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有机硅结构胶对建筑的影响研究

作者:汇瑞胶业 来源:东莞市汇瑞胶业有限公司 时间:2015/11/28 17:14:28

    本研究调查了不同气候条件下、采用不同门窗幕墙系统和材质的商业建筑及其他建筑物的能耗情况。采用Lawrence Berkeley国家实验室开发的Therm and Window软件和Carli Inc.开发的EFEN软件进行模拟,对比有机硅结构装配玻璃门窗幕墙系统与机械固定式玻璃幕墙系统。结果显示低U值(传热系数)与低空气渗透率相结合,可实现最低的能耗,从而获得最佳的节能效果。


    随着人们对大块镶玻璃的青睐,可提高玻璃装配系统效能的技术也日益突显其重要性。人们研发出了可以最大限度地透射光线的各种特种镀膜,这实现了最少的照明费用,而且在炎热的季节里还可将不需要的热量阻挡在建筑物外面。针对寒冷季节而开发的镀膜可吸收太阳热能,到了晚上仍可以使建筑物保温。 
但是,对于框架系统和附着方法来说,不仅限于初始的热效能,而且还必须具备长期的效能。一般的框架均采用铝材制成,而铝是迄今为止导热性最好的金属之一。目前已有多种材料和技术,如胶条、有机硅胶条、结构胶装配、湿式密封胶、聚氨酯热阻断材料以及聚酰胺热阻断材料,可用于铝制框架的热阻断,并隔绝室内外的环境。  


    在本文中,我们结合不同的空气渗透率评价了高性能和低性能的玻璃装配以及两种常用的附着方法,同时还将商业建筑物外墙的温度差异和能耗情况作了比较。 


一、玻璃装配建模与研究
    本文结合建模工具,评估关于外墙系统处于炎热和寒冷气候条件下的不同玻璃装配系统所产生的效果。玻璃装配的附着方法对于该系统的总体热传递和能源消耗具有一定的影响。

  
    为简单起见,仅选择一种铝制框架系统作为研究。基本框架为50毫米宽、100毫米深,3毫米厚度。利用Therm程序制作两种不同类型的中空玻璃的模型。这两种模型内外侧都是6毫米厚的玻璃,玻璃之间的空气层间距为14毫米。第一个系统采用两块6毫米厚的透明玻璃,而第二个系统其内侧玻璃是一块透明玻璃,外侧玻璃是一块在第二面进行三重低辐射镀膜处理的透明玻璃。 


    对两种中空玻璃间隔条的模拟旨在显示不同热传递率的间隔条的作用。其中一个模型采用有干燥剂填充的铝间隔条,而另一个模型则采用含干燥剂的有机硅泡沫条。两种间隔条都采用丁基胶(PIB)作为第一道密封、有机硅胶为第二道密封。 


我们对两种不同的玻璃附着到框架上的装配系统、两种不同的中空玻璃构造以及两种不同的中空玻璃间隔条系统作了比较。比较通过下列方式进行: 
1.机械固定中空玻璃系统,使用三元乙丙橡胶条(EPDM)将外部机械牵制材料与内部框架间保持热隔离的标准方法,与使用有机硅结构胶附着中空玻璃,并在外部施打湿式的耐候密封胶而构成的密闭接合系统相比较。
2.三重低辐射镀膜高性能中空玻璃单元与仅采用透明玻璃的标准中空玻璃单元相比较。 
3.铝间隔条与暖边有机硅泡沫间隔条相比较。 
结论  
采用高性能玻璃,并使用有机硅泡沫间隔条的有机硅结构胶装配(SSG)系统显示出最小的室内外热差。这显示了有机硅结构胶装配(SSG)系统与热效能提高的干式胶条密封装配系统相比具有优越性。 


二、建筑物建模与研究  
    在建筑物建模时,我们为其设定了一个很大的朝南的外墙立面,并在北半球选定了两处地点——美国内华达州拉斯维加斯市和明尼苏达州明尼阿波利斯市,这两个地点分别代表了炎热的沙漠气候和寒冷气候。该建筑物模型同样还可使用全世界各大城市的气候资料。上述中空玻璃(低辐射镀膜和透明中空玻璃)、有机硅结构胶装配(SSG)系统,以及热效能提高的干式胶条密封装配系统等建模系统,均被输入至EFEN建模程序中。程序默认空气渗透率为5.5 立方米/平方米/小时。本文所采用的比率为0到16.5立方米/平方米/小时。
能源消耗可被简单地换算为二氧化碳排放量。根据现有资料可以计算出,若以40%天然气、40%煤炭、11%核能、6.6%可再生能源(如风能)以及大约2%其他技术混合的方式发电,那么以混合发电方式每生产1千瓦时电力=0.480千克二氧化碳排放量。运用这些计算公式(1吉焦天然气=53.8千克二氧化碳和1千瓦时电力=0.480千克二氧化碳)换算出该建筑物所消耗的电量和煤气量,就能计算出采用各个类型门窗系统的9层高楼每年的二氧化碳量排放量。 


    在炎热的气候条件下,采用性能最佳门窗系统(窗户#1:SSG,Low E3三重低辐射镀膜玻璃,0渗透率)的建筑物其二氧化碳排放量比采用最差门窗系统(窗户#9:干式胶条密封,透明玻璃,16.5渗透率)的建筑物少34.9吨。相似地,在寒冷气候条件下,采用最佳门窗系统的建筑物比采用最差门窗系统的二氧化碳排放量少92.4吨。


    结论 
    与采用热效能提高的干式胶条密封装配系统相比,有机硅结构胶装配(SSG)系统可实现最少的热传递。这主要归因于外立面不含有可将热或冷传导至建筑物内部的任何金属材料。根据NFRC100决定门窗幕墙U值的程序,有机硅结构胶装配(SSG)系统因其所具有的热传导性以及玻璃和铝之间的间距,可以被认为具有热阻断功能。与采用热效能提高的干式胶条密封装配系统相比,有机硅结构胶装配(SSG)系统可提供更好的框架系统。

 
    Therm模型显示出经干燥处理的暖边有机硅泡沫中空玻璃间隔条,与铝间隔条相比所具有的优势,这是因为透过干燥处理的有机硅泡沫,热传递率被降低了。与铝间隔条相比,经干燥处理的暖边有机硅泡沫中空玻璃间隔条可以提供更好的间隔条系统。

 
    使用Therm模型的Window程序预测:包含有大片玻璃的系统将显示出高性能镀膜玻璃的作用。含高性能低辐射镀膜玻璃的中空玻璃单元与透明玻璃制成的中空玻璃相比,可降低透过外墙立面的热传递。

 
    通过EFEN的综合能源分析向设计人员和工程师传递了一则重要信息:外墙各系统必须保持完整性。采用湿式的有机硅胶结构装配外墙,因其作为粘结剂/密封胶所采用的有机硅结构胶具有很长的使用寿命,因此可保持长期的结构性能。据了解,这项技术的使用寿命优于有机材料技术。

更新时间:2019-05-24
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更新时间:2019-05-24
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更新时间:2019-05-24
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更新时间:2019-05-24
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更新时间:2019-05-18
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更新时间:2019-05-17
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更新时间:2019-05-17
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