2)钢材的热膨胀系数仅为铝合金的58%,在钢型材与墙体的连结部位对变形要求更低,密封性能更容易保证。
3)钢的热传导率仅为铝的32%,从材料本身来讲,钢框具有更低的∪值(即K值),亦即更好的保温性能。
3.K值与∪值的区别
用来衡量幕墙保温性能的物理参数国内采用的是K值(传热系数),而欧洲采用的却是U值(也叫传热系数),单位都是W/㎡· K。在工程当中我们发现K值和U值的应用同时存在,而少有人明了二者的区别。其实,U值是在K值基础上发展而来的,或者说是欧洲保温节能规定严格化给传热系数的计算带来的变化。在幕墙里,我们采用的K值是玻璃的K值与型材的K值与它们所占面积相计算的结果,没有考虑到(中空)玻璃周边的玻璃间隔条或分子筛的导热性能,而这里恰恰是玻璃保温性能中最薄弱的一部分。一般玻璃表面结露也是从边缘部位开始的。而U值的计算公式里,则将玻璃间隔条的传热系数及其长度考虑到其中,这样的传热系数更加准确,也更能准确反映材料的节能性能,其计算公式举例如下:
U值的计算欧洲一般有四种计算方法:一是采用电脑软件根据欧标EN 10077-2进行计算。二是对制作好的构件,在检测中心进行检测。二是根据欧标ENISO12567-1在检测中心对构件作“热箱测量。四是从已有材料U值表格中查询,用于粗略估算只用。
4.钢框架玻璃幕墙的构造与特点
幕墙如何节能,参与的因素很多,除了正确选用好的中空玻璃以外(譬如采用LOW-E中空玻璃,加惰性气体,选用暖边间隔条甚至双中空玻璃等)。支撑玻璃和整个幕墙的框架系统往往是难度最大的,构造最复杂,造型也是最丰富的一个构件。
在欧洲的刚框架系统里,瑞士严实公司的VISS高级段热幕墙系统在已有数十年的历史,应用于大量重要的公共建筑,尤其是在保温节能及安全领域享受极高的声誉。它在设计和制作中有如下一些特点:
1)型材断面小。外型简洁,周长小,散热面积相对较铝合金小,在相同荷载下,刚型材的结构断面更小更细(如下图所示)
2)断热性好。除了刚型材的热传导比铝合金更低以外,特别的高强度尼龙绝缘钉连接了玻璃压板与支撑型材,现实了里外材料的完全断热,具有平稳的等温曲线,节点的U值最低可达0.66㎡·K。
3)密封性强。幕墙节点内部采用双道密封排水条,利用等压腔原理,在解决节点空腔排水的同时又利用了空腔起到保温隔热的功能(如下图所示)。
4)安装便捷。VISS幕墙的内部构造简洁、功能分明、设计合理。这样使五金配件的安装非常方便迅速。普通工人经过很短的时间的培训就能实际操作。最大限度地保证了安装的准确性,而安装是否到位,恰恰是节能的构件是否能执行其功能的基本保证(如下图所示)。
5)使用寿命长。刚型材本身就有很强的耐用性,正如我们今天所见到的桥梁、轮船一样。VISS幕墙的刚型材由里外镀锌钢板制成型,其五金配件也都采用欧洲先进优质原料和先进工艺制造而成,极为耐用,而且刚材很容易回收利用,节约资源。
四、节能的幕墙也能防火、防弹和防盗
建筑节能和建筑的安全往往是同时需要的,尤其是在公共建筑当中。譬如在有防火的地方,就需要设防火幕墙或门窗,并按消防的要求,提出相应等级的防火检测报告和产品。通常,保温节能的幕墙难以同时达到防火要求(以铝合金为框架的幕墙,不具备防火功能),而一般的防火幕墙又难以同时满足节能的构造要求。
VISS钢框架幕墙系统在保持其基本构造,即保温性能不受改变的情况下,巧妙地将其中的普通五金配件(如密封胶条、绝缘钉、玻璃压板及支撑块等)用耐火的构件制成,再配以中空防火玻璃,在不改变幕墙任何外观的情况下,实现了节能与防火的完美统—。在满足90分钟防火功能的同时,还能提供2.OW/㎡· K的∪值及42分贝的隔音值。
同样的道理,仅对五金配件进行局部地调整,配以相应的玻璃,就能将ⅥSS幕墙做成有防盗和防弹的功能,并保持外立面的通透和美观。在建筑立面当中,往往不同的位置有不同的功能,采用VISS钢框架幕墙可以实现将不同的功能的材料组合在一起,并保持统一的外观和完整的性能,这样使节能的幕墙也能满足多功能的使用要求(如下图的苏州东山国宾馆保温及防弹玻璃幕墙系统)。
五、结束语
建筑产业发展到今天9不光需要满足最基本的数量要求,还要满足高性能和高质量的要求。采用系统解决方案是幕墙门窗保温节能及可持续发展的一条有利途径。铝合金和钢框架两种框架系统在幕墙领域承担着不同职能和分工,相互补充、相互依赖。合理地选择好材料的采用可以达到资源的节约和优化,从而为实现低碳的社会尽到一份责任。
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