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膜结构的保温和隔热

发布时间:2017-05-10  作者:上海殿飞  浏览量:
膜结构的热学特性
  1.光热特性
  光热特性是从其热辐射谱上表现出的特性。光线入射到膜面会分为反射、透射、吸收三部分。不同膜材对不同波段光的反射、吸收、透射率差异较大。红外线吸收率高、紫外线透射率高。对大约550mm波段可见光(自然光、太阳光),织物膜、热塑性薄膜光特性差异巨大。
  膜材对光的吸收与其厚度、颜色以及化学性质有关,而它的反射和辐射则仅仅取决于其表面特性,当然,膜产品的光特性还与其他的因素有关,例如生产过程以及附加的表面涂层等。
 
  2、对外部环境敏感的维护结构
  在传统结构中,室外温度的变化要引起室内环境的变化需要大量的能量和较长的时间,因为屋面和墙体的蓄热能力可以减轻室外温度和辐射的剧烈变化对室内温度的影响。
  相比之下,膜材极薄且质轻,对于室内环境的缓冲作用微乎其微,不能依靠膜材本身的热阻来减少外部温度及辐射变化对室内的影响。
  3.半透明膜材
  除建筑玻璃及纤维加强聚合物外,涂层织物膜材与普通建筑材料不同,它是半透明的,故相当一部分太阳辐射可以透过膜材进入室内。但与玻璃不同,膜材会将入射的大部分太阳辐射能(一般为75%)反射掉,而进入室内只是一小部分(约15%)。
  4.厚度薄
  传统建筑物内部的气候环境控制主要是利用厚重的建筑材料来改善维护结构的热传导,如增加墙体和屋盖的厚度,并使用热导率较低的材料。辐射和对流在传统 结构的保温控制措施中所起的作用很小,所以,在评估传统结构的环境特性时它们常常被简化甚至忽略。故维护结构的保温性能一般指其抵抗热传导的能力,常用导 热率λ值来描述,维护结构表面的对流和辐射影响仅是辅助指标。
  然而,对于涂层织物膜材而言,其抵抗热传导的能力很弱。由于膜材的厚度不过几毫米,减少维护结构热传导的可行方法十分有限。
  膜结构围合空间内温度环境的控制应着眼于另外两个热传递过程,即对流和辐射。通过调整室内空气流通速度(自然或机械通风)和利用室内温度梯度来影响热量的对流传递过程;辐射热的传递不受空气流动的影响,而几乎全部取决于膜面的光热特性及其周围环境。
  保温隔热的措施
  1.多层膜结构
  膜材围合空间环境性能的提高可以通过增加膜材的层数来实现,可以将具有不同光谱透射比、防火性能、透气性等特性的膜材进行组合,以利用各自的优势使膜 结构得到更广泛的应用。多层膜结构的构成,通常是在不同膜层之间注入空气或在膜层之间加入保温材料、轻质泡沫或制成气枕,或依照上述原则进行组合。
  双层膜结构是最常见的一种多层膜结构。一般在外侧受力膜的内侧附加一层膜材,内外层以空气隔开,其间距通常在100-500mm之间。内层膜挂在支承 结构上,必要时可与外侧膜相连。内侧膜的选择一般应综合考虑防火、防渗、采光以及隔声等方面的要求。由于内侧膜不必像外层膜那样施加很高的预应力以抵抗风 荷载或雪荷载,所以通常可选用比外层膜更轻的膜材。但应当考虑由于外层膜在荷载作用下发生变形而引起的内层膜协同变形和动荷载。采用双层膜还可以通过内层 膜来形成所需要的与外部形状无关的内部空间。双层膜间的空气层降低了外层膜与内部封闭空间由于对流产生的热传递。
  2.保温膜结构
  保温膜材是在内外膜之间填充一层质轻保温材料而形成的夹心膜材。保温层可直接粘附于外层受力膜、悬挂在支承结构上或放置在内层膜上。因为后两种方法使保温层与受力层膜材脱开而常被采用,并且该方法使结构安装和预应力施加相对简单些。
  常用的保温材料有泡沫涂层、纤维毡垫、气泡薄膜等,他们分别具有不同的透光性和保温性能。大多数保温材料都要经过蒸汽检验以防止出现内部结露。出于对 人体健康考虑应采用纤维保温卷材,如岩棉等。保温层的切割加工应满足结构曲面的几何形状。结构中通常把用于通风的空气层与保温层相邻设置。各层膜材和支承 结构的连接构造应便于检查和维护。
  蓬松、多孔、轻质的保温材料可大幅度降低通过膜面的热传递,从而实现室内空间的温度控制。由于所用的保温材料都是轻质材料,采用多层膜并不会显着增加结构的重量,因此多层膜结构对于外部温度环境的变化仍然是非常敏感的。
  选用保温材料时,应考虑以下几个方面:
  1)力学稳定性;
  2)透光性;
  3)热稳定性;
  4)湿度控制。
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