北方高層建筑鋁合金幕墻型材的兩種隔熱技術探討

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　 　　一．鋁合金型材兩種隔熱技術的歷史：　
　　1．注膠隔熱技術來源于美國。70年代早期，伴隨著中空玻璃的發展應用，注膠隔熱鋁門窗迅猛發展，隔熱鋁門窗、幕墻《標準》的需要日趨強烈！1990年，美國建筑制造協會（AAMA）頒布了TIR-A8-90標準，指導隔熱鋁門窗、幕墻、門廳、天窗等產品的制造。2004年，美國建筑制造協會（AAMA）翻新了鋁合金隔熱技術標準，頒布了TIR-A8-04標準，更好地解決了實際存在的問題，指導鋁合金隔熱產品的制造。     

　　2. 穿條隔熱技術來源于歐洲70年代前葉。為了滿足特殊工程的需要，Ensinger GmbH 和Wicona公司將此技術發展為結構隔熱技術，并與1978年用于建筑門窗。在2004年頒布了EN14024標準，以指導鋁合金門窗、幕墻等產品的生產制造。


　　二．兩種隔熱技術與鋁合金型材的結合：

　　1.注膠隔熱技術與鋁合金的連接，是靠聚氨酯隔熱膠與經表面處理后的鋁合金之間的黏結。強度高，耐潮濕，沖擊強度高，耐侯性好。為了更好地提高隔熱幕墻型材縱向抗剪切強度以及隔熱膠的“干收縮”問題，90年代中期，先后由美國的Kawneer公司和亞松公司發明了Lancer及Azo-Brader，在鋁合金型材注膠之前，對型材注膠槽內的4個連接柱進行“打齒”，使鋁合金型材和隔熱膠之間增加了縱向機械鎖扣，提高了復合型材（幕墻）的縱向剪切力；消除了注膠隔熱幕墻型材的隔熱膠“干收縮”現象。目前，中國的金橋鋁型材有限公司擁有Lancer技術和設備。

　　2.穿條隔熱技術與鋁合金的連接，是靠“開齒”后的鋁合金型材與隔熱條之間的“咬合”。為了保證“咬合”的完美，要求隔熱條為尼龍66添加25%玻璃纖維增強；以提高隔熱條的抗蠕變性能和抗張強度，有著與鋁合金型材相近的線膨脹系數。


　　三．在隔熱幕墻實際應用時，兩種隔熱材料在型材之間主要經受剪切力和剪切形變的作用：

　　1．在實際應用中，隔熱型材在室內側的鋁材溫度變化不大；室外側鋁材的溫度隨著一年四季溫度變化而不同。在2001-2006年間，北京最低氣溫為 –27.4⁰C;如果考慮到在距離地面90米---100米的氣溫，要相對低3⁰C左右；高層建筑的室外氣溫能達到 - 30°C。在- 30°C時隔熱材料的彈性，能否滿足隔熱幕墻室內、外溫差的影響嗎？鋁合金線膨脹系數為2.3×10-5mm/mm·⁰C。 即：0.23mm/M·10⁰C，每米鋁合金型材當溫度提高（降低）10⁰C時，會增加（減少）0.23毫米。當幕墻桿件長度為3.5米，室內（20⁰C）、室外(-30⁰C)鋁合金型材溫差為50⁰C時,室內、外型材的長度差為：0.23×3.5×5 = 4.03mm。在嚴寒地區（漠河、莫斯科、埃德蒙頓），室內、外溫差能達到70⁰C,室內、外型材的長度差為：0.23×3.5×7 = 5.64mm。隔熱鋁合金幕墻在-30⁰C實際使用時，內、外鋁合金型材單端頭位移可能在2毫米以上，隔熱材料在低溫時能否會安全可靠呢？

　　2．參照國標GB5237.6對兩種隔熱技術進行低溫縱向剪切實驗，橫坐標表示形變。注膠型材單端位移4毫米時，10個樣品皆不會斷裂，見圖一；穿條型材單端位移2毫米時，有20%的可能性會斷裂，見圖二。隔熱鋁合金型材如其隔熱材料受到破壞，會導致幕墻工程的保溫性、安全性、抗風壓性能降低。在實際設計和使用時，應當考慮復合型材的形變可恢復性、安全性、可持續性，確保隔熱幕墻工程質量的百年大計。所以鋁型材注膠隔熱技術的應用，在北方的高層建筑鋁合金幕墻方面擁有很大的優勢。        

在北京由很多幕墻專家組成的幕墻質量考核小組，對北京建成10年左右的一些幕墻工程項目進行了實際檢查，結果表明：很多的連續隔熱幕墻桿件的兩端，出現隔熱材料的“開裂”，工程的質量令人擔憂。

　　3．注膠隔熱技術因其工藝的特殊性，橫縱向的力學性能相同，作為幕墻隔熱鋁型材的縱向剪切強度能達到120N/mm；注膠隔熱技術采用的材料為聚氨酯，故彈性性能優越，可以通過一定的形變而吸收外界的能量，低溫情況下彈性仍然很好。   穿條隔熱技術采用的材料為尼龍66添加25%玻璃纖維增強，故鋼性好，低溫彈性性能差；因其采用擠出成型工藝，故縱向玻璃纖維的取向性更強，縱向抗張強度高，從而導致其縱向剪切強度弱。

圖一　注膠

圖二　穿條

　　四． 結論現在北京很多的高樓大廈的鋁合金幕墻都設計、使用了美國亞松注膠隔熱技術，其特點是：隔熱性能好；整體結夠性強；成本低；豐富的設計變化。這也是為什么注膠隔熱技術在全世界鋁合金隔熱領域應用最多的原因所在。這篇文章的目的不是評論斷橋隔熱材料的優劣，而是為了表明斷橋隔熱材料的區別、功能性、優點、性價比，并且使讀者基于自己的角度作出最佳選擇。


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