《公共建筑节能设计标准》与建筑玻璃幕墙z.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流公共建筑节能设计标准与建筑玻璃幕墙z.精品文档.公共建筑节能设计标准与玻璃幕墙节能设计 天津市市政工程设计研究院 朱久川摘要：公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）已经实施数年，该标准对建筑外围护结构的传热系数、体型系数等热工性能作了较严格的规定，在新标准下对建筑的玻璃幕墙进行合理设计，本文对此进行了探讨本文。关键词:公共建筑节能设计标准 玻璃幕墙 节能设计Abstract:/ Design standard for energy efficiency of public buildings has been put into practice for years, The standard gives a strict regulations on the buildings shelter, More attention should be paid to the design of glass curtain wall of buildings under new design standard .Key words: / Design standard for energy efficiency of public buildings, Glass curtain wall, Design for energy efficiency .当前，建立节约型社会已经成为我国可持续发展的重要内容，节约能源是节约型社会的关键，与此同时，能源的消耗在我国数额巨大，其中建筑耗能更是已超过全国总能耗的1/4，而且，随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，建筑耗能将继续增加，据预测，建筑耗能将逐步提高并达到占总能耗的1/3以上。公共建筑在建筑总量中数量多，建筑规模大，耗能十分巨大，浪费也很严重。为改善公共建筑室内环境，提高舒适性，降低能源消耗，公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）已经于2005年7月1日开始实施，其中对建筑外围护结构的传热系数等作了严格的规定，更对窗墙面积比及外窗（包括透明玻璃幕墙）等的传热系数及其他热工性能指标作了非常具体而严格的规定，本文根据对公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）（以下简称标准）的理解，探讨一些新标准下建筑玻璃幕墙的设计应注意的问题及具体做法(以寒冷地区为例)，并通过讨论及研究使玻璃幕墙的设计不断得到完善。随着现代建筑设计和新型建材的发展，玻璃幕墙在公共建筑中的使用已经相当普遍，玻璃幕墙在建筑设计中以其精致的效果，飘逸的感觉、特殊的质感并因能与实体的墙、柱等形成较好的虚实对比而深得部分设计师的喜爱，已经成为建筑设计中经常使用的外围护构件，更成为建筑设计重要的造型元素。然而玻璃幕墙在公共建筑中又是节能的薄弱环节，但部分设计师即使是注意到了这一点，可能也未能给予足够的重视，而且因为并没有一个适用的标准来规范公共建筑中的玻璃幕墙的节能设计，相当多的设计，已经把玻璃幕墙仅仅作为重要的建筑设计造型元素来使用，因此，由于设计的不规范，玻璃幕墙较大的传热系数所造成的较大能耗及建筑舒适度的降低必然给其使用带来负面的影响和非议，更有站在节能的角度“叫停”玻璃幕墙的呼声，在标准实施以后，如何才能较好地满足公共建筑节能设计标准的要求，在设计中又应该注意哪些问题呢？ 一注意标准中的几个概念：1.公共建筑：指办公建筑（包括写字楼、政府部门办公楼等），商业建筑（如商场、金融建筑等），旅游建筑（如旅馆饭店、娱乐场所等），科教文卫建筑（包括文化、教育、科研、医疗、卫生、体育建筑等），通讯建筑（如邮电、通信、广播用房）以及交通用房（如机场、车站建筑等）。 以上所说办公建筑是玻璃幕墙的使用率最高的建筑，在设计中必须考虑不同的房间及不同的温度要求适当地选用不同的玻璃幕墙。2。窗墙面积比：标准中所指的窗墙面积比是指每个朝向外墙面上的窗、阳台门及幕墙的透明部分的总面积与所在朝向建筑的外墙面的总面积（包括该朝向上的墙、窗、阳台门及幕墙的透明部分的总面积）之比。标准将窗墙面积比的上限定为0.7。寒冷地区外窗（包括透明玻璃幕墙）传热系数限值见下表寒冷地区外窗（包括透明玻璃幕墙）传热系数限值单一朝向外窗（包括透明玻璃幕墙）体型系数0.3传热系数KW/（·K）0.3体型系数0.4传热系数KW/（·K）窗墙面积比0.23.53.00.2窗墙面积比0.33.02.50.3窗墙面积比0.42.72.30.4窗墙面积比0.52.32.00.5窗墙面积比0.72.01.8由于玻璃幕墙通透明亮，与其它材质的质感对比丰富，在现代公共建筑中使用越来越多，窗墙面积比也越来越大，完全有可能在某个朝向局部的窗墙面积比会超过0.7。由于窗墙面积比定义的是整个朝向的，实际上即使某层立面采用全玻璃幕墙，综合计算整个朝向的窗墙面积比一般也不会超过0.7。也就是说，在现代建筑设计中，我们仍然可以采用玻璃幕墙，而且标准中定义的窗墙面积比中的窗面积是指幕墙的透明部分，不是幕墙的总面积，应在幕墙的总面积中扣除各层楼板以及楼板下面梁的面积，这样，窗墙面积比一般不会超过0.7。另外设置在常规墙体外侧的玻璃幕墙不作为透明幕墙处理，在某些情况下，为了既满足造型要求又满足节能要求，我们亦可灵活应用：即可在常规墙体外侧设置玻璃幕墙，而玻璃的后面仍然是保温隔热材料和普通墙体，且其传热系数必须满足规范K0.60的要求。当然，外窗（包括透明玻璃幕墙）传热系数限值也必须满足要求。标准还要求对窗口和透明幕墙采取外遮阳措施，由于对寒冷地区相对要求不高，本文暂不讨论。3。围护结构热工性能的权衡判断考虑到公共建筑设计的多方面要求，为了发挥建筑师的创造性，给建筑更多的灵活性、满足对建筑立面的多样性要求，同时又满足节能设计要求，标准引入建筑围护结构的总体热工性能是否达到要求的权衡判断。权衡判断不拘泥于建筑围护结构各个局部的热工性能，而是着眼于建筑总体热工性能是否满足节能标准的要求。因此，对于某个朝向窗墙面积比超过0.7的玻璃幕墙不是绝对的不许采用，而是可通过调整该朝向玻璃幕墙的保温隔热性能，甚至调整整个建筑围护结构的保温隔热性能，采用权衡判断方法，使得建筑的总体热工性能满足节能设计标准。权衡判断是一种性能化的设计方法，具体做法是先构想出一栋虚拟的建筑，称之为参考建筑，参照建筑的形状、大小、朝向、内部的空间划分和使用功能应与所设计建筑完全一致。然后分别计算参考建筑和实际设计建筑的全年采暖和空调能耗，并依据这两个能耗的比较结果做出判断。当实际设计建筑的能耗大于参考建筑的能耗时，调整部分设计参数，例如提高窗户的保温隔热性能、缩小窗户的面积等等，重新计算所设计建筑的能耗，直至设计建筑的能耗不大于参考建筑的能耗为止。在此过程中，外维护结构构件（外墙、外窗及幕墙）的传热系数限值均必须满足要求。二 注意建筑玻璃幕墙节能的综合性设计建筑师在设计或选用玻璃幕墙时要综合考虑建筑周边的自然环境，如朝向、光线、温度、风压、气候状况等，如采用最佳朝向，满足针对建筑本身的体型系数、高度的要求, 获得足够的日照并避开主导风向，系统地考虑现有技术和产品，与暖通等专业密切配合，不断调整和适应以满足规范要求。下面仅讨论幕墙玻璃本身。1。对玻璃幕墙玻璃的要求：在玻璃幕墙的节能中玻璃是关键：根据统计，在外维护结构中，能耗最大的是门窗（包括透明玻璃幕墙），门窗的能耗约占建筑围护部件总能耗的40%50%。鉴于玻璃幕墙较大的传热系数所引起的较大能耗，尽量提高其保温隔热性能，减少能耗，提高玻璃的热工性能是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。玻璃幕墙的节能主要由玻璃的热工性能决定。要提高玻璃幕墙的保温隔热性能，首先要选择有较高保温隔热性能的玻璃。目前，玻璃幕墙主要采用单层玻璃、透明中空玻璃、镀膜中空玻璃和中空低辐射玻璃，以上提到的各类玻璃，其保温隔热性能渐次提高。下表中玻璃的热工性能参数可以做为参考 常用玻璃的热工性能参数 玻璃类型普通单层玻璃9mm厚空气层的普通中空玻璃12mm厚空气层的普通中空玻璃12mm厚空气层的中空低辐射玻璃传热系数W/.K5.86.43.23.52.83.21.61.8上表需要注意的是：1）表中的玻璃传热系数仅为玻璃本身的计算值，不能直接作为玻璃幕墙的传热系数。2）玻璃幕墙的传热系数应综合考虑玻璃幕墙类型（如明框、隐框），明框的连接方式等等，如为明框幕墙而且没有采取隔热措施，对玻璃幕墙整体的传热系数会有较大的影响。因此如采用明框玻璃幕墙，应对其型材的隔热性能提出明确要求。3）当采用隐框玻璃幕墙时，可近似参照玻璃的传热系数来确定玻璃幕墙的热工性能。如采用12mm厚空气层的中空低辐射玻璃的隐框幕墙，其传热系数一般可达到2.0 W/K左右，也就是说，可以达到标准中规定的最大窗墙面积比条件下对外窗（包括透明玻璃幕墙）传热系数的限值。4）当采用中空低辐射玻璃还不能满足规范要求时，可采用在中空低辐射玻璃的空气层中充惰性气体。充惰性气体的中空低辐射玻璃的传热系数可进一步降低。三。注意玻璃幕墙的构造做法为满足标准的要求，建筑幕墙应尽量做到以下几点。1。因为未经过良好的隔热处理的铝合金型材的传热系数要大大高于玻璃本身的传热系数，寒冷地区的建筑玻璃幕墙应首先考虑采用隐框幕墙，当采用明框玻璃幕墙时，应采用隔热铝合金等型材或采取其它有效的隔热措施，并应对其型材的隔热性能提出明确要求。2。寒冷地区的透明幕墙应采用气体层厚度不小于12mm的中空玻璃或其它类型的相同保温性能的节能玻璃。3。在有条件的或重要的公共建筑中应尽量使用中空低辐射玻璃幕墙，在满足建筑的使用及造型需要的同时，最大限度地节约能源，改善建筑室内环境，提高舒适度。4对热工性能有进一步要求的重要建筑，还可以考虑采用节能效果更好的通风式双层幕墙。据悉，如北京某工程，经国家建筑工程质量监督检验中心检测，该类幕墙的传热系数可达到1.0W/K左右。 综上所述，我们不能以玻璃幕墙较大的能耗而封杀它的使用，那无异于因噎废食，也等于给自己在建筑设计时减少了一项可能和灵活的选择，事实上，标准也并未绝对限制玻璃幕墙的使用，然而，我们必须在玻璃幕墙的设计中选择正确的、满足标准要求的构造做法与材料，对玻璃幕墙进行正确的设计和使用。当然，在可能的条件下，我们也必须尽量减小建筑的体型系数，采用较小的窗墙面积比，采用满足规范规定的传热系数的外墙及屋顶保温材料，以使所设计的建筑获得更好的节能效果。与此同时，也使我们的建筑设计更加丰富多彩，在保证建筑的舒适性，降低能源消耗的基础上使我们的建筑内涵更加丰富并充满时代感。