外墻-玻璃窗建筑節(jié)能一體化設(shè)計研究

外墻-玻璃窗建筑節(jié)能一體化設(shè)計研究第一頁，共33頁。外墻-玻璃窗建筑節(jié)能一體化

設(shè)計主題圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能方法嚴(yán)寒地區(qū)：外墻保溫涂料+高透型熱控中空玻璃窗熱帶地區(qū)：外墻反射隔熱涂料+遮陽型熱控中空玻璃窗第二頁，共33頁。

一、建筑節(jié)能對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的要求

我國南方與北方氣候相差很大，建筑節(jié)能對墻體與窗戶的要求也不相同。節(jié)能設(shè)計的要求：嚴(yán)寒地區(qū)：必須充分滿足冬季保溫要求，一般可不考慮夏季防熱。寒冷地區(qū)：應(yīng)滿足冬季保溫要求，部分地區(qū)兼顧夏季防熱。夏熱冬冷地區(qū)：必須滿足夏季防熱要求。適當(dāng)兼顧冬季保溫。夏熱冬暖地區(qū)：必須充分滿足夏季防熱要求，一般可不考慮冬季保溫。

溫和地區(qū)：部分地區(qū)應(yīng)考慮冬季保溫，一般可不考慮夏季防熱。第三頁，共33頁。地區(qū)窗墻比≤3層4-8層大于9層嚴(yán)寒A外墻0.20.40.5外窗0.4-0.451.51.61.8寒冷A外墻0.450.60.7外窗0.4-0..51.82.02.3地區(qū)單位≤3層4-8層大于9層嚴(yán)寒A外墻w/m2k0.20.40.5外墻總熱阻m2k/w52.5237#保溫層厚度mm1737353寒冷A外墻w/m2k0.450.60.7外墻總熱阻m2k/w2.21.71.437#保溫層厚度mm904030表1嚴(yán)寒與寒冷地區(qū)外墻與外窗傳熱系數(shù)表2嚴(yán)寒與寒冷地區(qū)墻體PS板保溫層厚度第四頁，共33頁。

表3夏熱冬冷地區(qū)墻與窗傳熱系數(shù)

表4夏熱冬冷地區(qū)地區(qū)墻體PS板保溫層厚度地區(qū)單位D≤2.5D＞2.5夏熱冬冷地區(qū)外墻體形系數(shù)＞0.4w/m2k0.81.0外墻總熱阻m2k/w1.25124#保溫層厚度mm3020地區(qū)體系系數(shù)單位D≤2.5D＞2.5夏熱冬冷地區(qū)外墻＞0.4w/m2k0.81.0外窗4.0-2.3外墻≤0.41.01.5外窗4.7-2.5第五頁，共33頁。

表5夏熱冬暖地區(qū)外墻與外窗的傳熱系數(shù)單位D≥3.0D≤2.8D≥2.5夏熱冬暖地區(qū)外墻w/m2k2.0＜K＜2.51.5＜K＜2.00.7＜k＜1.5外窗由遮陽系數(shù)確定第六頁，共33頁。

不同地區(qū)的墻體與窗戶的傳熱系數(shù)要求問題：外窗是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的短板；加厚外墻保溫層的厚度有限；外墻保溫層存在很多弊病。有必要對外墻與外窗的節(jié)能一體化進(jìn)行研究。外墻w/m2k外窗w/m2k保溫PS厚度mm嚴(yán)寒地區(qū)0.2-0.61.6-1.8170-50寒冷地區(qū)0.45-0.71.8-2.390-30夏熱冬冷地區(qū)0.8-1.52.3-4.030-20夏熱冬暖地區(qū)≤2.5遮陽系數(shù)第七頁，共33頁。

二、外墻保溫隔熱涂料1、傳熱基本理論導(dǎo)熱：當(dāng)物體各部分之間不發(fā)生相對位移，依靠物質(zhì)的分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動而產(chǎn)生的熱量傳遞稱為導(dǎo)熱(熱傳導(dǎo))。對流：熱能在液體或氣體中從一處傳遞到另一處的過程。主要是由于質(zhì)點(diǎn)位置的移動，使溫度趨于均勻。輻射：自然界中的一切物體，只要溫度在絕對溫度零度以上，都以電磁波和粒子的形式時刻不停地向外傳送熱量，這種傳送能量的方式被稱為輻射。

第八頁，共33頁。

2、傳熱與溫度的關(guān)系導(dǎo)熱

Q=KA（T１－T２）——與溫差的1次方成正比對流傳熱

Q＝αA（T１－T２）——與溫差的1次方成正比輻射傳熱

Q=εA（T１4－T２4）——與4次方溫差的成正比在節(jié)能計算中，重視導(dǎo)熱、對流傳熱，輻射傳熱應(yīng)該重視。第九頁，共33頁。

3、輻射傳熱的應(yīng)用3.1工業(yè)窯爐高輻射率涂層耐火材料增加爐膛內(nèi)耐火材料的輻射吸收率，根據(jù)輻射傳熱原理：輻射吸收率=輻射發(fā)射率，增加爐壁發(fā)射率，增強(qiáng)爐輻射傳熱，提高熱效率。

高溫輻射（2）紅外線烤火爐

中溫輻

（3）保暖內(nèi)衣

常溫輻射

第十頁，共33頁。輻射傳熱

Q=εA（T１4－T２4）——與溫差的4次方成正比aε不變，夏天50℃、冬天-10℃，輻射傳熱相差2.3倍。夏天輻射散熱多，有利于降溫；冬天輻射散熱少，有利于保溫。b影響ε的因素材料的種類溫度波長

第十一頁，共33頁。

4、保溫隔熱涂料

反射隔熱涂料是對太陽熱輻射有較高的反射率，同時又具有較高紅外輻射率，達(dá)到使輻射表面降溫，具有隔熱效果。適用于夏季炎熱地區(qū)。

對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，既要求隔熱效果好，也要求保溫效果好，才能在維持室內(nèi)環(huán)境溫度的同時，又節(jié)省建筑能耗。隔熱保溫涂料是建筑節(jié)能的需要！

0.2-0.3mm厚度的建筑涂料，具有保溫隔熱功能是否可能？

第十二頁，共33頁。（1）內(nèi)墻保溫涂料

功能：阻止室內(nèi)熱能向室外傳遞。室內(nèi)熱源：人體、家電、空調(diào)采暖的長波熱輻射。內(nèi)墻保溫的原理室內(nèi)長波輻射內(nèi)墻壁吸收與反射內(nèi)墻壁熱輻射室內(nèi)溫度分布均勻減少室內(nèi)熱向墻外傳遞第十三頁，共33頁。內(nèi)墻保溫涂料的設(shè)計原理a選擇常溫輻射材料b選擇熱阻隔材料第十四頁，共33頁。（2）外墻保溫涂料

a、溫室效應(yīng)第十五頁，共33頁。

b、CO2和H2O的輻射特點(diǎn)第十六頁，共33頁。C、外墻保溫涂料設(shè)計原理1】外墻與外界熱交換（溫室效應(yīng)）外墻外表面向大氣層輻射能量；大氣層向地球表面輻射能量（CO2和H2O的紅外輻射）；2】設(shè)計原理調(diào)整涂料涂層的紅外輻射的波譜范圍，使之與大氣層的紅外輻射波譜相近，則墻體吸收較多的大氣輻射能量，減少墻體的熱損失。第十七頁，共33頁。5保溫隔熱涂料的研究成果經(jīng)過多家企業(yè)的研究與開發(fā)，研發(fā)了建筑內(nèi)外墻隔熱保溫涂料，并投入了實際建筑工程應(yīng)用，取得了較好的節(jié)能效果。

隔熱保溫涂料涂布樣板工程經(jīng)過國家建筑檢測部門多次測試，肯定了其保溫效果。定量的測試保溫效果的等效熱阻為0.5-0.8m2k/w。其保溫效果相當(dāng)于20-30mm發(fā)泡PS板。

第十八頁，共33頁。三熱控中空玻璃1、窗玻璃的應(yīng)用現(xiàn)狀現(xiàn)有玻璃不能滿足嚴(yán)寒地區(qū)要求。第十九頁，共33頁。

2、熱控中空玻璃組成

2片平板玻璃

1片至多片熱控片暖邊膠條惰性氣體

熱控中空玻璃關(guān)鍵技術(shù)

——熱控片

熱控片是在透明高分子材料中加入阻隔紅外輻射功能材料成型得到。

第二十頁，共33頁。熱控中空玻璃工作原理第二十一頁，共33頁。熱控中空玻璃的類型高透型可見光透過率高，紅外光透過率低，紫外線阻隔率高，有較低的傳熱系數(shù)。適合冬季寒冷地區(qū)的保溫。遮陽型可見光透過率適中，紅外光透過率低，紫外線阻隔率高，有較小的遮陽系數(shù)。適合夏季炎熱地區(qū)的隔熱。第二十二頁，共33頁。

熱控中空玻璃的優(yōu)異特性

隔熱保溫防止結(jié)露陽光控制高效屏蔽紫外線高效隔音高透光率有效節(jié)省能源高度環(huán)保

第二十三頁，共33頁。熱控中空玻璃傳熱系數(shù)測試

熱控中空玻璃經(jīng)過國家玻璃質(zhì)檢中心測試結(jié)果：

和墻體一樣保溫的玻璃窗！第二十四頁，共33頁。

四、墻體-玻璃窗建筑節(jié)能一體化設(shè)計1、寒冷地區(qū)墻體-玻璃窗建筑節(jié)能一體化設(shè)計我國建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對墻的保溫性要求高。這樣導(dǎo)致墻體保溫層產(chǎn)生許多弊端。

如何改變墻體厚保溫層的現(xiàn)狀？

第二十五頁，共33頁。1】設(shè)計思路外墻涂布保溫隔熱涂料，替代外墻保溫層；玻璃窗采用熱控中空玻璃，替代普通玻璃窗。玻璃窗需要的傳熱系數(shù)，按照墻體的實際熱阻確定。以嚴(yán)寒地區(qū)37#墻建筑為例，設(shè)計墻體-玻璃窗節(jié)能一體化方案。第二十六頁，共33頁。

保溫涂料等效熱阻0.64w/m2k,，37#墻體涂布后，傳熱系數(shù)下降。2】設(shè)計過程第二十七頁，共33頁。

墻體涂布保溫涂料后對玻璃的要求墻體涂布保溫涂料后，替代保溫層，墻體的傳熱系數(shù)增大，相應(yīng)的只有減少玻璃窗的傳熱系數(shù)，才能滿足節(jié)能設(shè)計的要求。改變設(shè)計后，玻璃窗的傳熱系數(shù)從1.5-2.w/m2k，減小到0.61-1.45wm2k。采用熱控玻璃可以滿足設(shè)計要求。第二十八頁，共33頁。3】墻體-玻璃窗節(jié)能一體化的優(yōu)越性

（1）給墻體減負(fù)，脫去大棉襖；沒有保溫層的墻體質(zhì)量問題，簡化保溫施工工序，降低施工成本，縮短工期，更適合既有建筑節(jié)能改造

（2）實現(xiàn)玻璃窗與墻體一樣保溫；

減少窗戶的熱損失；防止玻璃窗結(jié)露；玻璃窗隔音性高

（3）適合更高要求的節(jié)能建筑

陽光房、被動房、裝配式建筑第二十九頁，共33頁。

2、炎熱地區(qū)墻體-玻璃窗建筑節(jié)能一體化設(shè)計

炎熱地區(qū)的墻與窗的隔熱包括方面：隔絕太陽輻射熱、隔絕外界熱空氣的傳熱。隔絕太陽輻射熱：反射隔熱原理（反射、輻射、遮陽）；隔絕外界熱空氣的傳熱：按照導(dǎo)熱機(jī)理（傳熱系數(shù)）。采用措施料墻體用反射隔熱涂涂布和減小墻體的傳熱系數(shù)；玻璃采用遮陽型熱控中空玻璃。第三十頁，共33頁。炎熱地區(qū)墻體-玻璃窗建筑節(jié)能一體化設(shè)計1】采用反射隔熱涂料，減少吸收太陽輻射；減少墻體傳熱系數(shù)，減少環(huán)境傳熱。2】采用遮陽型熱控中空玻璃，減少吸收陽輻射；熱控中空玻璃低傳熱熱系數(shù)，環(huán)境傳熱少