幕墙节能设计的一些概念.doc

幕墙的节能设计一、节能政策及节能要求1、公共建筑节能设计标准GB50189-2005由国家建设部和国家质监总局联合发布2005年7月1日实施2、建设部143号令民用建筑节能管理规定2006年1月1日施行3、上海市人民政府2005年6月15日发布第50号政府令上海市建筑节能管理办法4、上海市建管委的沪建建2005649号文实施上海市建筑节能管理办法的通知政策前后传热系数、遮阳系数比较以上海为例20世纪80年代外围护结构传热系数与现行国家强制性标准公共建筑节能设计标准规定的传热系数、遮阳系数相比见表1.表1 传热系数、遮阳系数比较20世纪80年代现行国家标准传热系数W/(K)-1外墙2.001.00外窗6.002.50屋顶1.500.70遮阳系数0.800.40二、透明玻璃幕墙与非透明玻璃幕墙 公共建筑节能设计标准将建筑幕墙区分为透明幕墙与非透明幕墙，规定了不同的节能要求。透明幕墙，主要指玻璃幕墙，也可称为可视玻璃幕墙，非透明幕墙，不仅指金属铝板幕墙、石材幕墙，玻璃背后置有结构梁或防火窗槛墙的形式也属于透明幕墙，也称为不可视幕墙。按照节能设计标准，透明玻璃幕墙的热工性能要求与窗相同，传热系数k值与遮阳系数SC值应根据其在外墙上所占的面积比例确定(见表2)，透明玻璃越大，传热系数和遮阳系数要求也越小，但是透明玻璃不得大于所在外墙的70，非透明幕墙包括“不可视玻璃”幕墙的热工性能要求与外墙相同，传热系数k值不得大于1.0 W/(K)-1.表2 夏热冬冷地区单一朝向的透明玻璃幕墙传热系数遮阳系数透明玻璃幕墙所占面积比传热系数W/(K)-1遮阳系数SC（东、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采用玻璃幕墙的建筑其窗墙比一般不会小于0.4以上，从表2可以看出，窗墙面积比达到0.4以上，透明玻璃幕墙的传热系数至少应控制在2.80以下，遮阳系数也必须控制在0.45以下。三、透明幕墙节能设计1、确定窗墙比建筑师设计时可以事先确定非透明幕墙的形式和高度，调整建筑立面的虚实变化，扣除已知的结构梁、柱、楼板的面积后，得出窗下不可视玻璃的最小面积及高度（消防要求的800的防火窗槛墙是必须设置的），确定窗墙比。2、加权平均计算单一朝向的透明玻璃幕墙的传热系数很少有建筑的形式是单一功能的，相同的一个立面有不同的幕墙形式，一般底层会选用单层的全玻璃幕墙（背肋式或点支式玻璃幕墙），这类玻璃幕墙的传热系数一般为5.5W/(K).不妨采用外墙遮阳平均传热系数计算，在建筑立面单一朝向上将主楼的透明幕墙与裙房玻璃的传热系数进行加权平均，以满足规范要求。也可以根据裙房的玻璃传热系数及所占的比例，反求主楼透明幕墙的传热系数。例：已知单一朝向中裙房玻璃面积占10，其k值为5.5 W/(K)，而该朝向的透明幕墙传热系数要求为k值为2.5 W/(K)，此主楼90的透明幕墙传热系数K： K0.95.50.12.5 (W/K) K2.55.50.1/0.92.167 (W/K)3、玻璃的选择玻璃幕墙表现的晶莹通透的质感及视野开阔，与室内外环境交融的心理感受。透明幕墙的外面设置遮阳设施就无法达到以上的效果。建筑遮阳只有靠玻璃来完成，透明幕墙玻璃的热工性能与玻璃的材质有关：见表3、表4：表3 常用玻璃的热工性能玻璃类型普通单层玻璃普通中空玻璃9厚空气层的普通中空玻璃12厚空气层的普通中空玻璃12厚空气层的LOW-E中空玻璃传热系数W/(K)-15.86.43.23.52.83.21.61.8遮阳系数SC0.30.90.20.80.20.80.250.6表4 中空玻璃的热学参数类别中空玻璃结构遮阳系数SC传热系数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低辐射中空玻璃6+12A+6LOW-E（高透型）0.641.76+12A+6LOW-E（遮阳型）0.641.7透明玻璃幕墙的热工性能还与玻璃空气层的厚度有关，一般中空玻璃空气层每增加3厚，降低传热系数0.2，但厚度层大于16由于空气对流影响，传热不会进一步下降，所以国外一般用15厚空气层的中空玻璃。玻璃的空气层中冲惰性气体，保温效果更好，如12厚的LOW-E中空玻璃空气层冲氩气，传热系数可由1.7降低至1.5.遮阳系数是指玻璃的太阳能的总透过率与3厚的透明玻璃的太阳能的总透过率的比值，玻璃厚度每增加1厚，遮阳系数下降0.010.02，降低遮阳系数的方法很多，如采用着色玻璃、阳光控制镀膜玻璃和LOWE玻璃，玻璃的遮阳系数见表5.表5 玻璃的遮阳系数玻璃类别遮阳系数SC普通中空玻璃0.90镀膜玻璃（绿、蓝、灰）0.470.56着色玻璃（绿、蓝、灰）0.500.71LOWE玻璃0.210.60热反射镀膜玻璃0.230.78如果由以上的玻璃组合成中空玻璃其遮阳系数可进一步下降。4、玻璃幕墙型材和类型的选用初步设计时可按照经验估算幕墙的传热系数，选用断热型材，LOWE玻璃，隐框幕墙的传热系数=玻璃的传热系数+0.3,明框幕墙的传热系数=玻璃的传热系数+0.5,若明框幕墙没有采用断热断热型材，则只能将型材和玻璃的传热系数加权、算出平均传热系数，空腔不多的铝型材传热系数一般可取5.9，断热型材根据隔热条的高度而定，通常隔热条的高度在8时传热系数取3.5.例如透明幕墙采用明框，其单元尺寸为1.2m宽，1.8m高，明框宽度0.08m，选用LOWE玻璃的传热系数为1.7W/(K)，普通明框的传热系数为5.9W/(K)，则求该单元的透明幕墙平均传热系数幕墙面积S=1.21.8=2.16玻璃面积S=(1.20.16)(1.80.16)=1.7056明框面积S=2.161.7056=0.4544采用普通明框宽度0.08m LOWE玻璃的传热系数W/(K):K=(1.70561.7+0.45445.9)/2.16=2.58再例如其他类型幕墙组合：采用普通明框宽度0.065m LOWE玻璃传热系数W/(K):K=(1.78651.7+0.37315.9)/2.16=2.43采用隔热明框宽度0.08m LOWE玻璃传热系数W/(K):K=(1.70561.7+0.45443.5)/2.16=2.08采用隔热明框宽度0.065m LOWE玻璃传热系数W/(K):K=(1.78651.7+0.37313.5)/2.16=2.01采用普通明框宽度0.08m 普通6+12A+6中空玻璃的传热系数W/(K):K=(1.70562.9+0.45445.9)/2.16=3.531采用普通明框宽度0.065m 普通6+12A+6中空玻璃的传热系数W/(K):K=(1.70562.9+0.45445.9)/2.16=3.418四、非