mm的金屬環(huán),由于體積微小,對(duì)人的視覺(jué)和玻璃的光學(xué)性能幾乎沒(méi)有影響。
  真空玻璃的保溫原理和結(jié)構(gòu)與保溫瓶極為相似,建筑上使用真空玻璃就好象把建筑罩在一個(gè)巨大的保溫瓶中,保溫節(jié)能效果可想而知。
  三、真空玻璃的保溫性能Low-E中空玻璃是目前市場(chǎng)上運(yùn)用較為普遍、節(jié)能效果也很好的玻璃品種。
  中空玻璃利用了空氣導(dǎo)熱系數(shù)低的特點(diǎn)。從傳熱學(xué)上講空氣雖然導(dǎo)熱系數(shù)較小,但畢竟是要進(jìn)行熱傳導(dǎo),其它氣體包括惰性氣體也一樣。中空玻璃由于存在著較大的空氣傳導(dǎo)熱量,使得使用Low-E玻璃降低輻射熱的最終保溫隔熱效果大為降低。只有真空狀態(tài)才能消除熱傳導(dǎo),使玻璃的綜合傳熱性能優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。
  常規(guī)真空玻璃產(chǎn)品系列中的真空玻璃保溫。最好的Low-E中空玻璃和充氬氣的Low-E中空玻璃的保溫。通過(guò)對(duì)比真空玻璃和中空玻璃不難得出下述結(jié)論:
  1、真空玻璃熱導(dǎo)隨著所用原片的有效發(fā)射率的降低而迅速降低,中空玻璃熱導(dǎo)降低的并不明顯。
  2、如果Low-E玻璃發(fā)射率做得很低,比如0.05以下,輻射熱導(dǎo)到了幾乎可以忽略的地步,此時(shí)再降低Low-E玻璃發(fā)射率對(duì)中空玻璃來(lái)講意義已經(jīng)不大,但真空玻璃傳熱系數(shù)可以做到0.5W/m2.k,而充空氣的中空玻璃傳熱系數(shù)只能做到1.60W/m2.k,充氬氣的中空玻璃傳熱系數(shù)只能做到 1.23 W/m2.k.
  3、就傳熱系數(shù)K值而言,真空玻璃K值只有充空氣中空玻璃的三分之一,充氬氣中空玻璃的二分之一,在不考慮太陽(yáng)光輻射的情況下,比如,夜晚,真空玻璃比充空氣的中空玻璃節(jié)能近70%,比充氬氣的中空玻璃節(jié)能50%.
  4、在輻射熱導(dǎo)可以忽略的情況下,真空玻璃熱導(dǎo)的主要來(lái)源是支撐物熱導(dǎo)0.5W/m2.k,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,有望進(jìn)一步降低該數(shù)值,比如在玻璃強(qiáng)度提高的情況下,減小支撐物直徑或增大支撐物的間距都有望大幅度減小熱導(dǎo);充空氣(或氬氣)的中空玻璃熱導(dǎo)的主要來(lái)源是氣體對(duì)流傳熱和氣體導(dǎo)熱,為 2.1(或1.5) W/m2.k,該數(shù)值不可能再有下降。從發(fā)展的觀點(diǎn)來(lái)看,在保溫性能上真空玻璃將超越中空玻璃(或充氬氣的中空玻璃)更多。
  5、由于真空玻璃的厚度通常只有中空玻璃厚度的一半,因此,真空玻璃的表觀導(dǎo)熱系數(shù)更顯著地小于中空玻璃的表觀導(dǎo)熱系數(shù)。真空玻璃可以使用三塊玻璃制成雙真空層的真空玻璃,熱阻增加一倍,熱導(dǎo)降低一倍,而厚度在單真空層真空玻璃厚度的基礎(chǔ)上只增加4mm,比中空玻璃還是薄。
  可以說(shuō)在保溫性能上,現(xiàn)階段真空玻璃已經(jīng)大大超越了中空玻璃,將來(lái)會(huì)超越得更多。
  四、真空玻璃的光學(xué)性能和隔熱常規(guī)真空玻璃由兩片玻璃組成,真空間隔層對(duì)太陽(yáng)光譜是通透的,間隔層支撐物很小。
  新立基公司所用支撐物為環(huán)形金屬片,外徑只有0.5mm,高度約0.15mm,即使按圓柱形考慮,每平方米約1600個(gè)支撐物對(duì)輻射的遮擋面積只有:1600×π×0.252=0.000314(m2),約占玻璃總面積的萬(wàn)分之三,故支撐物對(duì)輻射的遮擋作用可以忽略。
  我們知道,建筑上的傳熱除了要考慮溫差因素引起的傳熱外,還要考慮太陽(yáng)輻射因素。太陽(yáng)輻射透過(guò)玻璃的能量與玻璃光學(xué)特性有直接關(guān)系。最重要的就是要考慮得熱系數(shù)SHGC(太陽(yáng)能總透射比)。
  嚴(yán)寒地區(qū)冬季寒冷,夏季涼爽,應(yīng)多考慮冬季陽(yáng)光的射入,以減少取暖熱耗,選用得熱系數(shù)大的真空玻璃對(duì)節(jié)能更為有利;夏熱冬暖地區(qū),夏季陽(yáng)光強(qiáng)烈,氣候炎熱,冬季溫暖,應(yīng)多考慮遮陽(yáng),減少陽(yáng)光的射入以節(jié)約制冷能耗,選用得熱系數(shù)小的真空玻璃更為合理。
  五、真空玻璃工程實(shí)例
  1.天恒大廈工程天恒大廈2005年6月落成,位于北京東直門(mén)立交橋東南角,地上22層,地下4層,建筑高度89米,總建筑面積57000平方米,是一座具有5A智能系統(tǒng)的高級(jí)寫(xiě)字樓?!√旌愦髲B北側(cè)有一面橫隱框豎明框玻璃幕墻,西北角是一面橫明框豎隱框,向內(nèi)與垂直面傾斜15°的三角形玻璃幕墻。幕墻設(shè)計(jì)和施工單位是江蘇省建偉幕墻裝飾工程有限公司,兩面幕墻所用玻璃全部是新立基公司提供的真空玻璃。玻璃最大尺寸為1985×1161mm(矩形),其西北角幕墻由于是三角形立面,所用玻璃很大部分是異形(梯形和三角形)。兩面玻璃幕墻總面積約7000平方米,共用去真空玻璃3365塊,合4848平方米。另外,大廈各種窗戶(hù)所用玻璃也全部是新立基公司提供的真空玻璃。窗面積約2500平方米,用真空玻璃共用去1636塊,合1540平方米。
  天恒大廈玻璃的傳熱系數(shù)(K值)和空氣計(jì)權(quán)隔聲量經(jīng)國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督中心檢測(cè),A結(jié)構(gòu)真空玻璃K值=1.0w/m2.k,B結(jié)構(gòu)真空玻璃K 值=1.2 w/m2.k.B結(jié)構(gòu)真空玻璃空氣計(jì)權(quán)隔聲量Rw=36dB.天恒大廈幕墻玻璃采用FB雙面復(fù)合中空的做法,除了能夠使K值在NL真空玻璃的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高外,主要考慮了幕墻抗風(fēng)壓和人身安全方面的要求。與室內(nèi)外空氣接觸的玻璃采用兩塊6 mm鋼化玻璃,有效地承受了正負(fù)風(fēng)荷載,室內(nèi)鋼化玻璃還有效防止了人的身體對(duì)玻璃的沖擊可能引起的傷害并保護(hù)了玻璃的真空部分。
  2.清華大學(xué)超低能耗示范樓工程清華大學(xué)超低能耗示范樓落成于2005年3月,是北京市科委重點(diǎn)科研和“奧運(yùn)科技專(zhuān)項(xiàng)”項(xiàng)目。該項(xiàng)目還是國(guó)家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“綠色建筑關(guān)鍵技術(shù)研究”的技術(shù)集成平臺(tái),用于展示和實(shí)驗(yàn)各種低能耗、生態(tài)化、人性化的建筑形式及先進(jìn)的技術(shù)產(chǎn)品。
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