采光顶及玻璃幕墙节能方案.docx

1、采光顶及玻璃幕墙节能方案先农商旅区二期新建工程采光顶及玻璃幕墙装饰工程DY（ ）建（ ）（ ）编制人：初审人：审核人：审批人：大元建业集团股份有限公司年月目 录 2第一节、 编制依据 3第二节、 工程概况 3第三节、 建筑幕墙节能施工 3一、玻璃幕墙材料的选用 5.二、玻璃幕墙的节能技术 6.三、建筑节能质量验收规定 7第四节、 幕墙热工性能计算 8一、计算基本条件： 9.二、基本计算参数： 1. 1三、幕墙计算单元的传热系数计算： 1 1四、太阳能透射比及遮阳系数计算： 1 8第五节、 施工注意事项及质量标准 19一、注意事项 2. 0二、本工程执行的质量标准 2 0第六节、 成品保护措施

2、20一、地面成品保护 2. 1二、幕墙墙面成品的保护 2. 1三、玻璃成品保护 2. 1编制依据1.民用建筑节能管理规定2.建筑节能工程施工质量验收规范 GB 50411-20073.民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分） JGJ26-954.夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准 JGJ134-200110. 建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程 （ 送审稿）11. 建筑门窗幕墙热工计算及分析系统 （W-Energy3.0） 工程概况天津市历史风貌建筑整理有限责任公司建设的先农商旅区二期新建工程， 项 目位于天津市和平区湖南路以东、河北路以西，先农大院地块。本先农商旅区二期新建工程幕墙工程，建筑物高 1

3、2.8m, 层高为 3 层，工程 内容包括：玻璃幕墙等； 100 ,采光顶 300。玻璃选材隐框玻璃幕墙面板玻璃采用 6 LOW-E +12A+6、采光顶 6+1.52P+6LOW-E+ 9A+6+9A+6+1.52P+6采用中空钢化玻璃，其导热系数较普通玻璃低的多， 具有很好的保温隔热效果。气候分区：夏热冬冷地区 工程所在城市：天津市 传热系数限值： 2.50 （W/m 2.K） 遮阳系数限值 （东、南、西向 ） ： 0.40 遮阳系数限值 （北向） ： 0.40第一节、 建筑幕墙节能施工玻璃幕墙可以减少传统混凝土外墙大量的钢筋、 混凝土使用量， 对于减少高耗能建材使用所达到的节约能源、 资

4、源有很大的帮助； 但玻璃幕墙作为建筑外围 护结构，其保温、隔热性能均远不及传统墙体，是传统墙体热损失的 56 倍。幕墙的能耗约占整个建筑能耗的 40左右，故幕墙节能在我国公共建筑设计节 能中有极其重要的地位。天津属于夏热冬冷地区，对于夏热冬冷地区，夏季阳光辐射强烈， 是夏季制 冷能耗主要根源，因此公共建筑节能设计标准 (GB50189-2015)中对透明玻 璃的遮阳有明确要求。幕墙施工工艺流程：幕墙安装工艺流程控制图本项目工程的节能施工技术主要运用以下三个方面：一、玻璃幕墙材料的选用1.玻璃幕墙的节能技术透明幕墙， 顾名思义即采用玻璃或其它透明材料的幕墙。 主要包括传统单层 的玻璃幕墙。玻璃幕

5、墙需同时满足冬季保温和夏季防热、隔热的需要。 目前对其 节能的研究主要集中在传热过程的研究、 传热过程与建筑运行模式结合的研究以 及全生命周期分析等三个方面。传统玻璃幕墙是由普通平板玻璃 （或浮法玻璃）形成的单层玻璃幕墙。 普通平 板玻璃（或浮法玻璃）对可见光和长波辐射的反射有限。 在夏热冬冷地区， 由于玻 璃的通透性，夏日阳光直射到室内，产生温室效应，造成室内过热，增加空调能 耗。为了解决这样的问题， 本工程玻璃选用了中空 LOW-E镀莫玻璃并在安装时增 强其密封性，能有很好的隔热效果。本工程幕墙所有外立面接缝都用硅酮密封胶根据雨幕原理进行现场湿密封 , 不但密封效果最为可靠 , 硅酮密封胶

6、还具有相当大的变形适应能力 , 确保密封胶 在变形拉伸过程中仍能与材料粘接紧密 ,保证密封效果 . 开启部分利用等压原理 设置等压腔 , 并采用双道干密封技术 ,空气在等压状态下难以进行渗透 ,确保幕墙 的空气渗透性能满足使用要求 . 本工程的铝型材均采用国产优质铝合金型材， 玻 璃与铝材之间用具有隔热功能的结构胶粘接， 金属材料之间均设有具有隔热、 防 腐、降噪功能的胶条或者垫条。 本工程选用的优质硅酮密封胶以及三元乙丙橡胶 制作的密封胶条 ,使幕墙具有较好的密闭隔热节能作用 , 抗老化性能也很强 . 确保 幕墙密封性满足节能密封要求。满足 X 市公共建筑节能设计审查的总体要求。2减少玻璃幕

7、墙的使用面积玻璃幕墙使用面积的减少， 在夏日可降低热透射量， 使室内不至于过热， 降低空调的能耗； 冬季则可减少热交换量， 从而降低由于玻璃的保温性能差造成 的热损失。目前在幕墙的设计使用当中， 为了追求立面上的效果， 减少幕墙的使 用面积并不是一个好的选择。3选择合理的玻璃幕墙材料 由于玻璃表面换热性强， 热透射率高所产生的室内温度过高， 除了减少玻璃 幕墙的使用面积和幕墙建筑方位的设计外， 还可以选择合理的玻璃幕墙材料。 太阳辐射的特点是：可见光波长短 (380 780 nm) ，热量小；红外线波长长 ( 780 nm) ，热量大。所以玻璃材料应尽量让短波可见光透射而让长波辐射热 反射出去

8、， 这样在减少夏季空调负荷的同时又不至于降低采光效率。 本工程使用 的中空 Low-E玻璃，可直接反射远红外热辐射 ( 反射率可达 80 95) ，阻挡 玻璃吸热升温后以辐射形式从膜面向外散热。也可获得最高 80以上的可见光透过率， 同普通玻璃差不多。 还可以采用断热桥型材等高热阻材料应用技术， 其 隔热保温措施原理比较简单，使玻璃幕墙结构的传热系数大大降低。本工程大部分全部采用 Low中空钢化玻璃，, 传热系数保证 2.5W/m2 .k 以下， 保证遮阳系数要求为 0.5 以下。降低光影响，避免了眩光的产生； 内片采用透明 清玻璃，透光率高，表面平整；层间梁处因为结构梁，无内视效果要求，故采

9、用 彩釉中空钢化玻璃，因其后有结构梁， 也能保证其节能效果。 本工程选用的优质 硅酮密封胶以及三元乙丙橡胶制作的密封胶条 , 使幕墙具有较好的密闭隔热节能 作用, 抗老化性能也很强 .确保幕墙密封性满足节能密封要求， 确保交付业主一个 节能环保的幕墙。4玻璃幕墙热工系数玻璃幕墙名称窗传热系数 (W/m2.k)窗遮阳系数可见比 透射比普通铝合金幕墙+Low-E 中空玻璃2.50.360.4、玻璃幕墙的节能技术众所周知，热传递的三种方式是；传导、对流和辐射。因此所有门窗幕墙的 节能技术都是围绕怎样克制这三种热传递方式。根据建筑气候区划标准 GB 50178 中关于建筑保温和建筑隔热的解释：建筑保温

10、： 指为减少冬季通过房屋围护结构向外散失热量， 并保证围护结构 薄弱部位内表面温度不致过低而采取的建筑构造措施。建筑隔热： 指为减少夏季由太阳辐射和室外空气形成的热作用， 通过房屋围护结构传入室内，防止围护结构内表面温度不致过高而采取的建筑构造措施建筑外围护结构的节能是通过具体的保温和隔热技术实现的， 其核心目标就 是减少热量的传递。而外围护结构节能技术的主要衡量指标是： 传热系数和遮阳系数。 其中传热 系数 K值（ 国外称 U值）是指在稳定传热条件下， 围护结构两侧空气温差为 1K时， 单位时问内通过单位面积的传热量，单位为 W （ITI K）。遮阳系数 S 是指实 际通过窗玻璃的太阳辐射得

11、热，与透过 6mm厚透明玻璃的太阳辐射得热之比值。 传热系数描述的是因温差而产生的热传递， 作用机理是传导和对流， 组成要素是 玻璃、框和玻璃间隔条。 遮阳系数描述的是太阳辐射产生的热传递， 作用机理是 辐射，组成要素只与玻璃有关。整窗的 U值与三个因素有关：玻璃、型材和玻璃 周边。三、建筑节能质量验收规定1.建筑节能施工质量验收应符合规定：2.建筑节能子分部、分项工程和检验批按照下列规定划分和验收：（1）、建筑节能分部工程的子分部、分项工程和检验批划分，应与建筑工 程施工质量验收统一标准 GB50300和各专业工程施工质量验收规范规定一致。（2）、当建筑节能验收内容包含在相关分部工程时，应按

12、已划分的子分部、 分项工程和检验批进行验收， 验收时应对有关节能的项目独立验收， 做出节能项 目验收记录并单独组卷。（ 3）、当建筑节能验收内容未包含在相关分部工程时， 应按建筑节能分部进 行验收。（4）、建筑节能工程的各检验批，其合格质量应符合下列规定：1）、各检验批应按主控项目和一般项目验收；2）、主控项目应全部合格；3）、一般项目应合格，当采用计数检验时，应有 90以上的检查点合格，且其余检查点不得有严重缺陷；4）、各检验批应具有完整的施工操作依据和质量验收记录。（5）、建筑节能工程的分项工程质量验收合格应符合下列规定：1）、分项工程所含的检验批均应符合合格质量的规定。2）、分项工程所含

13、的检验批的质量验收记录应完整。（6）、质量控制资料应完整，质量控制资料主要包括：1）、图纸会审记录、设计变更通知书和竣工图；2）、主要材料、设备、成品、半成品和仪器、仪表的出厂合格证明及进场检 （试）验、复报告；3）、隐蔽工程检查验收记录；4）、设备、管道系统检验记录；5）、系统无生产负荷联合试运转与调试记录；6）、分部、子分部工程质量验收记录；7）、观感质量综合检查记录；8）、建筑节能性能现场检验的围护结构节能性能检验和系统功能检验报告。（7）、建筑节能工程分部、子分部工程质量验收，应在各相关分项工程验收 合格的基础上进行。（8）、应对主要材料、设备有关节能的技术性能，以及有代表性的房间或部

14、 位和系统功能的建筑节能性能进行见证抽样现场检验。 另外，主要材料和设备有 关节能的技术性能见证抽样检测结果应符合有关规定；建筑工程完工后， 应抽取有代表性的房间或部位， 对建筑节能性能中围护结 构节能性能进行见证抽样现场检验，并出具检验报告或评价报告。建筑设备工程完工后， 应抽取有代表性的系统或部位， 应对建筑节能性能中 系统功能进行见证抽样现场检验，并出具检验报告或评价报告。（9）、观感质量验收应合格。3.单位工程竣工验收前， 应进行建筑节能分部工程的专项验收并达到合格。 对建筑节能施工质量验收不合格的建筑工程，不得进行竣工验收。第二节、 幕墙热工性能计算、计算基本条件：1.计算实际工程所

15、用的建筑门窗和玻璃幕墙热工性能所采用的边界条件应符合 相应的建筑设计或节能设计标准。2.设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时，所采用的环境边界条 件应统一采用规定的计算条件。3.以下计算条件可供参考：(1)各种情况下都应选用下列光谱： S()：标准太阳辐射光谱函数( ISO 9845-1)； D()：标准光源( CIE D65，ISO 10526)光谱函数； R()：视见函数( ISO/CIE 10527)。(2)冬季计算标准条件应为： 室内环境温度 Tin=20 室外环境温度 Tout=-20 内表面对流换热系数 hc,in=3.6 W/m2.K 外表面对流换热系数 hc,out

16、=20 W/m2.K 太阳辐射照度 Is=300 W/m2(3)夏季计算标准条件应为： 室内环境温度 Tin=20 室外环境温度 Tout=30外表面对流换热系数 hc,in =2.5 W/m2.K 外表面对流换热系数 h c,out =16 W/m2.K 室外平均辐射温度 T rm=Tout 太阳辐射照度 I s=500 W/m2(4)计算传热系数应采用冬季计算标准条件，并取 I s= 0 W/m2 。(5)计算遮阳系数、太阳能总透射比应采用夏季计算标准条件， 并取 Tout =25(6)抗结露性能计算的标准边界条件应为： 室内环境温度 Tin =20室外环境温度 T out=-20 或 T

17、 out=-30 室内相对湿度 RH=30%或 RH=50%或 RH=70% 室外风速 V=4m/s（7） 计算框的太阳能总透射比 gf 应使用下列边界条件：q in=Isq in 通过框传向室内的净热流（ W/m2 ）； 框表面太阳辐射吸收系数；I s 太阳辐射照度 =500 W/m2。4.设计或评价建筑玻璃幕墙定型产品的热工参数时，幕墙框与墙的连接界面应作 为绝热边界条件处理。5.公共建筑节能设计标准 GB50189-2015 有关规定： （1）各城市的建筑气候分区应按表 4.2.1 确定。表 4.2.1-1 主要城市所处气候分区气候分区代 表 性 城 市寒冷地区兰州、太原、唐山、阿坝、喀

18、什、北京、天津、大连、阳泉、 平凉、石家庄、德州、晋城、天水、西安、拉萨、康定、济南、 青岛、安阳、郑州、洛阳、宝鸡、徐州（2）根据建筑所处城市的建筑气候分区，本工程属于 夏热冬冷地区，其 围护结构的 热工性能应分别符合表 4.2.2-1、4.2.2-2 的规定，其中外墙的传热系数为包括结 构性热桥在内的平均值 Km 。表 4.2.2-1 夏热冬暖地区围护结构传热系数和遮阳系数限值围护结构部位传热系数 K W/(m 2K)屋面 0.90外墙（包括非透明幕墙） 1.5底面接触室外空气的架空或外挑楼板 1.5外窗（包括透明幕墙）传热系数 K2W/(m 2K)遮阳系数 SC （东、南、西向 /北向

19、）单一朝向外窗 （包括透明幕墙 ）窗墙面积比 0.2 6.50.2窗墙面积比 0.3 4.7 0.50/0.600.3窗墙面积比 0.4 3.5 0.45/0.550.4窗墙面积比 0.5 3.0 0.40/0.500.5窗墙面积比 0.7 3.0 0.35/0.45屋顶透明部分3.50.35注 :有外遮阳时 ,遮阳系数 =玻璃的遮阳系数 外遮阳的遮阳系数； 无外遮阳时， 遮阳系数 =玻 璃的遮阳系数。表 4.2.2-2 不同气候区地面和地下室外墙热阻限值气候分区围护结构部位热阻 R (m2 K)/W严寒地区 A 区地 面 : 周边地面 非周边地面2.01.8采暖地下室外墙（与土壤接触的墙）2

20、.0严寒地区 B 区地 面 : 周边地面 非周边地面2.01.8采暖地下室外墙（与土壤接触的墙）1.8寒冷地区地 面 : 周边地面 非周边地面1.5采暖、空调地下室外墙 （与土壤接触的墙）1.5夏热冬冷地区地面1.2地下室外墙（与土壤接触的墙）1.2夏热冬暖地区地面1.0地下室外墙（与土壤接触的墙）1.0注：周边地面系指距外墙内表面 2 米以内的地面； 地面热阻系指建筑基础持力层以上各层材料的热阻之和； 地下室外墙热阻系指土壤以内各层材料的热阻之和。（3）外墙与屋面的热桥部位的内表面温度不应低于室内空气露点温度二、基本计算参数：本计算为幕墙系统的热工性能计算。1.幕墙计算单元的有关参数总宽：

21、W=6000mm总高： H=8000mm幕墙计算单元的总面积： At=WH=42m2 幕墙计算单元的玻璃总面积： A g=9.64m2 幕墙计算单元的框总面积： Af =1.76m2 幕墙计算单元的玻璃区域周长： l =6.200m三、幕墙计算单元的传热系数计算：1. 框的传热系数 Uf框的传热系数 Uf ：可以通过输入数据，用二维有限单元法进行数字计算，得到窗框的传热系数。 在 没有详细的计算结果可以应用时，可以应用按以下方法得到窗框的传热系数。 本系统中给出的所有的数值全部是窗垂直安装的情况。 传热系数的数值包括了外 框面积的影响。计算传热系数的数值时取内表面换热系数 hin=8.0 W/

22、m K 和外 表面换热系数 hout=23 W/m2K 。本工程玻璃幕墙窗框为金属窗框：框的传热系数 Uf 的数值可以通过下列程序获得： 对具有断桥的金属框， Uf0 的数值从图 E.0.2-3中粗线中选取；图 E.0.2-3 带热断桥的金属窗框的传热系数值 金属窗框 Rf 的热阻通过下式获得：RfUf00.17E.0.2-1)金属窗框 Uf 的传热系数公式为：图 E.0.2-4 截面类型 1 （采用导热系数低于 0.3W/m.K 的隔热条） 式中： Ad.i, Ad,e, Af,i, Af,e窗各部件面积， m2；其定义如图 E.0.2-5所示。图 E.0.2-5 窗各部件面积划分示意图 h

23、i窗框的内表面换热系数， W/m2K； he框的外表面换热系数， W/m2K； Rf框截面的热阻（隔热条的导热系数为 0.20.3W/m.K ），m2K/W d热断桥对应的铝合金截面之间的最小距离； bj热断桥 j 的宽度； bf框的宽度（ bj 0.2bf ）。j图 E.0.2-6 截面类型 2 (采用导热系数低于 0.2W/m.K 的泡沫材料) 其中： d热断桥对应的铝合金截面之间的最小距离； bj热断桥的宽度 j;bf框的宽度( bj 0.3bf )。j框的传热系数 : U f =4.81W/m2.K2.框与玻璃结合处的线传热系数 框与玻璃结合处的线传热系数 ： 框与玻璃结合处的线传热系

24、数 ，主要描述了在窗框、 玻璃和间隔层之间交互作 用下附加的热传递， 线性热传递传热系数 主要受间隔层材料传导率的影响。 在 没有精确计算的情况下， 可采用表 E.0.3 估算窗框与玻璃结合处的线传热系数 ： 表 E.0.3 铝合金、钢(不包括不锈钢)中空玻璃的线传热系数 窗框材料双层或者三层未镀膜 充气或者不充气中空玻璃 ( W/m.K)双层 Low-E 镀膜 三层采用两片 Low-E 镀膜 充气或者不充气中空玻璃 ( W/m.K)带热断桥的金属窗框0.060.08注：这些值用来计算低辐射的中空玻璃窗， Ug=1.3W/(m2.K) ，以及更低传热系数 的中空玻璃。线传热系数 g=0.02W

25、/m.K3.玻璃的传热系数 Ug 玻璃传热系数计算方法1.1 基本公式(1)一般原理本方法是以下列公式为计算基础的：1 1 1 1 U he hi ht 式中1)he 玻璃的外表换热系数；hi 玻璃的内表换热系数；ht 多层玻璃系统导热系数；多层玻璃系统导热系数按下式计算：h1 h1 dM rmht s 1 hs m 12)式中hs 气体空隙的导热率； N 空气层的数量； M 材料层的数量； dm 每一个材料层的厚度； rm 每一个材料层的热阻； 空气间隙的导热率按下式计算：hs hg hr式中hr 辐射导热系数；hg 气体的导热系数 (包括传导和对流 )。(2)辐射导热系数 hr辐射导热系数

26、 hr 由下式给出：1 1 1 3 hr 4 ( 1) 1 Tm3 12式中斯蒂芬波尔兹曼常数：3)4)1和 2 在间隙层中的玻璃界面平均绝对温度 Tm下的校正发射率。(3)气体导热系数 hg 气体导热系数 hg 由下式给出：(5)6)hg Nus 式中s 气体层的厚度， m；气体导热率， W/(mK) ；Nu 是努塞特准数，由下式给出：Nu A(Gr Pr )n式中A 一个常数；Gr 格拉斯霍夫准数；Pr 普兰特准数； n 幂指数。如果 Nu 1，则取 1。格拉斯霍夫准数由下式计算：式中P气体密度， kg /m3 ；气体的动态粘度， kg /( ms) ；c 气体的比热， J/(kgK),

27、Tm 气体平均温度， K。对于垂直空间，其中 A 0.035,n=0.38；水平情况： A=0.16,n=0.28;倾斜 45 度：A=0.10,n=0.31.本工程中，玻璃系统的计算过程 选择玻璃类型： 中空玻璃 计算模型如下所示：=4397.64606Nu=A(Gr*Pr)n=0.848因为 Nu=1,所以 Nu 的取值为 1hg=Nu* /s=2.080hr=4 (1/ 1+1/2-1)-1Tm 3=0.504hs=hg+hr=2.584R a=1/hs=0.386963 m 2.K/WR b=blhd2/bldrxs2 =0.00600 m 2.K/W2R i =0.39896 m2.

28、K/W 玻璃内表面换热系数取为 4.1 W/m2.K 玻璃外表面换热系数取为 21.0 W/m2.K 玻璃传热系数 Ug=1/(1/h in +1/hhou+Ri)U g=1.45 W/m2.K4.幕墙计算单元的传热系数 Ut 的计算U t=(AgUg+AfUf+l )/A t=(8.68 1.45+1.52 4.81+29.200 0.02)/10.20 =2.01W/m 2.K传热系数满足要求！ 四、太阳能透射比及遮阳系数计算：1.太阳能总透射比 gt 通过门窗或幕墙构件成为室内得热量的太阳辐射与投射到门窗或幕墙构 件上的太阳辐射的比值。 成为室内得热量的太阳辐射部分包括直接的太阳能透射

29、得热和被构件吸收的太阳辐射再经传热进入室内的得热。2.框的太阳能总透射比 gfg f=fUf /(A surf /Af hout )式中：h out - 外表面换热系数 W/m2.K ；f - 框表面太阳辐射吸收系数；U f - 框的传热系数 W/m2.K ；A surf - 框的外表面面积 m2；A f - 框面积 m2；g f=fUf /(A surf /A f hout )=(0.4 4.81)/(1.52/1.52 21)=0.0923.玻璃(或者其它镶嵌板 ) 区域太阳能总透射比g g - 玻璃区域太阳能总透射比；S(1#c) - 玻璃区域的遮阳系数；g p - 其它镶嵌板区域太阳能总透射比；g g=Sc0.87=0.4000.87=0.3484.太阳能总透射比 gt：g