浅析明框与隐框玻璃幕墙热工性能差异

中国建筑装饰幕墙工程CHINABUILDINGDECORATION2007年第2期/总第201期62浅浅析析明明框框与与隐隐框框玻玻璃璃幕幕墙墙热热工工性性能能差差异异江苏合发集团有限责任公司晁晓刚刘长龙【摘要】本文通过计算，分析对比了隐框玻璃幕墙和明框玻璃幕墙的热工差异，提出了提高明框玻璃幕墙热工性能的解决方案。【关键词】热工，普通明框，隐框，隔热明框。明框和隐框玻璃幕墙作为幕墙外立面常用的两种做法，由于其构造做法的不同，幕墙的传热系数存在一定的差异。下面采用THERM6.0热工计算软件，用软件计算分析普通明框、隐框及隔热明框玻璃幕墙的传热系数，说明这三种不同做法玻璃幕墙的热工差异。1．冬季的室内外计算条件冬季计算U值的外界条件表1名称热流量q[W/m²]空气温度θ[℃]对流系数h[W/(m²k)]室外的，标准的023.0000室内的，标准的208.0000对称/隔热0.00002．各种材料的热传导性能计算中涉及的主要材料热传导性表2序号名称导热系数λ[W/(mk)]1铝203.0002丁基胶0.24003三元乙丙橡胶EPDM0.25004普通单玻1.00005Low-E中空层玻璃Low-E膜辐射率大约为ε≤0.12采用λ=0.0319W/(mk)的材料模拟6硅酮结构胶0.35007SilicaGel(干燥剂)0.13008密封胶0.12009普通空气0.024110泡沫棒0.0411双面胶条0.0512尼龙66断热隔条0.303．普通明框玻璃幕墙冬季热工计算幕墙按1.5*1.5m分格、采用6+12A+6Low-E中空玻璃，计算简图如图13.1竖框F1截面的热量线损耗如图2，F1截面构件UF1=3.7547W/(m?k)，面板玻璃UG=1.7332W/(m?k)F1截面线损耗系数：ΨF1=(UF1-UG)×BJS=(3.7547-1.7332)×0.6=1.2129W/(mk)说明：BJS=0.6为计算选取宽度(m)图1U值计算的标准幕墙分格尺寸图2竖框F1截面的构件U值3.2横框F2截面的热量线损耗如图3，F2截面构件UF2=3.4642W/(m?k)，面板玻璃UG=1.7332W/(m?k)F2截面线损耗系数：ΨF2=(UF2-UG)×HJS=(3.4642-1.7332)×0.6=1.0466W/(mk)说明：HJS=0.6为计算选取高度(m)3.3普通明框幕墙总体热工分析布局：幕墙（冬季）采用6+12A+6Low-E中空玻璃、1.5*1.5m分格、普通明框玻璃幕墙总U值表3截面高度(m)宽度(m)面积(m²)面积百分比(%)U值[W/(m²k)]线损耗系数ψ[W/(mk)]热流量Φ(W/K)玻璃1.51.52.251001.73320.00003.8997F11.51.21291.8194F21.51.04661.5699总值2.257.287标准板块U值3.239F2F2F1F115001500中国建筑装饰幕墙工程CHINABUILDINGDECORATION2007年第2期/总第201期63图3横框F2截面的构件U值4．隐框玻璃幕墙冬季热工计算幕墙按1.5*1.5m分格、采用6+12A+6Low-E中空玻璃，计算简图如图4图4U值计算的标准幕墙分格尺寸4.1竖框F1截面的热量线损耗如图5，F1截面构件UF1=2.3806W/(m?k)，面板玻璃UG=1.7331W/(m?k)F1截面线损耗系数：ΨF1=(UF1-UG)×BJS=(2.3806-1.7331)×0.6=0.3885W/(mk)说明：BJS=0.6为计算选取宽度(m)图5竖框F1截面的构件U值4.2横框F2截面的热量线损耗如图6，F2截面构件UF2=2.3371W/(m?k)，面板玻璃UG=1.7331W/(m?k)F2截面线损耗系数：ΨF2=(UF2-UG)×HJS=(2.3371-1.7331)×0.6=0.3624W/(mk)说明：HJS=0.6为计算选取高度(m)图6横框F2截面的构件U值4.3隐框幕墙总体热工分析布局：幕墙（冬季）采用6+12A+6Low-E中空玻璃、1.5*1.5m分格、隐框玻璃幕墙总U值表4截面高度(m)宽度(m)面积(m²)面积百分比(%)U值[W/(m²k)]线损耗系数ψ[W/(mk)]热流量Φ(W/K)玻璃1.51.52.251001.73310.00003.8995F11.50.38850.5828F21.50.36240.5436总值2.255.0259标准板块U值2.2345．隔热明框玻璃幕墙冬季热工计算幕墙按1.5*1.5m分格、采用6+12A+6Low-E中空玻璃，计算简图如图7图7U值计算的标准幕墙分格尺寸5.1竖框F1截面的热量线损耗如图8，F1截面构件UF1=2.4895W/(m?k)，面板玻璃UG=1.7331W/(m?k)F1截面线损耗系数：ΨF1=(UF1-UG)×BJS=(2.4895-1.7331)×0.6=0.4538W/(mk)说明：BJS=0.6为计算选取宽度(m)5.2横框F2截面的热量线损耗如图9，F2截面构件UF2=2.4692W/(m?k)，面板玻璃UG=1.7331W/(m?k)F2F2F1F115001500F2F2F1F115001500中国建筑装饰幕墙工程CHINABUILDINGDECORATION2007年第2期/总第201期64图8竖框F1截面的构件U值F2截面线损耗系数：ΨF2=(UF2-UG)×HJS=(2.4692-1.7331)×0.6=0.4417W/(mk)说明：HJS=0.6为计算选取高度(m)图9横框F2截面的构件U值5.3隔热幕墙总体热工分析布局：幕墙（冬季）采用6+12A+6Low-E中空玻璃、1.5*1.5m分格、隔热明框玻璃幕墙总U值表5截面高度(m)宽度(m)面积(m²)面积百分比(%)U值[W/(m²k)]线损耗系数ψ[W/(mk)]热流量Φ(W/K)玻璃1.51.52.251001.73310.00003.8995F11.50.45380.6807F21.50.44170.6626总值2.255.2428标准板块U值2.3306．计算结果对比不同做法幕墙传热系数表61幕墙(冬季)采用6+12A+6Low-E中空玻璃、1.5*1.5m分格、普通明框玻璃幕墙传热系数U=3.239W/(m2k)2幕墙(冬季)采用6+12A+6Low-E中空玻璃、1.5*1.5m分格、隐框玻璃幕墙传热系数U=2.234W/(m2k)3幕墙(冬季)采用6+12A+6Low-E中空玻璃、1.5*1.5m分格、隔热明框玻璃幕墙传热系数U=2.330W/(m2k)7．结论由以上计算结果可以看出：1．隐框玻璃幕墙由于其铝合金内框处于室内，和室外直接接触的只有导热系数较低的玻璃和耐候胶，所以幕墙的整体传热系数低，热工性能好；2．普通明框玻璃幕墙由于其室外的铝合金装饰条和室内的铝合金框直接接触，铝合金的导热系数为203W/(mk)，所以在该部位形成一个良好的热通道，虽然也采用6+12A+6Low-E中空玻璃，但铝合金框部位的热量损失太大，从而导致幕墙的整体传热系数较高，幕墙的热工性能较差；3．隔热明框玻璃幕墙在室外的铝合金装饰条和室内的铝合金框之间采用聚酰胺尼龙66断热隔条隔离，断热隔条的导热系数为0.3W/(mk)，起到良好的断桥隔热作用，有效降低了铝合金框部份的热量损失，保证幕墙的整体热工性能优良，达到和隐框幕墙相当的传热系数。参考文献：1．《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005。中国建筑工业出版社，2005.2．《民用建筑热工设计规范》GB50176-1993。中国建筑工业出版社，1993.3．《建筑玻璃应用技术规程》JGJ133-2003。中国建筑工业出版社，2003.4．公共建筑节能设计标准宣贯辅导教材。中国建筑工业出版社，2005.5．涂逢详主编节能窗技术。中国建筑工业出版社，2003.6．张芹玻璃幕墙如何贯彻执行公共建筑节能设计标准。门窗幕墙信息，2005.9.7．张芹玻璃幕墙与建筑节能。门窗幕墙信息，2005.11.8．谢士涛董格林节能型建筑幕墙的构造设计。中国建筑装饰，2006.1.9．国外参考资料[1]ISO10077-1:2000-07；窗、门和百叶窗的热性能-热传送的计算-第一部分：简化方法。[2]prENISO10077-2:2000-12；窗、门和百叶窗的热性能-热传送的计算-第二部分：框的数值化方法。[3]ENISO10211-2:2001；建筑物的热桥-热流和表面温度-第二部分：线性热桥计算。[4]EN673:1999-01；建筑物玻璃-测定热传输（U值）-计算方法（德文版EN673:1997）[5]ENISO6946:1996；建筑组件和建筑构件-耐热和热传输-计算方法。[6]WINDOW5.1,加州大学董事，国际玻璃窗数据库(IGDB)版本。[7]SO/FDIS15099：2003；窗，门和遮阳装置的热性能-详细计算。[8]ASHRAE，2001，《能量计算的国际现状》（IWEC现状文件），用户手册和CD-ROM，亚特兰大，ASHRAE。