公共建筑节能设计标准与玻璃幕墙

我国建筑耗能超过全国总能耗的1/4,随着我国国民经济水平和人民生活水平的提高,建筑耗能将继续增加,据预测,将达到全国总能耗的1/3以上。我国的公共建筑数量多,建筑规模大,耗能十分巨大,浪费也很严重。为改善公共建筑室内环境,提高室内的舒适性,提高暖通空调系统的能源利用效率,降低能源消耗,减少能源浪费,国家建设部和国家质量监督检验检疫总局联合发布了《公共建筑节能设计标准》GB50189,并于2005年7月1日在全国实施。

    为解决我国今后能源紧缺的问题,建筑节能是有效的途径,大型公共建筑的节能潜力在30%以上,所以《公共建筑节能设计标准》GB50189的制定与实施是及时和非常重要的,受到建筑业的瞩目。本文就该标准实施中围绕建筑玻璃的选择谈一点看法,敬请同行指正。

    2 窗墙面积比

    该标准中定义,每个朝向窗墙比是指每个朝向外墙面上的窗、阳台门及幕墙的透明部分的总面积与所在朝向建筑的外墙面的总面积(包括该朝向上的窗、阳台门及幕墙的透明部分的总面积)之比。一般普通窗、阳台门及幕墙透明部分的保温隔热性能比外墙差很多,窗墙面积比越大,采暖和空调能耗也越大。因此,为降低建筑能耗,应对建筑物的窗墙面积比做出限制。现代化公共建筑的窗墙面积比越来越大,人们追求公共建筑通透明亮,玻璃幕墙非常流行,建筑立面美观,建筑形态丰富。考虑上述两种因素,该标准中将窗墙面积比的上限定为0.7。据此,有人认为,由于窗墙面积比的上限定为0.7,今后在公共建筑中便不能应用玻璃幕墙,因为玻璃幕墙的窗墙面积比超过0.7,甚至达到1.0。这是错误的说法,因为该标准中定义的窗墙面积比中的窗面积是指幕墙的透明部分,不是幕墙的总面积,应在幕墙的总面积中扣除各层楼板以及楼板下面梁的面积,所以窗墙面积比一般不会超过0.7。即使某层立面采用全玻璃幕墙,由于窗墙面积比定义的是整个朝向的,综合计算整个朝向的窗墙面积比一般也不会超过0.7。设计公共建筑主要考虑的是建筑的外形、立面效果和使用功能,因此完全有可能某个朝向的窗墙面积比超过 0.7。为了使得建筑的创作性工作得以实现,满足建筑的新颖性、多样性和建筑立面的复杂、多变,同时又使得建筑物满足节能设计要求,该标准引入建筑围护结构的总体热工性能是否达到要求的权衡判断。权衡判断不拘泥于建筑围护结构各个局部的热工性能,而是着眼于建筑总体热工性能是否满足节能标准的要求。

    权衡判断是一种性能化的设计方法,具体做法是现构想出一栋虚拟的建筑,称之为参考建筑,然后分别计算参考建筑和实际设计建筑的全年采暖和空调能耗,并依据这两个能耗的比较结果做出判断。当实际设计建筑的能耗大于参考建筑的能耗时,调整部分设计参数,例如提高窗户的保温隔热性能、缩小窗户的面积等等,重新计算所设计建筑的能耗,直至设计建筑的能耗不大于参考建筑的能耗为止。

    因此,对于某个朝向窗墙面积比超过0.7的玻璃幕墙不是绝对的不许采用,而是许可通过调整该朝向玻璃幕墙的保温隔热性能,甚至是调整整个建筑围护结构的保温隔热性能,采用权衡判断方法,使得建筑的总体热工性能满足节能设计标准即可。

    该标准中,权衡判断方法是贯彻始终的,例如该标准规定:屋顶透明部分的面积不应大于屋顶总面积的20%,如果不能满足要求时,允许采用权衡判断方法,调整建筑围护结构的保温隔热性能,使得建筑的总体热工性能满足节能设计标准即可。

3 玻璃幕墙(包括外窗)热工性能表征

    玻璃是透明材料,其热工性能用两个参数来表征,其一是传热系数Ug值,它是用来表征当室内温度 与室外温度 不相等时,通过单位面积、单位温差条件下、单位时间内,玻璃传递的热量定义为玻璃的传热系数。

式中q1―由室外传入室内的热量。

    其二是遮蔽系数 ,它是用来表征当太阳辐射照度是I,通过单位面积玻璃射入室内的总太阳能等于q2,则玻璃的遮蔽系数定义为

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