淺述幕墻節能設計

謝盛奮

摘 要：為了貫徹國家有關節能減排、保護環境，落實“十二五”期間節能減排的目標，在保證居民生活環境基本要求的前提下，進一步降低居住建筑能源消耗，改善了生態環境質量，實現可持續發展的戰略目標，構建一個和諧美好的社會。

關鍵詞：節能；傳熱系數；能耗；可持續發展

1 前言

我國正處于發展中的國家，并且又是一個建筑大國，建筑面積高達17-18億平方米。隨著我國的小康社會的建設，建筑事業的發展也越來越迅速，因此帶來的問題就是能源的消耗也就越來越大。為貫徹國家有關節能減排、保護環境的政策，落實“十二五”時期節能減排的目標，降低居住建筑能源消耗，改善了生態環境質量，實現可持續發展的戰略目標，構建一個和諧美好的社會，節能減排任務十分艱巨。

門窗幕墻作為建筑的外圍護結構是建筑的重要組成部分，是實現建筑功能的重要部件，他們的熱工性能最為薄弱，是建筑節能的關鍵環節，我們通過降低建筑幕墻的傳熱系數，以達到節能減排的目的。

2 幕墻傳熱系數計算理論

單幅幕墻的整體傳熱系數由框傳熱系數、面板傳熱系數、邊界區線傳熱系數三部分的加權平均值獲得，計算公式如下：

式中：UCW——單幅幕墻的傳熱系數W/（m2·K））； Ag ——玻璃或透明面板面積（m2）；lg ——玻璃或透明面板邊緣長度（m）； Ug ——玻璃或透明面板傳熱系數W/（m2·K）；[Ψg]——玻璃或透明面板邊緣的線傳熱系數W/（m·K）； Ap ——非透明面板面積（m2）；lp ——非透明面板邊緣長度（m）； Up ——非透明面板傳熱系數W/（m2·K）；[Ψp]——非透明面板邊緣的線傳熱系數W/（m·K）； Af——框面積（m2）； Uf——框的傳熱系數W/（m2·K）

單幅幕墻的傳熱系數與組合幕墻的各種材料所占的面積及自身的傳熱系數成正比，所以降低整幅幕墻的傳熱系數就要降低各組成部分的傳熱系數。

3 降低幕墻傳熱系數設計理論

從幕墻傳熱系數的計算公式我們可以了解到要降低幕墻傳熱系數主要通過降低框傳熱系數、降低面板傳熱系數、降低邊界區線傳熱系數這三方面來實現。

3.1 降低框傳熱系數

框的傳熱系數主要是通過傳導、對流及輻射來傳遞，降低框的傳熱主要通過斷、堵、封三方面來實現。

（1）斷：框架采用斷熱鋁合金型材，有效阻止了熱量的傳導；

（2）堵：在玻璃和鋁合金龍骨之間采用泡沫棒和密封膠進行封堵，以降低熱量的對流效應；

（3）封：采用多道密封膠條進行密封，在提高氣密性的同時，進一步減少熱量的對流。

3.2 降低面板傳熱系數

降低面板的傳熱系數主要通過以下三方面來實現：

（1）采用中空玻璃，用空氣層阻斷熱量的傳導；

（2）采用雙銀LOW-E玻璃，降低太陽光熱量的輻射。

（3）中空層用惰性氣體替代空氣，因為惰性氣體具有比干燥空氣更低的導熱性能，更穩定的化學結構，所以能夠更有效的降低熱量的輻射。

3.3 降低邊界區線傳熱系數

降低邊界區的線傳熱系數主要通過采用暖邊隔熱條，最大限度的隔斷熱量的傳遞。

4 工程案例分析

本案例是以江西武寧某辦公樓的實際工程案例，選取其中標準大樣來計算分析。

4.1 計算依據

本次熱工分析采用廣東省建筑科學研究院開發的粵建科MQMC建筑幕墻門窗熱工性能計算軟件進行計算。武寧地處夏熱冬冷地區，其熱工性能要求按公共建筑節能規范選定：

本案例窗墻比為0.6，所以設計傳熱系數U≤ 2.5 kW/（m2·K）；

4.2 幕墻傳熱系數計算

4.2.1 玻璃熱系數計算

玻璃采用6+12A+6中空單銀LOW-E玻璃，采用粵建科MQMC玻璃光學熱工計算，面板傳熱系數U=1.968W/（㎡·K）。

4.2.2 框傳熱系數計算（見表1）

4.2.3單元幅面傳熱系數計算

= （36.210+0.000+14.779+10.257） / （18.399+0.000+5.001） =2.617W/（㎡·K）> 2.5 W/（㎡·K）不滿足要求。

4.3 更換材料幕墻傳熱系數計算

其他基礎條件不變，節點構造和玻璃做了優化，立柱斷熱型材隔熱條由PVC更換為尼龍66隔熱條，玻璃由單銀LOW-E更換為雙銀LOW-E，玻璃與鋁合金邊框間填充隔熱物質，采用粵建科MQMC計算。

4.3.1 玻璃熱系數計算

6+12A+6雙銀LOW-E中空玻璃，采用MQMC玻璃光學熱工計算， 面板傳熱系數U=1.782W/（㎡·K）。

4.3.2 框傳熱系數計算（見表2）

4.3.3 單元幅面傳熱系數計算

= （32.795+12.787+8.926） / （18.399+5.001）=2.329 W/（㎡·K）< 2.5 W/（㎡·K）滿足要求。

5 結論

兩種相同分格的幕墻，由兩種不同材料及配置組合經過計算可以看出，整幅單元幕墻的傳熱系數U值有了明顯的改善滿足節能要求。