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玻璃幕墻建筑節(jié)能技術(shù)分析及其經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

來(lái)源:中國(guó)幕墻網(wǎng)收集整理  作者:熊建明  日期:2006-7-17
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    摘   要:提出了玻璃幕墻建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)原則,分析了鋁型材的熱工設(shè)計(jì),對(duì)單層玻璃與中空玻璃的傳熱系數(shù)進(jìn)行了比較,并對(duì)幕墻建筑節(jié)能進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),指出:幕墻的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)十分重要;在幕墻使用期內(nèi),用于節(jié)能的投資完全可以收回,且可創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益;采用斷熱
    3、幕墻玻璃傳熱系數(shù)的比較
    嚴(yán)寒地區(qū)和寒冷地區(qū)的冬季,由于單層玻璃幕墻(下稱“單玻幕墻”)的傳熱系數(shù)較大,導(dǎo)致室溫降低,并且很容易在幕墻的內(nèi)表面形成蒸氣水珠和產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象。為了有效地改善上述地區(qū)幕墻的傳熱系數(shù),采用斷熱鋁中空玻璃幕墻(下稱“斷熱幕墻”)是重要的措施之一。DIN4108規(guī)程規(guī)定,斷熱幕墻的傳熱系數(shù)K0不大于3.5W/(m2·K)。玻璃的傳熱系數(shù)依據(jù)《熱工規(guī)范》計(jì)算。

    3.1、單層玻璃(8mm)的傳熱系數(shù)計(jì)算
    (1)   單層玻璃的熱絕緣系數(shù):R=0.011m2·K/W
    (2)   單層玻璃的傳熱熱絕緣系數(shù):R0=Ri+R+Re=0.11+0.011+.0.4=0.161m2·K/W
    (3)   單層玻璃的傳熱系數(shù)K0為:K0=1/R0=6.21W/(m2·K)
    3.2、中空玻璃(8+10+6)的傳熱系數(shù)計(jì)算
    (1)  中空玻璃的熱絕緣系數(shù)R為:R=R1+Ra+R2=0.159m2·K/W式中:R1-外層玻璃熱絕緣系數(shù)(取0.011m2·K/W);R2-內(nèi)層玻璃熱絕緣系數(shù)(取0.008m2·K/W);Ra-冬季一般空氣層熱絕緣系數(shù)(取0.14m2·K/W);

    (2)  中空玻璃的傳熱熱絕緣系數(shù)R0為:R0=Ri+R+Re=0.11+0.159+0.04=0.309m2·K/W(3)中空玻璃的傳熱系數(shù)K0為:K0=1/R0=3.24W/(m2·K)
    3.3、單層玻璃與中空玻璃傳熱系數(shù)的比較
    以上計(jì)算表明:?jiǎn)螌硬AУ膫鳠嵯禂?shù)比中空玻璃的傳熱系數(shù)大48%,說(shuō)明中空玻璃的節(jié)能效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單層玻璃。

    4 、幕墻建筑節(jié)能的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)
    在我國(guó),人們十分重視建筑成本的控制,而容易忽略通過(guò)適當(dāng)?shù)卦黾咏ㄖ杀径a(chǎn)生的建筑節(jié)能效果所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。下面,我們通過(guò)計(jì)算和分析,對(duì)幕墻的建筑節(jié)能效果作出綜合評(píng)價(jià)。

    (1) 設(shè)位于北京市區(qū)的一幢商業(yè)建筑,幕墻面積為10000m2,建筑的層高均小于4m,北京市每年的采暖天數(shù)為129d,考慮每天實(shí)際采暖10h。分別按使用單玻幕墻和斷熱幕墻這2種方案計(jì)算其耗熱量。根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ19-87)(以下簡(jiǎn)稱《暖通規(guī)范》)的規(guī)定,幕墻的基本耗熱量為:Q=αFK(tn-twn)式中:Q-幕墻的基本耗熱量(W);α-幕墻的溫差修正系數(shù),取1.0;F-幕墻面積,為10000m2;K-幕墻的傳熱系數(shù),單玻幕墻取6.4W/(m2·K),斷熱幕墻取3.5W/(m2·K);tn-冬季室內(nèi)計(jì)算溫度,取19℃;twn-采暖室外計(jì)算溫度,取-9℃。為簡(jiǎn)便計(jì)算,上式中設(shè)定:①幕墻的結(jié)構(gòu)類型為Ⅰ型;②采暖室外計(jì)算溫度取采暖室外計(jì)算(干球)溫度值;③未考慮通過(guò)幕墻的開(kāi)窗、孔洞或屋頂、地面侵入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量;④未考慮通過(guò)幕墻縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量;⑤未考慮建筑的朝向;⑥Q僅為理論計(jì)算值。單玻幕墻的基本耗熱量Q1=1792kW;斷熱幕墻的基本耗熱量Q2=980kW。

  (2) 單玻幕墻比斷熱幕墻每年采暖多消耗的熱量(熱能)轉(zhuǎn)換為電能E:E=(1792-980)×129×10=1047480kW·h
    (3) 斷熱幕墻與單玻幕墻建筑節(jié)能效果的經(jīng)濟(jì)比較
    設(shè)單玻幕墻的單位造價(jià)為1300元/m2,斷熱幕墻的單位造價(jià)為1800元/m2,則初始投資增加500萬(wàn)元。北京市的電價(jià)(假定10年內(nèi)不變)為0.70元/(kW·h),功率因素為0.9,單玻幕墻比斷熱幕墻每年采暖多支出的電費(fèi)82萬(wàn)元設(shè)人民幣的年利率為5%(假定10年內(nèi)不變),單玻幕墻與斷熱幕墻建筑節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效益比較見(jiàn)表1。由表1比較得知,斷熱幕墻到第7年即可收回全部所增加的建筑成本,到第10年,斷熱幕墻建筑節(jié)能所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益要比單玻幕墻多256萬(wàn)元。這說(shuō)明,斷熱幕墻的建筑節(jié)能所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。

    5、結(jié)論
    (1) 幕墻是我國(guó)近20年來(lái)發(fā)展起來(lái)的集新技術(shù)、新材料和新結(jié)構(gòu)為一體的新型建筑材料,我國(guó)每年有數(shù)百萬(wàn)平方米的幕墻投入使用,并以10%的速度繼續(xù)增長(zhǎng)。因此,幕墻的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)十分重要。

    (2) 根據(jù)本文的技術(shù)分析、計(jì)算以及建筑節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)價(jià),幕墻的建筑節(jié)能工作對(duì)建筑投資者、對(duì)社會(huì)都是十分有利的,用于建筑節(jié)能的投資完全可以收回,并能在幕墻的使用期內(nèi)給投資者創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

    (3) 采用斷熱幕墻的結(jié)構(gòu)形式是幕墻建筑節(jié)能的最有效的途徑。
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