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建筑幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)計(jì)算及應(yīng)用

2012-05-23 10:11:05 作者:蘇永偉 來源: 【大 中 小】 我要評論（0）

At = 1150×4040/1000000=4.646m2

 

3.2 材料熱工參數(shù)

 

1、玻璃: TP6(雙銀Low-E)+12(氬氣)+6中空玻璃

 

K值：1.398W/(m2·K);遮陽系數(shù)Sc=0.458;太陽光透射比τv=0.398

 

2、幕墻框

 

通過在Therm5.2中建立模型，計(jì)算得

 

幕墻立柱的K值:5.54 W/(m2·K)

 

幕墻橫框的K值:7.14 W/(m2·K)

 

3.3 幕墻傳熱系數(shù)校核

 

=（4.061×1.398+0.2828×5.54+0.3024×7.14）/4.646

 

=2.024 W/m2.K

 

顯然滿足規(guī)范的要求（2.1 W/m2.K）；因此該幕墻設(shè)計(jì)滿足規(guī)范節(jié)能設(shè)計(jì)的要求。

 

普通240mm磚墻，經(jīng)計(jì)算其傳熱系數(shù)K值約為2.7w/m2.K,中空透明玻璃6mm+12A+6mm

其傳熱系數(shù)K值約為3.2w/m2.K, 中空Low-e玻璃6mm+12A+6mm
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根據(jù)ISO15099得到以下公式:

 

Ut＝(∑UfAf+∑UgAg)/ At

 

Ut—板塊傳熱系數(shù),W/(m2×K)

 

Uf—框的傳熱系數(shù),W/(m2×K)

 

Ug—玻璃中心的傳熱系數(shù),W/(m2×K)

 

Af—框的面積,m2

 

Ag—玻璃中心的面積,m2

 

At—板塊的面積, m2

 

3.1 面積計(jì)算

 

Ag=4.646-0.2828-0.3024=4.061m2

 

提要：隨著節(jié)能時(shí)代的到來，建筑幕墻作為建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其熱工性能要求越來越高。本文針對具體項(xiàng)目介紹在實(shí)際工程中幕墻熱工計(jì)算的設(shè)計(jì)應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：建筑幕墻；熱工性能；幕墻設(shè)計(jì)
　　現(xiàn)代建筑大量采用玻璃幕墻，由于幕墻采光部位只有一層玻璃（或中空玻璃）和龍骨隔絕室內(nèi)外，幕墻建筑往往成為能耗大戶。隨著當(dāng)前建筑對節(jié)能環(huán)保性能要求的提高，玻璃幕墻做為建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)其熱工性能也有了更高的要求。因此如何分析計(jì)算幕墻的熱工性能成在幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須要考慮的問題。幕墻的熱工性能以其傳熱系數(shù)K值來衡量，K值越低幕墻的保溫性能越好。
　　下面針對一項(xiàng)具體工程項(xiàng)目介紹幕墻熱工性能K值的計(jì)算過程及方法。
　　1 建筑物氣候分區(qū)
　　首先我們需要了解項(xiàng)目概況，建筑物所處地理位置，當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件如何，建筑物的朝向及用途。根據(jù)建筑物所在地依據(jù)規(guī)范《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》確定其氣候分區(qū)，如果表格里面沒有工程所在的城市，請參照臨近城市取用。

主要城市所處氣候分區(qū)

 

氣候分區(qū)

 

代表城市

 

嚴(yán)寒地區(qū)A區(qū)

 

海倫、博克圖、伊春、呼瑪、海拉爾、滿洲里、齊齊哈爾、富錦、哈爾濱、牡丹江、克拉瑪依

 

嚴(yán)寒地區(qū)B區(qū)

 

長春、烏魯木齊、延吉、通遼、通化、四平、呼和浩特、撫順、大柴旦、沈陽、大同、 本溪、阜新、哈密、鞍山、張家口、酒泉、伊寧

 

寒冷地區(qū)

 

蘭州、太原、唐山、阿壩、喀什、北京、天津、大連、陽泉、平?jīng)觥?span style="color:blue;font-size:14px;">石家莊、德州、晉城、天水、西安、拉薩、康定、濟(jì)南、青島

 

夏 熱冬冷地區(qū)

 

南京、蚌埠、鹽城、南通、合肥、九江、武漢、黃石、岳陽、漢中、安康、上海、杭州、寧波、宜昌、長沙、南昌、株洲、零陵、贛州、韶關(guān)、桂林、重慶、

 

夏熱冬暖地區(qū)

 

福州、莆田、龍巖、梅州、興寧、英德、河池、柳州、賀州、泉州、廈門、廣州、深圳、湛江、汕頭、�？�、南寧、北海、梧州

 

　　例如某工程位于大同市，建筑的氣候分區(qū)為：嚴(yán)寒地區(qū)B區(qū)。
　　2 建筑物的熱工性能最低要求
　　根據(jù)建筑所處城市的建筑氣候分區(qū)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能應(yīng)分別符合規(guī)范中的具體規(guī)定。
　　如嚴(yán)寒地區(qū)B區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能應(yīng)分別符合下表規(guī)定

嚴(yán)寒地區(qū)B區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)限值

 

圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位

 

體型系數(shù)≤0.3

 

傳熱系數(shù) KW/(m2·K)

 

0.3＜體型系數(shù)≤0.4

 

傳熱系數(shù)KW/(m2·K)

 

屋面

 

≤0.45

 

≤0.35

 

外墻(包括非透明幕墻)

 

≤0.50

 

≤0.45

 

底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板

 

≤0.50

 

≤0.45

 

非采暖房間與采暖房間的隔墻或樓板

 

≤0.8

 

≤0.8

 

單一朝向外窗(包括透明幕墻)

 

窗墻面積比≤0.2.

 

≤3.2

 

≤2.8

 

0.2＜ 窗墻面積比≤0.3

 

≤2.9

 

≤2.5

 

0.3＜ 窗墻面積比≤0.4

 

≤2.6

 

≤2.2

 

0.4＜ 窗墻面積比≤0.5

 

≤2.1

 

≤1.8

 

0.5＜ 窗墻面積比≤0.7

 

≤1.8

 

≤1.6

 

屋頂透明部分

 

≤2.6

 

　　2.1 確定建筑物各朝向窗墻比

北：0.45 東：0.45 西：0.45 南：0.45
　　計(jì)算過程如下：

　　體形系數(shù)的計(jì)算：S=建筑物外表面積／建筑物體積
　　2.2 確定建筑物的體形系數(shù)
　　a 建筑物體積：

朝向

 

外墻面

 

窗(窗+幕墻)

 

窗墻比

 

北

 

5600

 

2400

 

0.43

 

東

 

2000

 

4000

 

1000

 

1800

 

0.45

 

西

 

2000

 

800

 

南

 

5300

 

2300

 

0.43

 

總體

 

14900

 

6500

 

0.44

 

　　b 建筑物外表面積：

面積（㎡）

 

高度（米）

 

體積（m³）

 

地下1層

 

15650

 

0.6

 

9390

 

1層

 

20269

 

5.4

 

109452.6

 

2層

 

20269

 

4.2

 

85129.8

 

3層

 

19116

 

4.2

 

80287.2

 

小計(jì)

 

352887.6

 

c 體型系數(shù)：32955/352887.6=0.1

 

2.3 建筑物的熱工性能最低要求

 

依據(jù)規(guī)范《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定確定建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)K應(yīng)≤2.1 KW/(m2·K)，方可滿足規(guī)范要求。

 

3 選取具體分格計(jì)算

 

該計(jì)算采用加權(quán)平均計(jì)算，幕墻框的計(jì)算應(yīng)用計(jì)算機(jī)有限元模擬傳熱分析，所用軟件為美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的Therm5.2.

 

標(biāo)準(zhǔn)板塊分格見圖示意

 

幕墻按近似矩形計(jì)算，在每層透明部分中，1150 mm×4040 mm板塊占大部分，故選此板塊作為典型板塊，該板塊橫梁寬70 mm，立柱寬70 mm

。

 

周長（米）

 

高度（米）

 

表面積（㎡）

 

地下1層

 

821

 

0.6

 

492.6

 

1層

 

1845

 

5.4

 

9963

 

2層

 

1845

 

4.2

 

7749

 

3層

 

1745

 

4.2

 

7329

 

小計(jì)

 

32955

 

Af1=4040×1×70/1000000=0.2828m2

 

Af2=(1150-70)×4×70/1000000=0.3024 m2

 

其傳熱系數(shù)K值約為2.0w/m2.K，普通非隔熱明框幕墻，采用中空透明玻璃6mm
+12A+6mm

其傳熱系數(shù)K值約為3.3w/m2.K左右, 隔熱明框幕墻，采用中空透明玻璃6mm
+12A+6mm其傳熱系數(shù)K值約為3.0w/m2.K左右,若采用中空Low-e玻璃6mm+12A+6mm

，其傳熱系數(shù)K值約為2.3w/m2.K。由此可見，采用隔熱幕墻系統(tǒng)節(jié)能效果非常明顯，值得推廣。

 

　　參考文獻(xiàn)
　　[1] GB50176-93《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》
　　[2] GB50189-2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》
　　[3] JGJ 113-2003《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》
　　[4] ISO 10077-1:2000-07;Thermal performance of windows, doors and shutters. Calculation of thermal transmittance. Part 1: Simplified method.
　　[5] ISO 15099:2003; Thermal performance of window, doors and shading devices-Detailed calculations.
　　注：本文作者 蘇永偉 男 1980.9出生 工學(xué)學(xué)士 工程師

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