玻璃幕墙传热特性分析

幕墙设计中的热量传递分析幕墙作为现代建筑的一种重要设计元素，不仅具有美观的外观效果，还能在保温、节能等方面发挥重要作用。

然而，在幕墙的设计和使用过程中，热量传递一直是一个需要关注的重要问题。

本文将对幕墙设计中的热量传递进行详细分析，并探讨一些相关的解决方案。

一、热量传递的基本原理热量传递是指热能从高温区传递到低温区的过程。

在幕墙设计中，热量传递主要分为三种形式：传导、对流和辐射。

1. 传导：传导是通过固体材料内部粒子的碰撞和振动传递热量的过程。

在幕墙设计中，传导主要通过幕墙构件（如铝合金等）进行传递。

传导热量的大小与材料的热传导系数和厚度有关。

2. 对流：对流是指通过流体介质（如空气）的变动传递热量的过程。

在幕墙设计中，空气是主要的传热介质，因此对流的影响非常重要。

对流传热的大小与空气流动速度、温度差等因素有关。

3. 辐射：辐射是指热量以电磁波的形式传递的过程。

它对幕墙传热的影响取决于幕墙材料的吸收、反射和发射能力。

一般来说，暖色调的材料吸收能力较高，而冷色调的材料反射能力较高。

辐射传热的大小与材料表面的温度、表面发射系数等因素有关。

二、热量传递的影响因素在幕墙设计中，热量传递受到多个因素的影响。

主要的影响因素包括外部温度、内部温度、幕墙材料的热物性、幕墙结构设计等。

1. 外部温度：外部温度是指幕墙表面与室外环境之间的温差。

外部温度的高低直接影响着幕墙设计的保温效果。

在寒冷地区，应采用保温性能较好的材料和结构来减少热量传递。

而在炎热地区，则需要考虑降低幕墙内部温度的方法。

2. 内部温度：内部温度是指幕墙内空间与室内环境之间的温差。

内部温度的高低直接影响幕墙的传热，过高的温度会导致传导和对流传热的增加。

因此，在幕墙设计中需要合理控制室内温度。

3. 幕墙材料的热物性：幕墙材料的热传导系数、热容量和厚度等物性参数直接影响着热量传递的大小。

选择合适的幕墙材料可以在一定程度上减少热量传递。

4. 幕墙结构设计：幕墙结构设计中的细节也会对热量传递产生影响。

玻璃传热系数与得热系数
玻璃的传热系数和得热系数是描述玻璃材料传热特性的重要参数。

传热系数（也称热导率）是指材料单位厚度上的热量传导率，
通常用λ表示，单位是W/(m·K)。

而得热系数（也称热阻）是指
材料的厚度对热量传递的阻碍程度，通常用U值表示，单位是
W/(m²·K)。

首先来看传热系数，它是描述材料导热性能的参数。

对于玻璃
材料来说，传热系数的大小直接影响着玻璃的保温性能。

一般来说，传热系数越小，说明材料的绝热性能越好，保温效果越显著。

因此，在建筑领域，选择传热系数较小的玻璃材料可以有效提高建筑物的
保温性能，降低能源消耗。

其次是得热系数，它是描述建筑结构或材料整体的保温性能的
参数。

得热系数越小，表示材料具有较好的保温性能，能够在一定
时间内阻止热量的流失。

在玻璃窗户或墙体的设计中，通常会考虑
到玻璃的得热系数，以确保建筑在保温效果和采光性能之间取得平衡。

总的来说，玻璃的传热系数和得热系数都是与其保温性能密切
相关的重要参数。

通过合理选择传热系数较小的玻璃材料，并结合建筑结构的得热系数要求，可以达到提高建筑保温性能的目的。

同时，这两个参数也在工程实践中起着重要的指导作用，帮助设计和选择合适的玻璃材料，以满足建筑物的保温需求。

试析玻璃幕墙传热系数的实验室测试1.检测背景随着社会经济的快速发展，建筑能耗在中国社会总能耗中所占比例越来越大，建筑节能变得至关重要。

玻璃幕墙作为建筑的外围护结构，是建筑物热交换、热传导最活跃部位，也是建筑节能的薄弱环节，其热工性能尤其是传热系数的大小直接影响建筑能耗。

虽然《建筑门窗幕墙热工性能计算规程》（JGJ/T151-2008）规定了幕墙传热系数的有关计算方法，首先计算玻璃系統、幕墙框的传热系数、玻璃镶嵌部位的线传热系数，然后按照各部分面积加权平均计算出玻璃幕墙的整体传热系数。

但是玻璃幕墙构造复杂，所以其内部传热过程也相对十分复杂，所以通过现场取样进行实验室测试获得传热系数十分必要。

2.检测装置目前传热系数的实验室测试是按照2013年实施的国家标准《建筑幕墙保温性能分级及检测方法》GB/T29043-2012来执行的。

我实验室采用的检测设备是由中国建筑科学研究院建筑物理研究所依据GB/T29043-2012及GB/T13475-2008《绝热稳态热传递性质的测定标定和防护热箱法》所研制的BHR-Ⅲ型测试装置，基于稳定传热原理采用标定热箱法建立。

主要由热箱、冷箱、试件框、环境空间、热室温控系统、冷室温控系统、除湿控压系统、温度与功率采集系统，数据处理系统和记录报告生成系统等部分组成。

图1 幕墙传热系数检测装置3.实验室测试过程传热系数实验室检测的具体测试过程主要分以下几个部分来实现：A试验安装据工程实际情况取样，宽度不宜少于两个标准水平分格、高度应包括一个层高；其尺寸和构造应符合设计和组装要求，无多余配件或特殊组装工艺，宜代表工程典型。

符合标准要求后进行安装，安装过程中注意事项：①固定试件时使用的夹具和试件之间宜使用高热阻材料垫隔，一般使用木块，隔断型材与试件安装框之间的传热。

②试件和安装洞口周边的空隙填料一定要符合标准要求，宜用聚苯板，厚10mm，密度20kg/m3左右，且进行标定已知热导率，并用发泡剂填缝，使之不漏气，漏风。

太阳能玻璃幕墙的热性能分析研究随着大气环境的不断恶化和能源危机的不断加剧，可再生能源的重要性越来越突出。

其中，太阳能是一种非常重要的能源，而太阳能玻璃幕墙作为一种新型建筑材料，在建筑节能领域中发挥着越来越大的作用。

本文将从太阳能玻璃幕墙的热性能方面进行深入分析和研究。

一、太阳能玻璃幕墙的构成太阳能玻璃幕墙通常由多层玻璃和太阳能吸收层构成，可通过以下三种形式收集太阳辐射热：光伏发电、水热联合发电和热水供暖。

在任何一种形式下，玻璃幕墙的表面都可以吸收太阳辐射热并将其转化为电能或热能。

太阳能玻璃幕墙中的太阳能吸收体一般采用氧化锌薄膜、黑色不锈钢板、铜板、铝合金等材料。

二、太阳能玻璃幕墙的热性能分析1.光伏发电光伏发电是太阳能玻璃幕墙的一种常见形式。

太阳能玻璃幕墙中的光伏电池板可以将太阳辐射热转化为电能，大大减少了建筑的用电量。

光伏电池板的转化效率一般在15%左右，这也是影响太阳能玻璃幕墙光伏发电效果的关键因素之一。

2.水热联合发电水热联合发电是太阳能玻璃幕墙的另一种形式。

太阳能玻璃幕墙中的吸热器可以将太阳辐射热转化为热能，供暖和热水使用。

通过与热泵系统的配合，可以将吸收的热能转化为电能，实现水热联合发电。

但是，与光伏发电相比，水热联合发电的转化效率较低，一般只有6%-8%左右。

3.热水供暖太阳能玻璃幕墙中的吸热器也可以用于热水供暖。

在冬季，太阳能玻璃幕墙可以通过吸收太阳辐射热来加热水，从而实现热水供暖。

但是，在阴雨天气条件下，太阳能玻璃幕墙的供热效果较差，需要增加其他供暖设备的配合，增加能源消耗。

三、太阳能玻璃幕墙的优点1.节能减排太阳能玻璃幕墙通过收集太阳辐射热来实现建筑的照明、加热、通风等功能，很好地实现了建筑节能减排的目标。

2.美观舒适太阳能玻璃幕墙不仅可以通过吸收太阳辐射热来实现建筑的供暖和照明等功能，还可以使建筑更加美观舒适，提高了人们的居住和办公环境。

3.稳定性强太阳能玻璃幕墙制作材料经久耐用，安全性能好，具有较高的稳定性和持久性。

中间有遮阳的封闭式双层幕墙的热工分析封闭式双层幕墙结构采用两层玻璃外壳，中间由铝合金框架支撑并用隔热层分隔，形成空气夹层，主要目的是提高建筑体的隔热性能，节能降噪，美观大方。

然而，夹层空气层由于鸟类碰撞或其他意外情况引起破坏，会产生冷热桥效应，导致热量流失，使建筑的能量消耗增加。

因此，对于封闭式双层幕墙的热工性能进行分析是至关重要的。

封闭式双层幕墙的热传导主要是在外层玻璃、夹层气层和内层玻璃之间进行。

其中玻璃的导热系数为1.0-1.2 W/(m·K)，夹层气层的导热系数很低，为0.026-0.042 W/(m·K)，相比之下，导热系数最大的层是空气夹层，因此对于热工性能的分析通常从夹层气层的隔热方面入手。

夹层空气层隔热性能与气层宽度、气压、湿度、气体成分等多种因素有关。

通常，夹层气层宽度为10-20mm时隔热性能最佳，气压越低，隔热性越好。

当然，气体成分也会直接影响隔热性能，采用氦气或空气进行填充都能够达到较好的隔热效果。

但是，即使在最理想的情况下，夹层气层的隔热性能也不是绝对的。

夹层气层中的空气流动会导致温度梯度产生，并使得气层中的空气混合，致使隔热性能下降，同时也会影响幕墙的噪声性能，对于这一问题，可以通过取用覆有金属镀层的隔热层材料，来防止气层中的空气流动和对流。

同时采用复合材料边框，以达到更好的隔热效果。

此外，封闭式双层幕墙还需要考虑太阳辐射的影响。

在一定时间段内，如夏季午后，铝合金框架、玻璃、空气层等部分会吸收一定量的太阳辐射热量，导致墙体内部温度升高，消耗能量增加。

对于这一问题，可以采用遮阳措施，如透明中空或无热阻太阳能遮阳板，以减轻太阳辐射对墙体的影响。

总之，对于封闭式双层幕墙的热工分析需要考虑多种因素，如夹层气层的隔热性能、太阳辐射的影响等。

采用合适的材料与技术手段，可以提高幕墙的热工性能，降低能量消耗，同时也能够提升建筑的美观性。

玻璃幕墙热工计算1.热传导计算热传导是热在固体中传递的过程，它的计算主要涉及材料的导热系数和厚度。

玻璃幕墙由多层不同材料组成，每一层都有不同的导热系数，因此需要按照不同材料的导热系数和厚度进行计算。

对于多层结构，可以使用串联热阻的方法进行计算。

热传导计算的结果可以用来评估材料的保温性能和热损失情况。

2.热辐射计算热辐射是由物体表面辐射出的热能，它对建筑外墙的热传递有重要影响。

玻璃幕墙主要由透明玻璃组成，其表面也会辐射出热能。

热辐射的计算需要考虑玻璃和空气之间的辐射传热系数，以及温度差异。

辐射传热系数是表征物体表面辐射能力的参数，可以根据玻璃的物理特性和温度差异进行估算。

热辐射计算的结果可以用来评估玻璃幕墙的隔热性能和热损失情况。

3.对流传热计算对流传热是通过流体介质传递热量的过程，对于玻璃幕墙来说，主要是空气对流的效应。

对流传热的计算需要考虑空气的流速、温度差异和表面的导热系数。

空气对流的计算可以采用一维或三维的模型，具体取决于具体的工程要求和复杂度。

对流传热计算的结果可以用来评估建筑外墙的通风性能和热损失情况。

4.整体热工计算在完成以上三个步骤的计算后，可以将热传导、热辐射和对流传热的结果进行整合，进行整体热工计算。

整体热工计算的目的是评估玻璃幕墙的综合隔热性能和热损失情况。

根据计算结果，可以进行相应的优化设计，以提高建筑外墙的节能性和舒适性。

总结：玻璃幕墙热工计算是一个复杂且综合的过程，涉及热传导、热辐射和对流传热等多个方面。

在实际工程中，需要综合考虑材料的导热特性、热辐射系数、空气流速和温度差异等因素，进行合理的计算和优化设计。

通过科学的热工计算，可以提高玻璃幕墙的节能性和舒适性，满足人们对于建筑环境质量的要求。