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1、外墙-玻璃窗 建筑节能一体化设计研究 中南大学 马承银 外墙-玻璃窗建筑节能一体化 设计主题 v围护结构节能方法 v严寒地区： v 外墙保温涂料+高透型热控中空玻璃窗 v热带地区： v 外墙反射隔热涂料+遮阳型热控中空玻璃窗 一、建筑节能对围护结构的要求 我国南方与北方气候相差很大，建筑节能对墙体与窗户的要求 也不 相同。节能设计的要求： 严寒地区：必须充分满足冬季保温要求，一般可不考虑夏季防热。 寒冷地区：应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热。 夏热冬冷地区：必须满足夏季防热要求。适当兼顾冬季保温。 夏热冬暖地区：必须充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季 保温。 温和地区：部分地区应考
2、虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热。 地区窗墙墙比3层层4-8层层大于9层层 严严寒A外墙墙0.20.40.5 外窗0.4-0.451.51.61.8 寒冷A外墙墙0.450.60.7 外窗0.4-051.82.02.3 地区单单位3层层4-8层层大于9层层 严严寒A 外墙墙w/m2k0.20.40.5 外墙总热墙总热 阻m2k/w52.52 37#保温层层厚度mm1737353 寒冷A 外墙墙w/m2k0.450.60.7 外墙总热墙总热 阻m2k/w2.21.71.4 37#保温层层厚度mm904030 表1 严寒与寒冷地区外墙与外窗传热系数 表2 严寒与寒冷地区墙体PS板保温层厚度 表3
3、夏热冬冷地区 墙与窗传热系数 v v v 表4 夏热冬冷地区地区 墙体PS板保温层厚度 地区单单位D2.5D2.5 夏热热冬冷 地区 外墙墙体形系数0.4w/m2k0.81.0 外墙总热墙总热 阻m2k/w1.251 24#保温层层厚度mm3020 地区体系系数单单位D2.5D2.5 夏热热冬冷 地区 外墙墙0.4 w/m2k 0.81.0 外窗4.0-2.3 外墙墙 0.4 1.01.5 外窗4.7-2.5 表5 夏热冬暖地区外墙与外窗的传热系数单单位D3.0D2.8D2.5 夏热热冬暖 地区 外墙墙 w/m2k 2.0K2.51.5K2.00.7k1.5 外窗由遮阳系数确定 不同地区的墙体
4、与窗户的传热系数要求 v问题： 外窗是建筑围护结构的短板； 加厚外墙保温层的厚度有限； 外墙保温层存在很多弊病。 有必要对外墙与外窗的节能一体化进行研究。 外墙墙 w/m2k 外窗 w/m2k 保温PS厚度 mm 严严寒地区0.2-0.61.6-1.8170-50 寒冷地区0.45-0.71.8-2.390-30 夏热热冬冷地区0.8-1.52.3-4.030-20 夏热热冬暖地区2.5遮阳系数 二、外墙保温隔热涂料 v1、传热基本理论 v 导热：当物体各部分之间不发生相对位移，依靠物质的分子 、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称为导 热(热传导) 。 v 对流：热能在液体或气
5、体中从一处传递到另一处的过程。主 要是由于质点位置的移动，使温度趋于均匀。 v 辐射：自然界中的一切物体，只要温度在绝对温度零度以上 ，都以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送热量，这种传送 能量的方式被称为辐射。 2、传热与温度的关系 v导热 v Q=KA（TT）与温差的1次方成正比 v对流传热 v QA （TT）与温差的1次方成正比 v辐射传热 v Q=A（ T4T4）与4次方温差的成正比 v在节能计算中，重视导热、对流传热，辐射传热应该重视。 3、辐射传热的应用 v3.1 工业窑炉高辐射率涂层耐火材料 v 增加炉膛内耐火材料的辐射吸收率，根据辐射传热原理：辐 射吸收率=辐射发射率，增加炉
6、壁发射率，增强炉辐射传热，提 高热效率。 v 高温辐射 v （2）红外线烤火炉 v 中温辐 v v （3）保暖内衣 v 常温辐射 v辐射传热 v v Q=A（ T4T4）与温差的4次方成正比 va 不变，夏天50、冬天-10，辐射传热相差2.3倍。 v 夏天辐射散热多，有利于降温； v 冬天辐射散热少，有利于保温。 vb 影响的因素 v 材料的种类 v 温度 v 波长 v 4、保温隔热涂料 v 反射隔热涂料是对太阳热辐射有较高的反射率，同时又具有较 高红外辐射率， 达到使辐射表面降温，具有隔热效果。适用于夏 季炎热地区。 对建筑围护结构，既要求隔热效果好，也要求保温效果好，才 能在维持室内环境
7、温度的同时，又节省建筑能耗。 隔热保温涂料 是建筑节能的需要！ 0.2-0.3mm厚度的建筑涂料，具有保温隔热功能是否可能？ （1）内墙保温涂料 v 功能：阻止室内热能向室外传递。 v 室内热源：人体、家电、空调采暖的长波热辐射。 v内墙保温的原理 v室内长波辐射 内墙壁吸收与反射 v内墙壁热辐射 室内温度分布均匀 v减少室内热向墙外传递 v内墙保温涂料的设计原理 va 选择常温辐射材料 vb 选择热阻隔材料 （2）外墙保温涂料 a、 温室效应 b、CO2和H2O的辐射特点 vC、外墙保温涂料设计原理 v1】外墙与外界热交换（温室效应） v外墙外表面向大气层辐射能量； v大气层向地球表面辐射能
8、量（CO2和H2O的红外辐射）； v2 】设计原理 v调整涂料涂层的红外辐射的波谱范围， v使之与大气层的红外辐射波谱相近， v则墙体吸收较多的大气辐射能量， v减少墙体的热损失。 v5 保温隔热涂料的研究成果 v 经过多家企业的研究与开发，研发了建筑内外墙隔热保温涂 料，并投入了实际 建筑工程应用，取得了较好的节能效果。 v v 隔热保温涂料涂布样板工程经过国家建筑检测部门多次测试 ，肯定了其保温效果。定量的测试保温效果的等效热阻为0.5-0.8 m2k/w。其保温效果相当于20-30mm发泡PS板。 v 三 热控中空玻璃 v1、窗玻璃的应用现状 现有玻璃不能满足 严寒地区要求。 2、热控中
9、空玻璃 组成 2片平板玻璃 1片至多片热控片 暖边胶条 惰性气体 热控中空玻璃关键技术 热控片 热控片是在透明高分子材 料中加入阻隔红外辐射功能 材料成型得到。 v热控中空玻璃工作原理 v热控中空玻璃的类型 v高透型 v 可见光透过率高，红外光透过率低，紫外线阻隔率高，有 较低的传热系数。 v 适合冬季寒冷地区的保温。 v 遮阳型 v 可见光透过率适中，红外光透过率低，紫外线阻隔率高，有 较小的遮阳系数。 v 适合夏季炎热地区的隔热。 热控中空玻璃的优异特性 v 隔热保温 v 防止结露 v 阳光控制 v 高效屏蔽紫外线 v 高效隔音 v 高透光率 v 有效节省能源 v 高度环保 热控中空玻璃传
10、热系数测试 热控中空玻璃经过国家玻璃质检中心测试结果： 和墙体一样保温的玻璃窗！ 四、墙体-玻璃窗建筑节能一体化设计 v1、寒冷地区墙体-玻璃窗建筑节能一体化设计 v我国建筑节能设计标准对墙的保温性要求高。 v这样导致墙体保温层产生许多弊端。 v v 如何改变墙体厚保温层的现状？ v v1】 设计思路 v外墙涂布保温隔热涂料，替代外墙保温层； v玻璃窗采用热控中空玻璃，替代普通玻璃窗。 v玻璃窗需要的传热系数，按照墙体的实际热阻确定。 v以严寒地区37#墙建筑为例， v 设计墙体-玻璃窗节能一体化方案。 保温涂料等效热阻0.64w/m2k,，37#墙体涂布后，传热系数下降。 2】设计过程 墙体
11、涂布保温涂料后对玻璃的要求 墙体涂布保温涂料后，替代保温层，墙体的传热系数增大， 相应的只有减少玻璃窗的传热系数，才能满足节能设计的要求。 改变设计后，玻璃窗的传热系数从1.5-2.w/m2k，减小到0.61-1.45wm2k。 采用热控玻璃可以满足设计要求。 3】墙体-玻璃窗节能一体化的优越性 （1）给墙体减负，脱去大棉袄； 没有保温层的墙体质量问题， 简化保温施工工序，降低施工成本，缩短工期， 更适合既有建筑节能改造 （2）实现玻璃窗与墙体一样保温； 减少窗户的热损失； 防止玻璃窗结露； 玻璃窗隔音性高 （3） 适合更高要求的节能建筑 阳光房、被动房、装配式建筑 2、炎热地区墙体-玻璃窗建
12、筑节能一体化设计 炎热地区的墙与窗的隔热包括方面：隔绝太阳辐射热、隔绝外 界热空气的传热。 隔绝太阳辐射热：反射隔热原理（反射、辐射、遮阳）； 隔绝外界热空气的传热：按照导热机理（传热系数）。 采用措施料 墙体用反射隔热涂涂布和减小墙体的传热系数； 玻璃采用遮阳型热控中空玻璃。 v炎热地区墙体-玻璃窗建筑节能一体化设计 v1】采 用反射隔热涂料，减少吸收太阳辐射； v 减少墙体传热系数，减少环境传热。 v2】采用遮阳型热控中空玻璃，减少吸收阳辐射； v 热控中空玻璃低传热热系数，环境传热少。 v3】墙体-玻璃窗建筑节能一体化设计，可以减少墙体的 传热系数要求。 小 结 v1 墙体-玻璃窗建筑节能一体化设计是解决建筑节能新的、有效 的方法； v2 外墙采用保温涂料涂布后，涂层具有较高的等效热阻，可以替 代或部分替代保温层； v3 外墙采用反射隔热涂料涂布后，减少墙体对太阳辐射的吸收， 降低外表面温度，替代或部分替代保温层； v4 热控中空玻璃是和墙体一样保温的玻璃，在建筑节能中有较好 的应用前景。 v 谢谢！ v联系 人 马承银 v 13973184101 v machengyin
