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      非透明幕墙节能设计分析及节能型建筑幕墙

      发布时间:2018-11-29 17:11:07浏览次数:10027文章出处:单曲幕墙

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        节能型建筑幕墙的设计原则

        建筑幕墙的节能是在对建筑周边的自然环境,如光线、温度、风压、气候状况等充分分析和了解的基础上,针对建筑本身的朝向、高度、室内功能等特点,通过有效地系统技术和产品对室内环境起到适应和调整的过程。这个过程需要综合多种因素考虑,需要处理多种关系,如隔热和得热、采光和遮阳、通风和热交换的关系,气密性、水密性和传热、隔声的关系等等。这个过程不应仅仅依据于单一的状态指标,如传统的传热系数K值就能够说明和解决的。因此,节能幕墙的设计应遵循如下原则:

        科学性:需综合、全面权衡各因素,充分考虑其功能、性能等诸多方面,合理选型(幕墙的型式和窗墙面积比)、选材和构造。

        适用性:结合环境因素与项目的具体情况,参照标准规定与地方要求,认真落实国家有关节能政策,同时要处理好建筑低能耗与高舒适度的关系。

        经济性:建筑幕墙只是建筑围护结构的一部分,只是建筑节能的一个方面,节能的考虑需全盘考虑,只有达到节能与经济的统一才能体现节能的作用与价值。

        原则上讲,建筑幕墙节能设计需要建筑师与幕墙设计师(外围护)、暖通工程师(空调采暖)、室内设计师(采光)等充分协商,尽量达到各方面的统一。  

         玻璃幕墙组成的非透明幕墙

        以常见的楼层结构梁处非透明玻璃幕墙为例。楼层高度为3.6m中开异形,非透明部分的高度为1.2m,分格宽度1.2m。钢筋混凝土结构梁宽度300mm高度500mm;楼板上反梁高度300mm宽度200mm。如图1、图2所示。

        结构梁部位玻璃幕墙是作为非透明幕墙,首先结构梁下部400mm需进行构造遮挡,设计采用保温棉加镀锌钢板处理。如图2。铝框宽度72mm,玻璃距梁面为150mm(封闭空气层),玻璃与保温棉的厚度选用需根据计算确定。从图示可以看出,通过围护结构的热量传递,从外传到内经过三个部分,即玻璃幕墙部分、封闭空气层部分与墙体部分。

      非透明幕墙节能设计分析

      非透明幕墙节能设计分析

      非透明幕墙节能设计分析

        以夏热冬暖地区为例,非透明幕墙的传热系数要求为K≤1.5 W/(m2·K),玻璃选用6mm钢化玻璃干挂式石材幕墙,保温棉选用40mm厚岩棉。根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93,其热工简化计算如下:

        玻璃幕墙部分热阻(以一个分格计算):

        铝框部分面积 A框=1.2×1.2-1.128×1.128 = 0.168m2

        玻璃部分面积 A玻=1.128×1.128 = 1.272 m2

        玻璃热阻 R玻=δ/λ=0.006/0.76=0.008 (m2·K) / W

        铝框热阻 R框 = 0.10 (m2·K) / W

        玻璃幕墙部分(按面积加权)热阻

        R1= ( R玻A玻+ R框A框 )/ ( A玻+ A框 )

        =(0.008×1.272+0.10×0.168)/(1.272+0.168)

        = 0.0187 (m2·K) / W (1)

        封闭空气层部分热阻 (GB50176-93 附表2.4):

        冬季 R空 = 0.18 (m2·K) / W

        夏季 R空 = 0.15 (m2·K) / W (2)

        墙体部分热阻:

        结构梁部分热阻

        R梁1=δ/λ= 0.30/1.74 = 0.172 (m2·K) / W

        反梁部分热阻

        R梁2=δ/λ= 0.20/1.74 = 0.115 (m2·K) / W

        保温棉部分热阻

        R棉 =δ/λ= 0.04/0.050 = 0.800 (m2·K) / W

        墙体部分(按面积加权) 热阻

        R2= ( R梁1A梁1+ R梁2A梁2 + R棉A棉)/ ( A梁1+ A梁2 + A棉)

        =(0.172×0.500+0.115×0.300+0.800×0.400)/

        (0.500+0.300+0.400)

        = 0.367(m2·K) / W (3)

        由(1)(2)(3),根据GB50176-93公式附2.2和附2.4,非透明幕墙传热阻:

        冬季

        R0=Ri+R1+R空+ R2+Re

        =0.11+0.0187+0.18+0.367+0.04 =0.716 (m2·K) / W

        此非透明幕墙的传热系数(冬季)为:

        K=1/ R0

        =1/0.716

        =1.397W/(m2·K)≤1.5W/(m2·K) (4)

        夏季

        R0= Ri + R1+ R空+ R2+Re

        = 0.11+0.0187+0.15+0.367+0.05

        =0.696(m2·K) / W

        此非透明幕墙的传热系数(夏季)为:

        K=1/ R0

        =1/0.696

        =1.437W/(m2·K)≤1.5 W/(m2·K) (5)

        由(4)(5)表明玻璃幕墙,6mm厚单层玻璃及40mm厚保温棉的构造能满足夏热冬暖地区的节能要求。

        采取同样的计算方法,该种非透明幕墙的构造适宜的气候地区域构造列表如表7。

      非透明幕墙节能设计分析

      非透明幕墙节能设计分析

        从计算与列表可以看出:

        1.玻璃幕墙部分的传热阻约为非透明部分(墙体)的5%,是封闭空气层的10%,封闭空气层的宽度超过60mm后对热阻的影响不大(计算取值不变),因而提高非透明玻璃幕墙热阻的办法应重点考虑提高玻璃幕墙后置墙体(保温板)的热阻。

        2.单层玻璃完全能满足不同气候区域对玻璃幕墙组成的非透明幕墙的热工要求。

        3.铝框因所占的面积比例较小,因而对非透明幕墙的传热系数影响不大,但寒冷与严寒地区因采暖时间长,为避免型材表面结露结霜,应选用断热型材。

        4.从构造上看,热阻的计算将玻璃幕墙、封闭空气层和墙体作为多层围护结构来考虑,所以空气层必须封闭。如图3示。当空气层不封闭时,透过玻璃幕墙的热量直接与室内空气层直接进行交换,墙体对热量的阻挡会有很大程度的降低,而达不到节能要求。

      用户评论

      • 幕墙网友

        实用实用实用实用实用

        2018-12-4 0 0

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