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【技术】玻璃配置与分格对幕墙热工性能的影响

摘要 :本文介绍了软件计算幕墙热工性能的思路及方法,对比了幕墙分格大小及玻璃是否采用Low-E对幕墙热工热工的影响,分析了冬季及夏季幕墙热工性能的差异。

关键词:热工,幕墙分格,冬夏,普通中空、Low-E中空。

随着石油价格的不断上涨,能源的消耗和节约成为全世界关注的问题。幕墙作为建筑的外维护体系,对整个建筑的热工性能有较大影响。我国于2005年4月4日发布《公共建筑节能设计规范》,2005年7月1日起正式实施,对幕墙传热系数提出了明确要求,同时也对幕墙的热工性能计算提出了新的要求。

1.计算程序概况

计算幕墙热工性能,当前欧美采用比较成熟的软件有THERM5.0、WINDOW5.1及FLIXI2.1。THERM和WINDOW软件由美国劳伦斯.贝克利国家实验室(LBNL)开发,FLIXI软件由瑞士苏黎士Imfomind股份公司开发。WINDOW5.1是一个交互式的计算软件,该软件带有大型数据库,可通过交互选择各种窗框及玻璃来计算窗户传热系数U值;THERM和FLIXI软件带有各种装饰用材料的热工参数库及室内外环境热工参数库,由用户给定需计算的幕墙及窗户截面进行计算,具有较好的针对性。THERM和FLIXI软件都采用有限元算法,都是基于热流量及热流量损失的计算软件。下面采用THERM5.0软件,以计算实例说明软件计算的过程及原理,并通过实例计算,对比幕墙分格大小及玻璃是否采用Low-E对幕墙热工热工的影响,分析冬季及夏季幕墙热工性能的差异。THERM基于有限元分析方法,计算出的热流量有±3%的误差,U值有大约±5%的误差。

2.冬季及夏季的室内外计算条件

3.各种材料的热传导性能

4.程序计算幕墙热工原理

THERM软件是基于热流量及热流量损失的热工计算软件。计算的整体思路是:由计算得到给定分格内玻璃(不去掉分格缝处铝框及胶缝宽度或高度)部分的热流量和该分格中横框及竖框上比纯粹玻璃多损失的热流量,整个分格玻璃的热流量加上横框及竖框比纯粹玻璃多损失的热流量,就是该分格中总共的热流量,用该总热流量除以分格总面积,就可以得到该分格的幕墙传热系数。具体步骤如下:

5.2.3横框F2截面的热工分析

综合以上计算及分析,幕墙夏季的传热系数U小于冬季的传热系数。

6.计算结果对比

按以上方法,可计算出以下各种情况下幕墙传热系数:

7.结论

由以上计算结果可以看出:

a.在幕墙构造做法不变的情况下,增大幕墙分格尺寸能小幅降低幕墙的传热系数、提高幕墙热工性能,但幅度不大;

b.在幕墙构造做法不变的情况下,将幕墙面板玻璃由普通中空玻璃改为Low-E中空玻璃,能较大幅度降低幕墙的传热系数、提高幕墙热工性能,一般可将幕墙的传热系数降低0.8-1.0 W/(m²k),是一个较为有效的方法;

c.在幕墙构造做法不变的情况下,玻璃及幕墙整体的传热系数,夏季都小于冬季,也就是,一般来说,只要幕墙冬季的热工性能满足国家标准,夏季也能满足。

参考文献:

1.《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005。中国建筑工业出版社,2005.

2.《民用建筑热工设计规范》GB50176-1993。中国建筑工业出版社,1993.

3.《建筑玻璃应用技术规程》JGJ133-2003。中国建筑工业出版社,2003.

4. 公共建筑节能设计标准宣贯辅导教材。中国建筑工业出版社,2005.

5. 涂逢详主编 节能窗技术。中国建筑工业出版社,2003.

6. 张芹 玻璃幕墙如何贯彻执行公共建筑节能设计标准。门窗幕墙信息,2005.9.

7. 张芹 玻璃幕墙与建筑节能。门窗幕墙信息,2005.11.

8. 谢士涛 董格林 节能型建筑幕墙的构造设计。中国建筑装饰,2006.1.

9. 国外参考资料

[1]ISO 10077-1:2000-07;窗、门和百叶窗的热性能—热传送的计算—第一部分:简化方法。

[2]prEN ISO 10077-2:2000-12;窗、门和百叶窗的热性能—热传送的计算—第二部分:框的数值化方法。

[3]EN ISO10211-2:2001;建筑物的热桥—热流和表面温度—第二部分:线性热桥计算。

[4]EN 673:1999-01;建筑物玻璃—测定热传输(U值)—计算方法(德文版EN673:1997)

[5]EN ISO6946:1996;建筑组件和建筑构件—耐热和热传输—计算方法。

[6]WINDOW5.1,加州大学董事,国际玻璃窗数据库(IGDB)版本。

[7]SO/FDIS 15099:2003;窗,门和遮阳装置的热性能—详细计算。

[8]ASHRAE,2001,《能量计算的国际现状》(IWEC现状文件),用户手册和CD-ROM,亚特兰大,ASHRAE。

作者单位:江苏省装饰幕墙工程有限公司

南京环达装饰工程有限公司

作者:刘长龙 晁晓刚

来源:2020论文集

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