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2019-01-15 11:50:02 | 分类:默认分类 | 标签:

 我国建筑能耗已占全社会总能耗的25%,建筑节能已引起政府和社会的普遍关注。依据国家《节约能源法》,1999年10月建设已颁发了《民用建筑节能管理暂行规定》,“十五”我国建筑节能的第三阶段再节能30%的工作目标已开始实施。建筑节能是指节约采暖供热、空调制冷、建筑照明的能源消耗。因此,不但我国北方采暖供热建筑要节约能源,长江流域及以南的冬暖夏热地区也要节约能源。

      建筑门窗与建筑幕墙在围护结构中,属热交换和热传导最活跃、最敏感的部位,传热和失热损失是墙体的5~6倍,门窗和幕墙的节能效果,占建筑节能的40%。因此,各级建设主管部门十分重视节能型建筑门窗及幕墙的推广应用。

      节能型门窗,是指达到建筑物所在地区建筑节能设计标准的门窗产品。是以其技术性能和节能效果来确定的,不是以其加工材料的种类来区分的。我国建筑节能对门窗性能采取两项控制指标:即门窗的传热系数K值(或其倒数,热阻值R)及门窗的空气渗透系数(即气密性)A值。例如:北京地区要求:K≤2.8W/m2.k,A≤0.5m3.h。

      建筑玻璃幕墙自上世纪80年代在我国面世以来,20多年来呈现了大规模、高速度的发展态势,从东部沿海的大型城市,到西部边远的山区小镇,几乎都可以看到玻璃幕墙的建筑。特别是在城市的超高层建筑上,玻璃幕墙占据了绝对优势:北京国贸中心、深圳地王大厦、上海金茂大厦、恒隆广场……,无不采用了玻璃幕墙,正在建设中的世界最高楼——上海寰球金融广场,也拟采用玻璃幕墙。我国的建筑玻璃幕墙,在它短短20多年的发展时间里,已经占据了极大的市场份额,目前我国每年玻璃幕墙的建筑面积达到500万平方米左右,市场前景依然看好。

      一、科技进步的巨大贡献

      一个新生事物的兴盛,自有它的历史背景和社会动因,玻璃幕墙的兴起也不例外,它是我国经济发展繁荣和建筑科学进步的产物。随着我国国力的强盛、城市大规模建设的需要,一批批高层建筑、超高层建筑拔地而起,对这些建筑来说,维护结构采用传统的砖墙显然不能适应,混凝土墙体则因其过于笨重而日显劣势,唯有轻钢结构配以玻璃幕墙成为最佳选择。玻璃幕墙以其晶莹剔透、轻巧美观、耐候性好、密封性佳、安装方便、维护简便等诸多优点而在高层建筑上迅速崛起,独领风骚。

      建筑科技的进步也使大规模使用玻璃幕墙成为可能。首先,建筑科技的发展解决了高层建筑的诸多技术难题,使高楼大厦可以在现有基础上成倍地拔高,而高层建筑的大量涌现,为玻璃幕墙的应用提供了巨大的市场需求。其次,随着建筑材料研发的进步,已能生产出建筑上需要的各种金属结构件,门类齐全的钢材、铝合金型材、幕墙接驳件等等,满足了玻璃幕墙的安装要求;先进的镀膜玻璃、钢化玻璃、中空玻璃、夹胶玻璃、热弯玻璃,给不同场合玻璃幕墙的使用提供了多种多样的选择。第三,建筑施工技术的进步和完善,各种先进工艺的推广成熟,使玻璃幕墙在高层、超高层建筑上的运用举重若轻,玻璃幕墙的施工已没有任何的技术障碍。随着高层、大跨度、大空间、异型建筑的不断增加,钢结构支撑玻璃幕墙的应用将越来越广泛。实践证明,玻璃幕墙确实具有其它墙体所无法比拟的优越性能。      随着幕墙的应用越来越广,幕墙的种类也越来越多。

      为进一步促进玻璃幕墙行业的健康发展,国家有关行政管理部门颁布了《玻璃幕墙工程技术规范》2003版,取消了原来对玻璃幕墙适用高度的限制,此举彻底放开了以往的束缚,为玻璃幕墙的进一步发展创造了一片广阔的天地。

      二、环保节能的光电幕墙大有可为

  光电幕墙是一种集发电、隔音、隔热、装饰等功能于一体的,把光电技术与幕墙技术相结合的新型功能性幕墙,代表着幕墙技术发展的新方向。

  光电幕墙除了具备普通幕墙的性能外,最大特点是具有将光能转化为电能的功能。光电幕墙实现光电转换的关键部件是光电模板。现在的光电模板已具备较强的抗侵扰能力,能在零下50℃到90℃的温度范围内正常工作;在臭氧或酸雨的环境中,可以使用几十年。光电模板的背面还可衬以不同颜色,以适应不同的建筑风格。其特殊的外观具有独特的装饰效果,可赋予建筑物鲜明的时代色彩。

  太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源。为了把太阳能无污染地转换成可利用能源,光电幕墙技术便应运而生。

  这种新兴的技术,将光电技术与幕墙系统技术科学地结合在一起。光电幕墙除了具有普通幕墙的性能外,最大的特点是具有将光能转化为电源的功能。与普通能源相比, 光电幕墙是将太阳能转化为电能,光电池在发电过程中,不会排放二氧化碳及二氧化硫等会产生温室效应的有害气体,对环境没有产生污染,也不会产生噪音,所以光电幕墙能源是一种洁净的能源。

  同时,光电幕墙本身还具有很强的装饰效果。光电池根据其特性分为单晶硅电池、多晶硅电池及无定型硅电池,其物理性能不同,外表形状、颜色、光电池转化效率也有很大的差别。同时光电模板背面还可以衬以设计师喜欢的颜色,以适应不同的建筑风格。

  光电幕墙技术是一种集发电、隔音、隔热、装饰等功能于一身的新型建筑幕墙,充分体现建筑智能化的特点。它大大减轻了环境的负担,同时也满足建筑的物理需求,比如阻燃、保暖、隔热等。光电幕墙装了光电模板后,可节省传统的建筑材料,比如,光电模板可代替抛光的自然建材,并且在光电幕墙的生产、使用直至报废过程中都不会对环境产生污染。光电板成分中没有有毒物质,即使在建筑物起火时,也不会产生任何有毒气体。重要的是光电幕墙在具有普通幕墙功能的同时,还可以把光能转换成电能,这种能源生产型幕墙是幕墙技术发展的最新代表。

  光电幕墙技术可用于建筑物外表装饰的许多方面,安装时要放置在建筑物中受阳光照射时间较长的部位,例如建筑物面朝南方向的幕墙,采光棚及遮阳棚等部位,以保证光电池的效率。光电幕墙的经济效益是显而易见的。

  二十世纪九十年代以来,随着常规发电成本的上升和人们环保意识的增强,许多国家纷纷推广、实施太阳能利用技术,并提出了“建筑物产生能源”的概念,推动了光电技术应用于建筑物的科研和使用,并取得了可喜的成果。目前,世界上最大的建筑物太阳能光电系统安装在新慕尼黑贸易展览中心,总容量超过1兆瓦,年发电量100万千瓦时。

  世界上最大的光电太阳能公司是皮尔金顿公司,它的产品遍布世界,在100多个工程中安装了光电幕墙,仅德国柏林教育学院屋顶就装有10,000m2的光电幕墙,日本、美国、韩国和欧洲等多个国家都选用了此种产品。

  光电幕墙虽然环保节能,但相对昂贵的建设成本限制了它的推广应用,相信随着节能和环保的需要,光电幕墙会在我国建筑装饰市场上占有一席之地。

      三、光电幕墙的应用原理

      地球上每平方米土地每年所获得的太阳直射光和斜射光平均为1000千瓦时,怎样才能有效利用大自然所赋予的宝贵财富呢?早在100多年前,人们就发明了光电模板,即利用光照使浸入电解液的锌电板产生电流。到了1954年,美国研究人员使用元素硅取得巨大成就,光电模板首先被用在宇宙航行上。

      进入90年代后,随着常规发电成本的上升和人们对环境保护的日益重视,一些国家纷纷实施、推广太阳能屋顶计划,并提出了“建筑物产生能源”的新概念,由此推动了光电技术的大规模开发与应用。美国、日本、德国、意大利、印度等许多国家都已建有太阳能屋顶或外墙的建筑。现在,人们越来越关注健康,绿色环境意识日益增强,科技发展进步已将光电模板装入幕墙中变为可能,使用光电幕墙的时候到了。

      光电模板简称为PV,已是使用三四十年的光电材料,它的优点是可在气候恶劣的情况下照常工作。这是一种完善的技术,可应用于许多领域,比如在当今不可或缺的通信领域。

      那么,光能是如何转变成电能,又是如何运用到幕墙上呢?

      设计光电幕墙需考虑电池、模板、导线和变压器各个因素,各电池组成模板,各模板组成小分格,并通过导线连接,所有导线又组成一个PV变压器。一个PV变压器是一个封闭的幕墙部分,每套光电设备可由一个或多个变压器组成。每套光电设备都先产生直流电,再由直流电转变成交流电,并由电网传输,逆变器再将230~400伏的直流电能转变成通用的交流电能,供用电器使用。

      晶体电池通过导线相互连通,并被接在大表面的模板上,这些电池被嵌入坚硬的树脂玻璃中,导线可接在模板背面或玻璃边缘。作为模板一个组成部分的非晶体是一个完整的平面,相互连通,被嵌入两块玻璃和透明度高的树脂中。所有模板都可作为幕墙的建筑材料使用,这些模板极为坚固,电绝缘性好,符合二级安全标准。采取这些措施后,即使发生失误,在可触摸部位也不会出现危险的电压。

      光电幕墙加装光电模板后,可节省传统的建筑材料,比如光电模板可代替抛光的自然建材。光电幕墙也大大减轻了环境的负担,因为它保护自然资源免受损失。在传统的发电厂内,最常见的是用化石类燃料发电,而用光电模板发电100千瓦时,可省油26升或省煤50千克,这也意味着少排放57千克的二氧化碳、71克的二氧化硫和75克氮氧化物。

      光电幕墙的最大优点在于,它不需燃料,不产生废气,无余热,无废渣,无噪音污染,而且可用来发电。

      四、建筑节能将成为满足国民经济可持续增长的的最有效途径

      我国在今后10~20年内要保持国民经济7-8%的增长速度,将面临着巨大的能源不足的压力和国际上要求减少向大气排放量的压力。清华大学江亿院士提出,建筑节能将成为减轻这种压力、满足国民经济可持续增长的的最有效途径。

  建筑能耗是指建筑使用过程中的能耗,主要包括建筑物、采暖、空调、热水供应、照明及建筑电器耗能。统计表明,我国建筑能耗所占能源总消费量的比例已从1978年的10%上升到目前的27.6%。然而,随着工业结构调整的完成和经济的继续增长,工业生产能耗的降低将难于补足建筑能耗的飞速增加,建筑能耗增加导致的能源短缺问题就将逐渐突出。

  江亿院士指出,建筑节能应作为我国可持续发展战略中一个重要组成部分,它决不是简单地通过“墙改”或“热改”就可实现的,而是涉及建筑本身、系统形式、维护管理等诸多方面,并且不同性质的建筑,其特点不同,建筑节能的途径也大不相同,须分门别类,采用相应的政策、策略和技术措施。然而,各种不同建筑,采用相应的措施,都可在目前耗能水平上实现节能50%这一目标,并且大部分措施是易操作,易实施的。

  为了利用市场机制实现节能50%之目标,江亿院士认为,须营造一个适宜的环境,这主要包括:

  ———作为强制性标准,要求高档商业建筑安装分项的能量消耗计量仪表,由有关部门设计,公布能源消耗数据;

  ———对集中供热方式采暖的新建建筑,实现分户计量,分户可调;

  ———对于集中供热方式采暖的现存建筑,对锅炉房,各采暖建筑的产热,供热量进行单独计量,并由有关部门统计和公布能源消耗数据;

  ———研究制定建筑能耗评估方法,建立独立的建筑能耗评估业,在政府监管下对新建待建项目进行能耗评估,并强行规定商品房必须给出能耗评估师确认的能耗指标;

  ———严格审查新建工业厂房建筑的能耗指标,并制定相应标准,限制高能耗的建筑环境控制方式,鼓励推广先进的节能方式。

  据江亿院士的推算,十年内我国如果能实现建筑节能50%,可使我国能源需求减少10%,大气排放量减少5~7%,所需要的投资甚至低于10%的能源工业的建设投资,更会低于通过其他途径减少大气排放量所需资金。因此,我国应该大力推进这种建筑节能项目。

      五、建筑幕墙的技术发展趋势

      近几年,随着竞争的加剧、市场的饱和、价格的下降和利润的减少,所有从事幕墙行业的人都在思考,幕墙行业及出路在哪里,幕墙的发展方向是什么?掌握新的技术才能占领市场的至高点,以求得生存和发展,下面就建筑幕墙的技术发展趋势谈谈自己的一点看法、意见。

       1、建筑幕墙的发展离不开节能技术

       能源是关系到国计民生的大问题,二次石油危机爆发以后,世界各国对能源的问题十分重视,因此各个国家相继制定了一些本国的能源政策和法律法规,积极鼓励节能技术的开发、应用和推广。我国大部分国土处于高纬度地区,人口及居住较分散,四季温差较大,建筑耗能及能源浪费情况较严重,因此我国建筑节能及形势更严峻,任务更艰巨、迫切。

       我国政府审时度势,颁布并实施了我国的建筑节能政策。按国家建筑节能政策要求,2000年之前,新设计的采暖居住建筑应在1980、1981年能耗的基础上降低50%,从2005年起,新建采暖居住建筑应在此基础上再节能30%,2010年在此基础上再节能30%。近几年,全国部分地区也开始颁布了一些相应的行政法规,以贯彻节约能源的方针。

       目前已采用的一些节能措施有:

       ⑴中空玻璃,特别是LOW-E中空玻璃技术。

       普通白玻璃6mm,k值约为5w/㎡k;

       5+6+5的普通中空玻璃,K值约2.6~3.5w/㎡k。

       如果使用LOW-E中空玻璃并充氩气,K值可达1.6~1.8w/㎡k。LOW-E中空玻璃节能效果明显,冬季可有效地阻止室内暖气的热辐射向外泄漏;夏季防止外面的热辐射进入室内。

        ⑵“隔断断桥”技术

       目前,国内断热型材采用“压条工艺”或“灌注工艺”复合而成,以减少铝型材能耗。

       2、建筑幕墙将成为环保型产品

      随着人口的增加和工业的发展,我们生存的环境日益恶化,大气、海洋、河流受到污染,陆地沙漠化加重,为了子孙后代,人类已认识到保护环境的重要性和资源的再利用对可持续发展的影响,因此推广和使用环保技术,产品必将成为技术进步不可缺少的主旋律,以下几方面的环保技术一旦突破,必将给建筑幕墙带来新的结构或产品。

      ⑴建筑幕墙所用材料在生产、加工、运输使用等过程对环境不污染或污染程度减轻。

      ⑵建筑幕墙所用的材料在生产、加工过程中节约能源,从而间接保护环境。

      ⑶建筑幕墙所用的材料可再利用。

       3、人类生活质量的提高要求建筑幕墙具有高舒适性能

       随着社会的发展、进步,人类已步入文明社会,人们已不满足简单的生理需求,而且不断地追求高品位的生活质量。从长远来看,所有能够给人们提供方便,创造舒适环境的技术和产品都可以跟幕墙相结合。其中给人视觉带来舒适的内容,包括色彩的搭配、使用以及光线的控制等,而感觉舒适的内容包括使用方法、空气质量高、噪音低等。目前已有的一些技术和产品有:

       ⑴开启装置、电子锁,对讲门技术以及烟感应,雨感应技术。

       ⑵自洁技术

       ⑶双层幕墙结构,利用屏蔽作用以降低噪音,利用遮阳系统调整室内光线的弱;利用通道或过滤装置净化空气,改变空气流速和方向;可在双层幕墙的内层放置加湿器等,进一步改善空气质量。

       4、建筑幕墙的设计进入理性的个性化时代

      在人类历史的长河里,不同国家、不同时代的建筑风格都有明显的差别,甚至一个国家、一个时期也有不同流派、风格的建筑,这是人类社会性质、地域、文化、政治、宗教不同而形成的,是人类文化多样性的具体体现。但不管建筑风格如何发展、变化,建筑是作为一门艺术而存在的,建筑幕墙作为这件艺术品的外壳,不可能是简单的工业产品量的叠加,个性化、多样性必将是幕墙风格的未来趋势。同时建筑幕墙又有别于艺术品,它还具有工业产品的特性,设计、制造建筑幕墙时需考虑风、雨水、大气、地震、温度、自重、荷载等因素,所以任何个性化的设计,都必须建立在完全和技术可行的基础之上,这就要求建筑幕墙的设计师既要有艺术创新能力,又要有现代科学技术知识,只有把艺术和技术完美结合的人,才能设计出精典的作品,随着建筑的发展,建筑幕墙必将进入理性的、个性化时代。

      5、建筑幕墙具有多功能性

      建筑幕墙的出现成为现代建筑的象征,它经过了一个多世纪的漫长发展,到二十世纪五十年代,才逐渐被人们所认识。目前建筑幕墙的主要作用还是遮风、挡雨、采光、隔热,是一种建筑外围护结构。但从长远来看,建筑幕墙必将向多功能方向发展。利用建筑幕墙的结构增加功能,能够降低综合成本、减少资源的浪费。目前已有一些技术和产品出现,具体如下:

      ⑴通过建筑幕墙龙骨实现供暖。

      ⑵与建筑幕墙相结合的窗帘、窗台板技术。

      虽然幕墙技术发展较快,但建筑幕墙在我国还是一个较年轻的行业,有很多技术知识需要研究学习和攀登,它的前途是光明的,这需要我们把握建筑幕墙的发展趋势,与时俱进,尽快与世界先进水平接轨,不仅做建筑幕墙数量上的大国,而且更要做技术大国,也只有这样,才能开创建筑幕墙的新局面。


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