幕墻節(jié)能設(shè)計及一些概念

1、幕墻的節(jié)能設(shè)計一、節(jié)能政策及節(jié)能要求1、公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)GB50189-2005由國家建設(shè)部和國家質(zhì)監(jiān)總局聯(lián)合發(fā)布2005年7月1日實(shí)施2、建設(shè)部143號令民用建筑節(jié)能管理規(guī)定2006年1月1日施行3、上海市人民政府2005年6月15日發(fā)布第50號政府令上海市建筑節(jié)能管理辦法4、上海市建管委的滬建建2005649號文實(shí)施上海市建筑節(jié)能管理辦法的通知政策前后傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)比較以上海為例20世紀(jì)80年代外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)與現(xiàn)行國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)相比見表1.表1 傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)比較20世紀(jì)80年代現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)傳熱系數(shù)W/(K)-1外墻2.001.0

2、0外窗6.002.50屋頂1.500.70遮陽系數(shù)0.800.40二、透明玻璃幕墻與非透明玻璃幕墻 公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)將建筑幕墻區(qū)分為透明幕墻與非透明幕墻，規(guī)定了不同的節(jié)能要求。透明幕墻，主要指玻璃幕墻，也可稱為可視玻璃幕墻，非透明幕墻，不僅指金屬鋁板幕墻、石材幕墻，玻璃背后置有結(jié)構(gòu)梁或防火窗檻墻的形式也屬于透明幕墻，也稱為不可視幕墻。按照節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，透明玻璃幕墻的熱工性能要求與窗相同，傳熱系數(shù)k值與遮陽系數(shù)SC值應(yīng)根據(jù)其在外墻上所占的面積比例確定(見表2)，透明玻璃越大，傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)要求也越小，但是透明玻璃不得大于所在外墻的70，非透明幕墻包括“不可視玻璃”幕墻的熱工性能要求與外墻

3、相同，傳熱系數(shù)k值不得大于1.0 W/(K)-1.表2 夏熱冬冷地區(qū)單一朝向的透明玻璃幕墻傳熱系數(shù)遮陽系數(shù)透明玻璃幕墻所占面積比傳熱系數(shù)W/(K)-1遮陽系數(shù)SC（東、南、西/北）0.24.70/0.20.33.500.55/-0.30.43.000.50/0.600.40.52.800.45/0.550.60.72.500.40/0.50采用玻璃幕墻的建筑其窗墻比一般不會小于0.4以上，從表2可以看出，窗墻面積比達(dá)到0.4以上，透明玻璃幕墻的傳熱系數(shù)至少應(yīng)控制在2.80以下，遮陽系數(shù)也必須控制在0.45以下。三、透明幕墻節(jié)能設(shè)計1、確定窗墻比建筑師設(shè)計時可以事先確定非透明幕墻的形式和高度，調(diào)

4、整建筑立面的虛實(shí)變化，扣除已知的結(jié)構(gòu)梁、柱、樓板的面積后，得出窗下不可視玻璃的最小面積及高度（消防要求的800的防火窗檻墻是必須設(shè)置的），確定窗墻比。2、加權(quán)平均計算單一朝向的透明玻璃幕墻的傳熱系數(shù)很少有建筑的形式是單一功能的，相同的一個立面有不同的幕墻形式，一般底層會選用單層的全玻璃幕墻（背肋式或點(diǎn)支式玻璃幕墻），這類玻璃幕墻的傳熱系數(shù)一般為5.5W/(K).不妨采用外墻遮陽平均傳熱系數(shù)計算，在建筑立面單一朝向上將主樓的透明幕墻與裙房玻璃的傳熱系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均，以滿足規(guī)范要求。也可以根據(jù)裙房的玻璃傳熱系數(shù)及所占的比例，反求主樓透明幕墻的傳熱系數(shù)。例：已知單一朝向中裙房玻璃面積占10，其k值為

5、5.5 W/(K)，而該朝向的透明幕墻傳熱系數(shù)要求為k值為2.5 W/(K)，此主樓90的透明幕墻傳熱系數(shù)K： K×0.95.5×0.12.5 (W/K) K2.55.5×0.1/0.92.167 (W/K)3、玻璃的選擇玻璃幕墻表現(xiàn)的晶瑩通透的質(zhì)感及視野開闊，與室內(nèi)外環(huán)境交融的心理感受。透明幕墻的外面設(shè)置遮陽設(shè)施就無法達(dá)到以上的效果。建筑遮陽只有靠玻璃來完成，透明幕墻玻璃的熱工性能與玻璃的材質(zhì)有關(guān)：見表3、表4：表3 常用玻璃的熱工性能玻璃類型普通單層玻璃普通中空玻璃9厚空氣層的普通中空玻璃12厚空氣層的普通中空玻璃12厚空氣層的LOW-E中空玻璃傳熱系數(shù)W/(

6、K)-15.86.43.23.52.83.21.61.8遮陽系數(shù)SC0.30.90.20.80.20.80.250.6表4 中空玻璃的熱學(xué)參數(shù)類別中空玻璃結(jié)構(gòu)遮陽系數(shù)SC傳熱系數(shù)W/(K)-1普通中空玻璃4+6A+40.873.34+9A+40.873.14+12A+40.872.95+6A+50.843.35+9A+50.843.15+12A+50.842.96+6A+60.833.36+9A+60.833.16+12A+60.832.9低輻射中空玻璃6+12A+6LOW-E（高透型）0.641.76+12A+6LOW-E（遮陽型）0.641.7透明玻璃幕墻的熱工性能還與玻璃空氣層的厚度有關(guān)

7、，一般中空玻璃空氣層每增加3厚，降低傳熱系數(shù)0.2，但厚度層大于16由于空氣對流影響，傳熱不會進(jìn)一步下降，所以國外一般用15厚空氣層的中空玻璃。玻璃的空氣層中沖惰性氣體，保溫效果更好，如12厚的LOW-E中空玻璃空氣層沖氬氣，傳熱系數(shù)可由1.7降低至1.5.遮陽系數(shù)是指玻璃的太陽能的總透過率與3厚的透明玻璃的太陽能的總透過率的比值，玻璃厚度每增加1厚，遮陽系數(shù)下降0.010.02，降低遮陽系數(shù)的方法很多，如采用著色玻璃、陽光控制鍍膜玻璃和LOWE玻璃，玻璃的遮陽系數(shù)見表5.表5 玻璃的遮陽系數(shù)玻璃類別遮陽系數(shù)SC普通中空玻璃0.90鍍膜玻璃（綠、藍(lán)、灰）0.470.56著色玻璃（綠、藍(lán)、灰）0

8、.500.71LOWE玻璃0.210.60熱反射鍍膜玻璃0.230.78如果由以上的玻璃組合成中空玻璃其遮陽系數(shù)可進(jìn)一步下降。4、玻璃幕墻型材和類型的選用初步設(shè)計時可按照經(jīng)驗(yàn)估算幕墻的傳熱系數(shù)，選用斷熱型材，LOWE玻璃，隱框幕墻的傳熱系數(shù)=玻璃的傳熱系數(shù)+0.3,明框幕墻的傳熱系數(shù)=玻璃的傳熱系數(shù)+0.5,若明框幕墻沒有采用斷熱斷熱型材，則只能將型材和玻璃的傳熱系數(shù)加權(quán)、算出平均傳熱系數(shù)，空腔不多的鋁型材傳熱系數(shù)一般可取5.9，斷熱型材根據(jù)隔熱條的高度而定，通常隔熱條的高度在8時傳熱系數(shù)取3.5.例如透明幕墻采用明框，其單元尺寸為1.2m寬，1.8m高，明框?qū)挾?.08m，選用LOWE玻璃的

9、傳熱系數(shù)為1.7W/(K)，普通明框的傳熱系數(shù)為5.9W/(K)，則求該單元的透明幕墻平均傳熱系數(shù)幕墻面積S=1.2×1.8=2.16玻璃面積S=(1.20.16)×(1.80.16)=1.7056明框面積S=2.161.7056=0.4544采用普通明框?qū)挾?.08m LOWE玻璃的傳熱系數(shù)W/(K):K=(1.7056×1.7+0.4544×5.9)/2.16=2.58再例如其他類型幕墻組合：采用普通明框?qū)挾?.065m LOWE玻璃傳熱系數(shù)W/(K):K=(1.7865×1.7+0.3731×5.9)/2.16=2.43采用隔熱

10、明框?qū)挾?.08m LOWE玻璃傳熱系數(shù)W/(K):K=(1.7056×1.7+0.4544×3.5)/2.16=2.08采用隔熱明框?qū)挾?.065m LOWE玻璃傳熱系數(shù)W/(K):K=(1.7865×1.7+0.3731×3.5)/2.16=2.01采用普通明框?qū)挾?.08m 普通6+12A+6中空玻璃的傳熱系數(shù)W/(K):K=(1.7056×2.9+0.4544×5.9)/2.16=3.531采用普通明框?qū)挾?.065m 普通6+12A+6中空玻璃的傳熱系數(shù)W/(K):K=(1.7056×2.9+0.4544×5.