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玻璃幕墙节能检测实例与建议
RSS 打印 复制链接 发布时间:2018-01-11 17:04:32

     [摘 要]:本文依据建筑围护结构形式分析了建筑节能检测方法,并依据节能检测实例提出了建议。 

  [关键词]:玻璃幕墙 节能检测 建议 

  中图分类号: TU201.5 文献标识码: A 文章编号: 

  1 引 言 

  在建筑外墙围护结构中,外窗是保温隔热的薄弱环节。据统计,我国目前常用的围护结构,门窗的能耗约为墙体的4倍、屋面的5倍、地面的20多倍,其能耗约占建筑物维护结构总能耗的40%-50%,冬季单层玻璃窗损失的热量约占供热负荷的30%-50%,夏季因太阳辐射热通过单层玻璃射入室内而消耗的能量约占空调负荷的20%-30%。 

  玻璃幕墙因技术成熟、采光好、自重轻、施工快等优点,并随着热反射玻璃、低辐射镀膜(Low-E)玻璃、中空玻璃、断热型铝合金框等新材料的应用,加强了玻璃幕墙的优势,使玻璃幕墙已成为目前高层建筑和超高层建筑主要的外墙围护结构形式之一。 

  抉择实体外墙或玻璃幕墙作为建筑外墙围护结构,寻找两者之间利弊的平衡点,需要业界技术人员的不断探索和实践。在其过程中,节能检测技术要扮演重要角色,需要通过建筑节能检测手段来鉴定和判断两种外墙围护结构在实际工程中的节能效果或差异,为提高或改进两种围护结构的保温隔热效果提供依据。 

  目前建筑节能有理论设计与计算、节能审查、施工、节能检测与验收等环节,更多的是室内试验及对原材料、半成品的检测鉴定,而对工程竣工后的实际节能效果的检测技术和手段还处在初级阶段,有待加强和完善。 

  2 建筑节能检测的基本方法 

  建筑节能涉及节能方案、材料选择、施工质量等众多环节,在此过程中,因认识不足、标准缺失、技术滞后、施工偏差、偷工减料等原因,都可能影响外墙围护结构的保温隔热效果。建筑节能检测分进场构件材料、保温隔热节能系统及组成材料的型式检测( 简称型式检测) 和现场抽样复查检测( 简称复检) 以及现场监督检查检测( 简称监督检测) 。 建筑节能检测内容包括:(1)、保温系统主要组成材料性能;(2)、外墙保温系统性能;(3)、建筑外门窗;(4)、采暖居住建筑节能检验;(5)、建筑节能工程现场检验等内容。玻璃幕墙具有外维护和外窗的双层功能,其节能检测实际上包涵外墙保温系统和外门窗两部分内容。 

  外墙保温系统的节能检测主要包括系统耐候性试验、系统抗风载性能试验、系统抗冲击性能试验、抗拉强度试验和传热系数测定试验等。在当前的建筑节能检测中,主要技术是能够快速准确地测定建筑外围护结构的热工性能,即得出外围护结构的传热系数。传热系数的测定方法主要有热流计法、热箱法及目前较先进的方法还有红外线热像仪法。 

  外门窗试验建筑外门窗的节能检测主要包括保温性和气密性能的检测。门窗是建筑外围护结构中热工性能最薄弱的构件,通过建筑门窗的能耗在整个建筑物能耗中占有相当可观的比例。夏季通过向阳面门窗进入室内的太阳辐射所得的热量,成为空气负荷的主体。外门窗保温性能以传热系数为评定指标,其检测方法为标定热箱法。 

  针对建筑外窗幕墙遮阳性能现场试验的检测方法基本上分为2类:1)采用动态防护热箱法,维持室内温度恒定,通过测量空调的耗冷量计算玻璃幕墙的得热量;2)通过测量幕墙内外表面的换热系数,在自然状态下直接测试幕墙的太阳辐射得热量。 

  节能检测技术具体分为直接检测和间接检测两大类。直接检测是采用能源计量法,即对拟进行检测的建筑物单元提供热源,待稳定后,测试室内外温度,计量热源供应总量。据建筑面积、实测室内外空气温差、实测能源消耗推算标准规定的温差条件下的建筑物单位耗热量。间接法是通过测试建筑物围护结构传热系数和气密性,计算建筑物的耗热量。测试围护结构传热系数通常是设法在被测结构的两侧形成较为稳定的温度场,测试该温度场作用下通过被测结构的热流量,从而获得被测结构的传热系数,实际现场测试围护结构传热系数的方法有热流计法和热箱法。直接法必须在冬季供暖稳定期测试,即使对于北方采暖建筑使用也有一定的局限性,对于夏热冬冷地区,就更加不便应用。间接法虽然理论上基本不受供暖季节的限制,但为了在被测结构两侧获得较为稳定的热流密度,通常也以在冬夏两季测试为宜。 

  3 玻璃幕墙的节能检测实例 

  3.1 工程概况 

  某工程项目位于深圳市福田区,建筑面积7.4万平方米,高度125 m,钢筋混凝土结构,局部钢结构和钢网架,南面外墙采用拉索结构点支承通道式玻璃幕墙,其余外墙为铝合金幕墙和玻璃幕墙。 

  3.2 检测原理 

  依据本工程特点,采用现场建立动态防护热箱法进行测试。 

  设τ时刻透过单位面积幕墙进入室内的热量为: 

   (1) 

  式中,为τ时刻透过单位面积幕墙进入室内的热量,W/m2;为τ时刻投射在幕墙外表面的太阳辐射热量,W/m2;为τ时刻幕墙的太阳辐射得热系数;为幕墙的综合传热系数,W/(m2.K);为τ时刻计量箱内与室外空气干球温度差,℃。 

  由式(1)可知τ时刻太阳辐射得热系数的表达式为: 

   (2) 

  则测试期间的平均太阳辐射得热系数为: 

   (3) 

  由于所检测的玻璃幕墙中玻璃的面积远远大于边框及分隔条的面积,所以近似认为测试得到的是该通道式玻璃幕墙的综合遮阳系数。由遮阳系数的定义式可知: 

  (4) 

  式中,为通道式玻璃幕墙的综合遮阳系数;为通风式幕墙的平均阳辐射得热系数;为标准的3 mm普通透明玻璃的太阳辐射得热系数,在入射角为0º时可近似取为0.840 9;为测试通道式玻璃幕墙的面积,m2;为记录数据的个数;Uf为在测试得到的传热系数;qτ可由式(2)计算得到。 

  3.3 测试方案和装置 

  测试现场位于16楼南向的一段通道式玻璃幕墙内侧,根据式(1)~(4),在测试现场建立一套防护式动态热箱,测试装置由防护热箱和计量箱、制冷供热系统、温度自动控制系统、数据采集系统等构成。 

  3.4 测试结果 

  2005年夏季,通过连续测试太阳辐射强度、温度、相对湿度、电流电压、冷冻水流量流速等参数,计算得到幕墙的太阳辐射得热量、风机盘管供冷量、室内电机散热量、箱体围护结构传热损失量,根据式(4)可以得出通道式玻璃幕墙的平均遮阳系数,从而能够评价其遮阳性能及节能效果。表1为1#、2#计量箱体2005年7月14日~7月19日的试验测试结果。 

  为了减少误差,计算平均太阳辐射得热系数时取2个计量箱体测试结果的平均值作为该通道式玻璃幕墙的遮阳系数。因此通道式玻璃幕墙的太阳辐射得热系数:,遮阳系数。 

  表1 1#、2#计量箱体玻璃幕墙太阳辐射得热系数的测试值   

  3.5 测试结论 

  1)测试期间室外垂直平均太阳辐射强度 W/m2,通道式玻璃幕墙的平均太阳辐射强度 W/m2,说明该通道式玻璃幕墙能够有效遮挡的太阳直射辐射。 

  2)该通道式玻璃幕墙综合遮阳系数的现场测试结果,遮阳系数,不确定度,接近《公共建筑节能设计标准》(GB 50189-2005)的规定:当窗墙面积比大于0.5时南向幕墙综合遮阳系数不大于0.35的要求。 

  3)与常规8 mm单层钢化玻璃幕墙相比,该通道式玻璃幕墙的遮阳系数只有其1/2左右,遮阳性能较好。 

  4 建议 

  上述节能检测从7月14日至7月19日,历经6天,从检测情况看,动态防护热箱法的检测方法比较客观和真实反映了该玻璃幕墙的节能效果,为改进和提高玻璃幕墙的提供了参考数据。但是,检测使用的一套防护式动态热箱,是业主委托其他单位制作完成,额外花费了一笔费用,也占用了一些时间。因此,在我们建议将该节能检测方法纳入玻璃幕墙节能检测的必备方案的同时,也希望检测单位能改进检测技术和手段,尽量降低成本、缩短时间,以提高市场竞争力,为玻璃幕墙的节能检测技术提供支持。 

  [参考文献]: 

  马秀力范学平 建筑外窗节能及改造实例分析 全国绿色建筑规划设计与建筑节能新技术技术交流研讨会论文集上海, 2010年8月274~277  

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