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建筑幕墻節能設計計算及應用

來源:2012年會論文集  作者:蘇永偉  日期:2012-5-8
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  提要:隨著節能時代的到來,建筑幕墻作為建筑的外圍護結構,其熱工性能要求越來越高。本文針對具體項目介紹在實際工程中幕墻熱工計算的設計應用。
  關鍵詞:建筑幕墻;熱工性能;幕墻設計
  本文由專家授權于中國幕墻網發表,未經許可嚴禁轉載!
 
  北:0.45 東:0.45 西:0.45 南:0.45
  計算過程如下:

朝向

外墻面

(+幕墻)

窗墻比

5600

2400

0.43

2000

4000

1000

1800

0.45

西

2000

800

5300

2300

0.43

總體

14900

6500

0.44

  體形系數的計算:S=建筑物外表面積/建筑物體積
  2.2 確定建筑物的體形系數
  a 建筑物體積:

面積(㎡)

高度(米)

體積(m³)

地下1

15650

0.6

9390

1

20269

5.4

109452.6

2

20269

4.2

85129.8

3

19116

4.2

80287.2

小計

352887.6

  b 建筑物外表面積:

周長(米)

高度(米)

表面積(㎡)

地下1

821

0.6

492.6

1

1845

5.4

9963

2

1845

4.2

7749

3

1745

4.2

7329

小計

32955

c 體型系數:32955/352887.6=0.1

2.3 建筑物的熱工性能最低要求

依據規范《公共建筑節能設計標準》中的規定確定建筑物的外圍護結構的傳熱系數K應≤2.1 KW/(m2·K),方可滿足規范要求。

3 選取具體分格計算

該計算采用加權平均計算,幕墻框的計算應用計算機有限元模擬傳熱分析,所用軟件為美國勞倫斯伯克利國家實驗室開發的Therm5.2.

標準板塊分格見圖示意

幕墻按近似矩形計算,在每層透明部分中,1150 mm×4040 mm板塊占大部分,故選此板塊作為典型板塊,該板塊橫梁寬70 mm,立柱寬70 mm

根據ISO15099得到以下公式:

Ut(UfAf+UgAg)/ At

Ut—板塊傳熱系數,W/(m2×K)

Uf—框的傳熱系數,W/(m2×K)

Ug—玻璃中心的傳熱系數,W/(m2×K)

Af—框的面積,m2

Ag—玻璃中心的面積,m2

At—板塊的面積, m2

3.1 面積計算

Ag=4.646-0.2828-0.3024=4.061m2

Af1=4040×1×70/1000000=0.2828m2

Af2=(1150-70)×4×70/1000000=0.3024 m2

At = 1150×4040/1000000=4.646m2

3.2 材料熱工參數

1、玻璃: TP6(雙銀Low-E)+12(氬氣)+6中空玻璃

K值:1.398W/(m2·K);遮陽系數Sc=0.458;太陽光透射比τv=0.398

2、幕墻框

通過在Therm5.2中建立模型,計算得

幕墻立柱的K:5.54 W/(m2·K)

幕墻橫框的K:7.14 W/(m2·K)

3.3 幕墻傳熱系數校核

=4.061×1.398+0.2828×5.54+0.3024×7.14/4.646

=2.024 W/m2.K

顯然滿足規范的要求(2.1 W/m2.K);因此該幕墻設計滿足規范節能設計的要求。

普通240mm磚墻,經計算其傳熱系數K值約為2.7w/m2.K,中空透明玻璃6mm+12A+6mm其傳熱系數K值約為3.2w/m2.K, 中空Low-e玻璃6mm+12A+6mm其傳熱系數K值約為2.0w/m2.K,普通非隔熱明框幕墻,采用中空透明玻璃6mm+12A+6mm其傳熱系數K值約為3.3w/m2.K左右, 隔熱明框幕墻,采用中空透明玻璃6mm+12A+6mm其傳熱系數K值約為3.0w/m2.K左右,若采用中空Low-e玻璃6mm+12A+6mm,其傳熱系數K值約為2.3w/m2.K。由此可見,采用隔熱幕墻系統節能效果非常明顯,值得推廣。

  參考文獻
  [1] GB50176-93《民用建筑熱工設計規范》
  [2] GB50189-2005《公共建筑節能設計標準》
  [3] JGJ 113-2003《建筑玻璃應用技術規程》
  [4] ISO 10077-1:2000-07;Thermal performance of windows, doors and shutters. Calculation of thermal transmittance. Part 1: Simplified method.
  [5] ISO 15099:2003; Thermal performance of window, doors and shading devices-Detailed calculations.
  注:本文作者 蘇永偉 男 1980.9出生 工學學士 工程師

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