非透明幕墙热工参量补正

摘要：本次首次提出将非透明幕墙太阳光吸收率作为表征非透明幕墙热工参量之一，并可将其应用于非透明幕墙节能设计中。

关键词：非透明幕墙 热工参量太阳光吸收率

一、 前 言

金属幕墙、石材幕墙、人造板幕墙等统称为非透明幕墙，其热工性能要求与普通墙体相同，表征其热工性能参量长期以来仅采用传热系数。传热系数表征的是室内外环境热量的传递，对于太阳光是否照射非透明幕墙无关。直觉告诉人们，有无太阳光照射，对于非透明幕墙室内外传递的热量应该是不一样的。本文首次引入表征非透明幕墙除传热系数外的另一参量，对于非透明幕墙节能效果具有全新意义。

二、 光与热

太阳光中是否有环境热量?许多人认为有。实际上，太阳光中没有环境热量，但太阳光具有热效应。

太阳的表面温度大约6000℃，内部温度更高。太阳光是地球上几乎一起生命所需热量的来源，因此一般认为太阳光“很热”。现代科学认为，热是组成物质分子的热运动。根据斯蒂芬—波尔兹曼定律，任何物体，只要温度在0K以上，由于分子的热运动，每时每刻都在辐射电磁波，无需介质。其辐射的能量密度为：

太阳光中虽然没有热量，但是太阳光有热效应，即太阳光照射在物质表面上，物质吸收太阳光子获得能量，使得物质中分子的热运动加剧，温度升高，特别是太阳光中的近红外线的热效应更显著。这也就是太阳光温暖地球的机理。

图一 太阳光谱和热辐射波谱

按照斯蒂芬—波尔兹曼定律，只要高于0K，如何物质都在辐射热辐射，人们所在的空间充满了热辐射。北方冬季，人们主要采用暖气采暖，暖气使得房间温暖的主要途径就是暖气向其周围不断发射热辐射。由于热辐射位于远红外线，人们只是看不见而已，但是远红外线无时不刻环绕在人们周围。

三、 建筑玻璃传热机理及表征方法

图二是浮法玻璃的光谱图。由图二可见，浮法玻璃对于太阳光几乎是完全透明的，而对于热辐射则是完全不透明的，这也是玻璃能够作为维护材料使用的根本原因。试想，如果玻璃对于热辐射是透明的，那么对于热量即没有室内外之分，热量在室内外之间传递没有任何阻力，玻璃也就不能作为维护材料使用了。

图二 浮法玻璃光谱图

图三表示了浮法玻璃对于太阳光的传播特性。

图三 浮法玻璃太阳光传播

图中显示，85%的透射比称为太阳光的一次透射比或直接透射比，这85%透过的是太阳光。2%的透射比称为二次透射比或再次透射比，这2%透过的就不是太阳光了，虽然它源于太阳光，但它是玻璃吸收部分太阳光，使得自身温度升高，向室内发射的热辐射，即这2%透过的是远红外线。太阳光一次透射比加上二次透射比称为太阳光总透射比，也称太阳得热系数。。

玻璃的热工性能由其传热系数和太阳得热系数表征。

四、 非透明幕墙的传热机理及表征方法

非透明幕墙对应室内外环境热量和太阳光的传递机理如下：

在非透明幕墙节能设计中，对于夏热冬冷和夏热冬暖地区，非透明幕墙的太阳光吸收率 应尽可能地小，以降低夏季太阳光向室内传递的热量。在寒冷地区，特别是严寒地区，非透明幕墙的太阳光吸收率 应尽可能地大，以增加冬季太阳光向室内传递的热量。通过调整非透明幕墙材料、材料表面或材料表面状态都可达到改变其太阳光吸收率的目的。

四、结束语

透明幕墙的热工性能由传热系数和太阳得热系数(与太阳光总透过率是同一参量)表征，非透明幕墙的热工参量由传热系数和太阳光吸收率表征，理论完整了。后续工作就是如何将非透明幕墙太阳光吸收率定量应用于标准规范中。

作者单位：北京中新方建筑科技研究中心

作者：刘忠伟

来源：2021论文集

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