綠色建筑圍護結構熱工性能指標提升可行性研究
——以江蘇地區玻璃幕墻建筑為例

江禎蓉 南京長江都市建筑設計股份有限公司

1 前言

國家標準GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》（以下簡稱《標準》）于2019年8月1日正式實施，2019版《標準》相較于2014 版《標準》的主要修訂內容在于：1.重新構建了綠色建筑評價技術指標體系；2.調整了綠色建筑的評價時間節點；3.增加了綠色建筑等級；4.拓展了綠色建筑內涵；5.提高了綠色建筑性能要求。新《標準》在評價指標體系方面新增了健康舒適的指標體系，增設了各星級綠色建筑評價的前置條件，即第3章基本規定的3.2.8條，其中對于綠色建筑的建筑能耗提出了更高的要求：一星級綠色建筑要求圍護結構熱工性能提高5%，或建筑供暖空調負荷降低5%；二星級綠色建筑要求圍護結構提高10%，或負荷降低10%；三星級綠色建筑則要求圍護結構提高20%，或負荷降低15%。

表2 項目信息表

2 分析目標的界定

由于建筑供暖空調負荷需比較設計建筑和參照建筑的全年計算負荷差異，且不同負荷軟件模擬結果有一定的差異，因此本文僅探討各星級綠色建筑圍護結構指標提升的可行性及重點、難點。此外，根據《綠色建筑評價標準技術細則》2019（以下簡稱《細則》），圍護結構指標提升主要針對外墻、屋頂、幕墻等圍護結構主要部位的傳熱系數K、幕墻的太陽得熱系數SHGC。對于寒冷地區，不要求其透明圍護結構的太陽得熱系數SHGC進一步提升（但窗墻比超過0.5的朝向除外）。對于玻璃幕墻建筑，屋頂、外墻對于整個圍護結構節能方面所占比重較少，且這兩類指標提升可采取增加保溫層厚度或采用高性能保溫材料等方式，相對提升難度不大，下文主要針對玻璃幕墻建筑傳熱系數K、太陽得熱系數SHGC 兩項指標的提升做可行性研究分析。

3 圍護結構熱工性能指標提升

3.1 研究對象的選取

根據GB 50352—2016《民用建筑熱工設計規范》，建筑熱工設計可劃分為5 個1 級區。江蘇地處我國大陸東部沿海地區中部，是長江三角洲地區的重要組成部分，其氣候區劃主要包含2個氣候區，除徐州、連云港市屬寒冷地區外，其余各市均屬于夏熱冬冷地區。兩類氣候區主要指標、輔助指標和設計原則如表1所示。

因氣候分區、體形系數、窗墻比三個因素對圍護結構熱工的性能的影響存在多種組合，為縮小研究范圍，本文結合實際工程案例進行主要指標的選取，如表2所示。

根據實際工程案例信息統計，玻璃幕墻建筑的體形系數0.3，大部分項目窗墻比范圍為0.6＜窗墻面積比 0.7，且《標準》技術細則附錄A表A-3甲類公共建筑圍護結構熱工性能要求表表格注解1：對于窗墻面積比大于0.8的情況，直接視為無法滿足性能提高要求，因此，本文界定研究對象如表3所示。

表3 研究對象界定

表4 夏熱冬冷地區甲類建筑圍護結構傳熱系數和綜合太陽得熱系數指標提升表

表5 寒冷地區甲類建筑圍護結構傳熱系數和綜合太陽得熱系數指標提升表

表6 各星級指標提升玻璃選型

3.2 指標提升的要求

國家標準GB 50189—2015《公共建筑節能設計標準》對圍護結構熱工性能的提升指標要求如表4～5所示。分析可知，對于夏熱冬冷地區，圍護結構指標提升的重點在于綜合太陽得熱系數（SHGC）的提升；對于寒冷地區，圍護結構指標提升的重點在于外窗傳熱系數的提升，下文分別對這兩類氣候區具體指標提升措施進行探討分析（見表4、表5）。

表7 各星級指標提升玻璃選型

3.3 指標提升的具體措施

夏熱冬冷地區提升綜合太陽得熱系數（SHGC）的措施包括：

（1）玻璃自遮陽。夏熱冬冷地區外窗的綜合太陽得熱系數提升，高性能玻璃（玻璃自遮陽）可滿足指標要求，但會導致玻璃可見光透過率較低，影響室內采光效果，且GB 50189—2015《公共建筑節能設計標準》第3.2.4條要求：甲類公共建筑單一立面窗墻面積比大于等于0.4時，透光材料的可見光透射比不應小于0.4，各種指標影響下可選玻璃種類受限較大。采用玻璃自遮陽形式時，受Low-E膜的影響，顏色偏深，呈現藍灰色、銀藍色或灰色等深色系，在設計過程中，需結合建筑所在環境區域、既有建筑的背景顏色，選擇玻璃幕墻玻璃的顏色（見表6）。

（2）活動遮陽。對于玻璃幕墻建筑，可采用的活動遮陽形式分為卷簾遮陽、內置遮陽百葉等。這兩種遮陽形式均影響幕墻立面效果，且造價較高，在玻璃幕墻中使用率不高。

就卷簾遮陽而言，如項目采用鋁、織物卷簾、百葉簾等活動遮陽遮陽形式，根據DGJ 32—J157—2017《居住建筑標準化外窗系統應用技術規程》附錄B，能滿足夏熱冬冷地區指標提升10%的要求，可選窗戶類型僅一種，且窗框型材為塑料型材、鋁木復合型材。就中置遮陽百葉而言，如項目采用中置遮陽百葉，根據DGJ 32—J157—2017《居住建筑標準化外窗系統應用技術規程》附錄C，可滿足夏熱冬冷地區和寒冷地區指標提升20%的要求，可選窗戶類型僅一種三波兩腔高透雙銀Low-E 暖邊[5mm+19A（百葉）+5mm+9A+5mm 雙銀Low-E 暖邊]，且窗框型材為塑料型材。玻璃幕墻建筑一般層高較高，單塊玻璃分割較大，中置百葉遮陽需采用電動控制，增量成本較高。且中置百葉一旦損壞，需連同玻璃一起更換，造價成本較高。

寒冷地區提升外窗傳熱系數的措施包括：

寒冷地區指標提升20%，因外窗傳熱系數指標提升要求較高[1.5W/（m2·K）]，玻璃可選產品較少，見表7。

4 結束語

以江蘇玻璃幕墻建筑為例，本文根據實際工程案例選取體形系數小于0.3，窗墻比0.6～0.7 的，探討不同星級綠色建筑圍護結構指標提升的可行性。夏熱冬冷地區和寒冷地區圍護結構指標提升側重點不一樣。

夏熱冬冷地區側重于綜合太陽得熱系數的提升。夏熱冬冷地區外窗的綜合太陽得熱系數提升，采用玻璃自遮陽形式會導致玻璃可見光透過率較低，影響室內采光效果，且受Low-E膜的影響，玻璃顏色呈現藍灰色、銀藍色或灰色等深色系，在設計過程中，需結合建筑所在環境區域、既有建筑的背景顏色，選擇玻璃幕墻玻璃的顏色；夏熱冬冷地區外窗如采用活動外遮陽（鋁、織物卷簾、百葉簾）目前江蘇省地標規范所列產品僅能滿足指標提升10%的要求，且活動外遮陽對玻璃幕墻立面造型影響較大，實際使用案例較少；夏熱冬冷地區外窗采用中置遮陽百葉可滿足指標提升20%的要求，但可選產品較少（根據規程附錄C，僅一種塑料型材的三波兩腔玻璃可滿足相關要求），且中置百葉存在反復使用易損壞，幕墻層高較高時需采用電動控制、增量成本較高等問題。

而寒冷地區指標提升側重于外窗傳熱系數的提升。圍護結構熱工性能指標提升20%，因外窗傳熱系數指標提升要求較高[1.5W/（m2·K）]，玻璃可選產品較少。