膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用在有保溫隔熱需求的建筑上時(shí),可以采用雙層膜或多層膜的構(gòu)造方式,也可在兩層膜之間夾保溫材料。多層膜的傳熱系數(shù)可由試驗(yàn)測(cè)定;也可以按下面的計(jì)算方法,初步確定。
單一勻質(zhì)材料層的熱阻計(jì)算公式:
R =δ / λ
式中:
R:材料層的熱阻 (m2·K)/W
δ:材料層的厚度 (m)
λ:材料層的導(dǎo)熱系數(shù) W/(m·K)
多層勻質(zhì)材料層組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)平壁的熱阻計(jì)算公式:
R = R1+ R2 +......+ Rn
式中:
R1,R2,.....Rn:各層材料的熱阻 (m2·K)/W
圍護(hù)結(jié)構(gòu)平壁的傳熱阻計(jì)算公式:Ro:圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻 (m2·K)/WR:圍護(hù)結(jié)構(gòu)平壁的熱阻 (m2·K)/W
圍護(hù)結(jié)構(gòu)平壁的傳熱系數(shù)計(jì)算公式:
K= 1 / Ro
式中:
K:圍護(hù)結(jié)構(gòu)平壁傳熱系數(shù) W/(m2·K)
Ro:圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻 (m2·K)/W
下面例舉三種類(lèi)型的膜單元傳熱系數(shù)K值的計(jì)算過(guò)程
假設(shè)氣枕的外層膜厚度0.35mm,中層膜厚度0.15mm,內(nèi)層膜厚度0.25mm,ETFE膜材的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.1 W/m?K。
R1= δ / λ=0.00035/0.1=0.0035 (m2·K) /WR2= δ / λ=0.00015/0.1=0.0015 (m2·K) /WR3= δ / λ=0.00025/0.1=0.0025 (m2·K) /W內(nèi)表面換熱阻Ri=0.115 (m2·K)/WR0=Ri+R1+Rg+R2+Rg+R3+Re=0.115+0.0035+0.17+0.0015+0.17+0.0025+0.043=0.5055 (m2·K) /WK=1/R0=1/0.5055= 2.0 W/(m2·K)雙層氣枕膜單元的傳熱系數(shù)約為3.0 W/(m2·K),四層氣枕膜單元的傳熱系數(shù)約為1.5 W/(m2·K),單層ETFE膜單元的傳熱系數(shù)約為6.2 W/(m2·K)。假設(shè)氣承式膜結(jié)構(gòu)的外膜和內(nèi)膜均為P類(lèi)膜材,保溫層為50mm厚的雙面覆鋁箔玻璃纖維保溫棉。外膜和內(nèi)膜熱阻:R1= R3=0.01 (m2·K) /W保溫層熱阻:R2= 0.05/0.042=1.19 (m2·K) /W內(nèi)表面換熱阻Ri=0.115 (m2·K)/WR0=Ri+R1+R2+R3+Re=0.115+0.01+1.19+0.01+0.043=1.368 (m2·K) /WK=1/R0=1/1.968= 0.73 W/(m2·K)三、外膜+空氣層+氣凝膠內(nèi)膜的張拉膜單元K值假設(shè)張拉膜結(jié)構(gòu)的外膜為G類(lèi)膜材,空氣層厚度1000mm,內(nèi)膜為厚度16mm的氣凝膠復(fù)合保溫膜。
內(nèi)膜熱阻:R2=1.316 (m2·K) /W內(nèi)表面換熱阻Ri=0.115 (m2·K)/WR0=Ri+R1+Rg+R2+Re=0.115+0.01+0.71+1.316+0.043=2.194 (m2·K) /WK=1/R0=1/2.194= 0.46 W/(m2·K)
當(dāng)然,以上的計(jì)算過(guò)程做了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化,一些參數(shù)取值借鑒了建筑幕墻,計(jì)算結(jié)果可應(yīng)用于方案階段的初步估算。實(shí)際上,各類(lèi)膜材的熱工性能,各種膜單元的構(gòu)造形式,以及膜單元的邊界條件,都會(huì)對(duì)整體膜結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)K值產(chǎn)生影響,這些都還需要進(jìn)一步的理論研究和實(shí)驗(yàn)確定。