浅述幕墙节能设计

谢盛奋

摘 要：为了贯彻国家有关节能减排、保护环境，落实“十二五”期间节能减排的目标，在保证居民生活环境基本要求的前提下，进一步降低居住建筑能源消耗，改善了生态环境质量，实现可持续发展的战略目标，构建一个和谐美好的社会。

关键词：节能；传热系数；能耗；可持续发展

1 前言

我国正处于发展中的国家，并且又是一个建筑大国，建筑面积高达17-18亿平方米。随着我国的小康社会的建设，建筑事业的发展也越来越迅速，因此带来的问题就是能源的消耗也就越来越大。为贯彻国家有关节能减排、保护环境的政策，落实“十二五”时期节能减排的目标，降低居住建筑能源消耗，改善了生态环境质量，实现可持续发展的战略目标，构建一个和谐美好的社会，节能减排任务十分艰巨。

门窗幕墙作为建筑的外围护结构是建筑的重要组成部分，是实现建筑功能的重要部件，他们的热工性能最为薄弱，是建筑节能的关键环节，我们通过降低建筑幕墙的传热系数，以达到节能减排的目的。

2 幕墙传热系数计算理论

单幅幕墙的整体传热系数由框传热系数、面板传热系数、边界区线传热系数三部分的加权平均值获得，计算公式如下：

式中：UCW——单幅幕墙的传热系数W/（m2·K））； Ag ——玻璃或透明面板面积（m2）；lg ——玻璃或透明面板边缘长度（m）； Ug ——玻璃或透明面板传热系数W/（m2·K）；[Ψg]——玻璃或透明面板边缘的线传热系数W/（m·K）； Ap ——非透明面板面积（m2）；lp ——非透明面板边缘长度（m）； Up ——非透明面板传热系数W/（m2·K）；[Ψp]——非透明面板边缘的线传热系数W/（m·K）； Af——框面积（m2）； Uf——框的传热系数W/（m2·K）

单幅幕墙的传热系数与组合幕墙的各种材料所占的面积及自身的传热系数成正比，所以降低整幅幕墙的传热系数就要降低各组成部分的传热系数。

3 降低幕墙传热系数设计理论

从幕墙传热系数的计算公式我们可以了解到要降低幕墙传热系数主要通过降低框传热系数、降低面板传热系数、降低边界区线传热系数这三方面来实现。

3.1 降低框传热系数

框的传热系数主要是通过传导、对流及辐射来传递，降低框的传热主要通过断、堵、封三方面来实现。

（1）断：框架采用断热铝合金型材，有效阻止了热量的传导；

（2）堵：在玻璃和铝合金龙骨之间采用泡沫棒和密封胶进行封堵，以降低热量的对流效应；

（3）封：采用多道密封胶条进行密封，在提高气密性的同时，进一步减少热量的对流。

3.2 降低面板传热系数

降低面板的传热系数主要通过以下三方面来实现：

（1）采用中空玻璃，用空氣层阻断热量的传导；

（2）采用双银LOW-E玻璃，降低太阳光热量的辐射。

（3）中空层用惰性气体替代空气，因为惰性气体具有比干燥空气更低的导热性能，更稳定的化学结构，所以能够更有效的降低热量的辐射。

3.3 降低边界区线传热系数

降低边界区的线传热系数主要通过采用暖边隔热条，最大限度的隔断热量的传递。

4 工程案例分析

本案例是以江西武宁某办公楼的实际工程案例，选取其中标准大样来计算分析。

4.1 计算依据

本次热工分析采用广东省建筑科学研究院开发的粤建科MQMC建筑幕墙门窗热工性能计算软件进行计算。武宁地处夏热冬冷地区，其热工性能要求按公共建筑节能规范选定：

本案例窗墙比为0.6，所以设计传热系数U≤ 2.5 kW/（m2·K）；

4.2 幕墙传热系数计算

4.2.1 玻璃热系数计算

玻璃采用6+12A+6中空单银LOW-E玻璃，采用粤建科MQMC玻璃光学热工计算，面板传热系数U=1.968W/（㎡·K）。

4.2.2 框传热系数计算（见表1）

4.2.3单元幅面传热系数计算

= （36.210+0.000+14.779+10.257） / （18.399+0.000+5.001） =2.617W/（㎡·K）> 2.5 W/（㎡·K）不满足要求。

4.3 更换材料幕墙传热系数计算

其他基础条件不变，节点构造和玻璃做了优化，立柱断热型材隔热条由PVC更换为尼龙66隔热条，玻璃由单银LOW-E更换为双银LOW-E，玻璃与铝合金边框间填充隔热物质，采用粤建科MQMC计算。

4.3.1 玻璃热系数计算

6+12A+6双银LOW-E中空玻璃，采用MQMC玻璃光学热工计算， 面板传热系数U=1.782W/（㎡·K）。

4.3.2 框传热系数计算（见表2）

4.3.3 单元幅面传热系数计算

= （32.795+12.787+8.926） / （18.399+5.001）=2.329 W/（㎡·K）< 2.5 W/（㎡·K）满足要求。

5 结论

两种相同分格的幕墙，由两种不同材料及配置组合经过计算可以看出，整幅单元幕墙的传热系数U值有了明显的改善满足节能要求。