玻璃幕墻的熱工性能

進入21世紀以來，能源問題日趨嚴重，玻璃幕墻作為一種建筑外圍護結(jié)構(gòu)，其傳熱耗熱量及冷風滲透耗熱量所產(chǎn)生的熱損失占全部建筑能耗的40%～50%，由此用于加熱或冷卻所消耗的電力能源也不斷增加，這與我國的能源發(fā)展戰(zhàn)略是相悖的，如果玻璃幕墻采用合理的結(jié)構(gòu)則可大幅降低能量損耗。由傳熱學原理可知熱量的交換由導熱、對流和輻射三種方式組合形成，要想解決玻璃幕墻的能耗損失問題，就要對上述三種熱交換進行最有效的阻斷。

玻璃幕墻的熱工性能包括多個方面，主要有：傳熱系數(shù)K、遮陽系數(shù)Sc和抗結(jié)露系數(shù)。傳熱系數(shù)K值是指由于玻璃熱傳遞和室內(nèi)外溫差，所形成的空氣到空氣的傳熱量。其傳熱過程包括對流和導熱兩種方式。傳熱系數(shù)是玻璃幕墻熱工性能的重要方面，我國《建筑幕墻物理性能分級》中的保溫性能即由此劃分。K值越低，通過玻璃的傳熱量也越低。玻璃幕墻的遮陽系數(shù)是指在相同條件下，太陽輻射能量透過幕墻玻璃的熱量與透過3mm透明玻璃的熱量之比。Sc值越小，阻擋陽光直接輻射的性能越好。所以較低的K值和較小的Sc值即可有效地降低三種熱傳遞。

K值的計算

1．單一材料層的熱阻  _。

其中：R—材料層的熱阻(m^2.K/W)。

—材料層的厚度(m)。

—材料的導熱系數(shù)，按《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)

范》取定。

2．幕墻構(gòu)件的有效傳熱系數(shù)

傳熱阻  

其中： —圍護結(jié)構(gòu)的傳熱阻(m^2.K/W)。

¾內(nèi)表面換熱阻(m^2.K/W)，按規(guī)范取0.11

¾外表面換熱阻(m^2.K/W)，按規(guī)范取0.04

R¾圍護結(jié)構(gòu)熱阻(m^2.K/W)

傳熱系數(shù)  

3．平均傳熱系數(shù)

行面積加權(quán)平均計算得到：

其中： —建筑幕墻的平均傳熱系數(shù)，

K₁、K₂…K_n¾各個幕墻構(gòu)件的傳熱系數(shù)

F₁、 F₂ …F_n¾各個幕墻構(gòu)件的面積。

表1為玻璃結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的典型值。

值得注意的是，我國的傳熱系數(shù)是以K表示，而美國、歐盟是以U表示，它們的區(qū)別在于測試條件的不同。目前我國的一些書籍和玻璃供應商也常常給定U值，在不同標準的測試條件下，測試結(jié)果顯示中國的K值低于美國的U值而高于歐盟的U值，且美國的U值更接近實際情況。因此在談及玻璃的傳熱系數(shù)時，必須明確測試條件。不同測試條件下的傳熱系數(shù)沒有可比性，也不存在換算關(guān)系。