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门窗网报道:U 型玻璃应用于Trombe墙

作者:丽泽贝尔 发布:2016-04-10
在现代建筑中玻璃作为“现代”元素得到了广泛、大量的应用,但玻璃的节能似乎是一个瓶颈。特别在夏热冬暖地区,建筑的隔热和保温是建筑师十分关注的问题。

Trombe墙是当今生态建筑中普遍采用的一项先进技术,被誉为“会呼吸的皮肤”,是以法国设计师Felixtrome菲列克斯·特洛姆命名的被动式太阳能在建筑中的利用。它是朝南方向的蓄热墙,在墙外有一个玻璃墙,两者之间有约1英吋(25.4mm)距离的蓄热墙,厚约8~16英吋(200mm~400mm)。当太阳光穿透玻璃,玻璃与墙之间的空气被加热而产生对流,夏日可将热气流释放出去,冬天可引入室内同时墙内蓄热也向室内辐射。

日本仙台媒体大厦是较早在建筑幕墙上进行被动式太阳能的创意设计。双层结构玻璃(这里很大部分采用的是U型玻璃)幕墙的上部设置了开合窗户。夏季时窗户开放,使幕墙内外玻璃之间产生上升气流;冬季则关闭上部窗户,使幕墙内外玻璃之间形成暖气层。

该建筑投入使用后,通过冬、夏季热循环的检测,证明效果良好。为防灾设计的防火墙设置于东、北两个立面。根据各层的用途,每层的玻璃幕墙(玻璃幕墙相关门窗信息)外装都有所不同。值得一提的是,这个建筑内部自上而下还设立独特管状通道结构。根据这个创意,我们认为U型玻璃是非常适合做Trombe墙的材料,由于U型玻璃自身的承载能力较高,它与框材结合能较简便地满足Trombe墙的构造。具体地讲,在建筑实墙外(一般是南墙)设置一道用双层U型玻璃密闭的墙,U玻墙的两端留一个空腔,空腔的两端有可以控制的进风口和出风口。开启的孔,其上下孔都通入房间,这两个孔将U玻墙与实体墙的气流自上孔进入室内又从下孔回到夹层(也另设一个通向室外的阀门)完成了对流循环。

根据季节调整上下孔的阀,利用冷热空气上下对流的原理,可充分调节室内温度。冬季,关闭进出风口,双层玻璃之间形成一个“阳光温室”,提高围护结构表面的温度;夏季,打开进出风口,利用“烟囱效应”在空腔内部实现自然通风,使玻璃之间的热空气不断的被排走,达到降温的目的。

我们知道形成空气压力差的原因:一是热压;二是风压。热压的大小:主要由室内外空气温度差和进排气口高度差决定。热压的计算公式:
驻妆=h(籽e-籽i)kg/m2
式中驻妆———热压,Pa;
h———进、排风口中心线间的垂直距离,m
籽e———室外空气密度,kg/m3;
籽i———室内空气密度,kg/m3。

室内外空气温度差越大,进出风口高度差越大,则热压作用越强。对于室外环境风速不大的地区,烟囱效应所产生的通风效果是改善热舒适的良好手段。这种U型玻璃双层墙在保持外形轻盈的同时,能够很好地解决高层建筑中过高的风压和热压带来的风速过大造成的紊流不易控制的问题,能解决夜间开窗通风而无需担心安全问题,可加强围护结构的保温隔热性能,并能降低室内噪音。在节能上,双层通风幕墙由于换气层的作用,比单层幕墙在采暖时节约能源42%~52%,在制冷时节约能源38%~60%,是解决建筑节能的新方向。如果在U型玻璃中填充TIM透明绝热材料(有资料称是一种蜂窝状的PC有机材料),那么节能效果将是明显的,每平方米的建筑每年可节约能耗200千瓦时。

我国一些高等院校多年前就已对Trombe墙做过一些实验研究,如大连理工大学土木水利学院曾发表《新建被动式太阳房冬季热性能的实验研究》的文章,其中的几点结论值得关注:

1.晴天时,太阳房室内平均温度比较高,在不采用辅助热源的情况下中午有5个小时室内温度达到16℃;夜间温度相对室外温度来说也比较高,且变化比较平稳;空气间层内空气与室内空气产生了明显的热循环,白天由于空气热循环,带入室内的热量大约相当于室内总热负荷的9%。受到太阳辐射的影响,太阳房内昼夜温差比较大;集热蓄热墙在提高室内温度和减小室温波动上起到了很好的作用。

2.阴天时,太阳房内的温度相对较低,但室内外温差仍然在10℃左右,全天室内温度波动很小;在连续阴天的情况下,蓄热墙无法起到蓄热的作用。

3.晴天时,不同时刻室内空气循环过程不一样,导致室内散热情况不同;蓄热墙不会产生热负荷,而在夜间空气也不会通过北面的冷墙体直接向室外散热;阴天时,室内的空气循环与散热情况全天基本保持一致,北面冷墙体仍然不是空气的直接散热部件。

4.由于集热蓄热墙的蓄热作用,室外气温的波动对太阳房室内温度影响不大,但与太阳辐射强度变化趋势基本相同。由于太阳房在不同工况下空气热循环、集热蓄热墙处于不同的状态,因此对太阳房Trombe墙进行良好的设计与控制是保证太阳房最佳热性能的关键。选用U型玻璃做集热墙,无论从性能上、节约钢材及安装简便等方面都具有独特的优点。


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