绿色建筑围护结构热工性能指标提升可行性研究——以江苏地区玻璃幕墙建筑为例

江祯蓉 南京长江都市建筑设计股份有限公司

1 前言

国家标准GB/T 50378—2019《绿色建筑评价标准》（以下简称《标准》）于2019年8月1日正式实施，2019版《标准》相较于2014 版《标准》的主要修订内容在于：1.重新构建了绿色建筑评价技术指标体系；2.调整了绿色建筑的评价时间节点；3.增加了绿色建筑等级；4.拓展了绿色建筑内涵；5.提高了绿色建筑性能要求。新《标准》在评价指标体系方面新增了健康舒适的指标体系，增设了各星级绿色建筑评价的前置条件，即第3章基本规定的3.2.8条，其中对于绿色建筑的建筑能耗提出了更高的要求：一星级绿色建筑要求围护结构热工性能提高5%，或建筑供暖空调负荷降低5%；二星级绿色建筑要求围护结构提高10%，或负荷降低10%；三星级绿色建筑则要求围护结构提高20%，或负荷降低15%。

表2 项目信息表

2 分析目标的界定

由于建筑供暖空调负荷需比较设计建筑和参照建筑的全年计算负荷差异，且不同负荷软件模拟结果有一定的差异，因此本文仅探讨各星级绿色建筑围护结构指标提升的可行性及重点、难点。此外，根据《绿色建筑评价标准技术细则》2019（以下简称《细则》），围护结构指标提升主要针对外墙、屋顶、幕墙等围护结构主要部位的传热系数K、幕墙的太阳得热系数SHGC。对于寒冷地区，不要求其透明围护结构的太阳得热系数SHGC进一步提升（但窗墙比超过0.5的朝向除外）。对于玻璃幕墙建筑，屋顶、外墙对于整个围护结构节能方面所占比重较少，且这两类指标提升可采取增加保温层厚度或采用高性能保温材料等方式，相对提升难度不大，下文主要针对玻璃幕墙建筑传热系数K、太阳得热系数SHGC 两项指标的提升做可行性研究分析。

3 围护结构热工性能指标提升

3.1 研究对象的选取

根据GB 50352—2016《民用建筑热工设计规范》，建筑热工设计可划分为5 个1 级区。江苏地处我国大陆东部沿海地区中部，是长江三角洲地区的重要组成部分，其气候区划主要包含2个气候区，除徐州、连云港市属寒冷地区外，其余各市均属于夏热冬冷地区。两类气候区主要指标、辅助指标和设计原则如表1所示。

因气候分区、体形系数、窗墙比三个因素对围护结构热工的性能的影响存在多种组合，为缩小研究范围，本文结合实际工程案例进行主要指标的选取，如表2所示。

根据实际工程案例信息统计，玻璃幕墙建筑的体形系数0.3，大部分项目窗墙比范围为0.6＜窗墙面积比 0.7，且《标准》技术细则附录A表A-3甲类公共建筑围护结构热工性能要求表表格注解1：对于窗墙面积比大于0.8的情况，直接视为无法满足性能提高要求，因此，本文界定研究对象如表3所示。

表3 研究对象界定

表4 夏热冬冷地区甲类建筑围护结构传热系数和综合太阳得热系数指标提升表

表5 寒冷地区甲类建筑围护结构传热系数和综合太阳得热系数指标提升表

表6 各星级指标提升玻璃选型

3.2 指标提升的要求

国家标准GB 50189—2015《公共建筑节能设计标准》对围护结构热工性能的提升指标要求如表4～5所示。分析可知，对于夏热冬冷地区，围护结构指标提升的重点在于综合太阳得热系数（SHGC）的提升；对于寒冷地区，围护结构指标提升的重点在于外窗传热系数的提升，下文分别对这两类气候区具体指标提升措施进行探讨分析（见表4、表5）。

表7 各星级指标提升玻璃选型

3.3 指标提升的具体措施

夏热冬冷地区提升综合太阳得热系数（SHGC）的措施包括：

（1）玻璃自遮阳。夏热冬冷地区外窗的综合太阳得热系数提升，高性能玻璃（玻璃自遮阳）可满足指标要求，但会导致玻璃可见光透过率较低，影响室内采光效果，且GB 50189—2015《公共建筑节能设计标准》第3.2.4条要求：甲类公共建筑单一立面窗墙面积比大于等于0.4时，透光材料的可见光透射比不应小于0.4，各种指标影响下可选玻璃种类受限较大。采用玻璃自遮阳形式时，受Low-E膜的影响，颜色偏深，呈现蓝灰色、银蓝色或灰色等深色系，在设计过程中，需结合建筑所在环境区域、既有建筑的背景颜色，选择玻璃幕墙玻璃的颜色（见表6）。

（2）活动遮阳。对于玻璃幕墙建筑，可采用的活动遮阳形式分为卷帘遮阳、内置遮阳百叶等。这两种遮阳形式均影响幕墙立面效果，且造价较高，在玻璃幕墙中使用率不高。

就卷帘遮阳而言，如项目采用铝、织物卷帘、百叶帘等活动遮阳遮阳形式，根据DGJ 32—J157—2017《居住建筑标准化外窗系统应用技术规程》附录B，能满足夏热冬冷地区指标提升10%的要求，可选窗户类型仅一种，且窗框型材为塑料型材、铝木复合型材。就中置遮阳百叶而言，如项目采用中置遮阳百叶，根据DGJ 32—J157—2017《居住建筑标准化外窗系统应用技术规程》附录C，可满足夏热冬冷地区和寒冷地区指标提升20%的要求，可选窗户类型仅一种三波两腔高透双银Low-E 暖边[5mm+19A（百叶）+5mm+9A+5mm 双银Low-E 暖边]，且窗框型材为塑料型材。玻璃幕墙建筑一般层高较高，单块玻璃分割较大，中置百叶遮阳需采用电动控制，增量成本较高。且中置百叶一旦损坏，需连同玻璃一起更换，造价成本较高。

寒冷地区提升外窗传热系数的措施包括：

寒冷地区指标提升20%，因外窗传热系数指标提升要求较高[1.5W/（m2·K）]，玻璃可选产品较少，见表7。

4 结束语

以江苏玻璃幕墙建筑为例，本文根据实际工程案例选取体形系数小于0.3，窗墙比0.6～0.7 的，探讨不同星级绿色建筑围护结构指标提升的可行性。夏热冬冷地区和寒冷地区围护结构指标提升侧重点不一样。

夏热冬冷地区侧重于综合太阳得热系数的提升。夏热冬冷地区外窗的综合太阳得热系数提升，采用玻璃自遮阳形式会导致玻璃可见光透过率较低，影响室内采光效果，且受Low-E膜的影响，玻璃颜色呈现蓝灰色、银蓝色或灰色等深色系，在设计过程中，需结合建筑所在环境区域、既有建筑的背景颜色，选择玻璃幕墙玻璃的颜色；夏热冬冷地区外窗如采用活动外遮阳（铝、织物卷帘、百叶帘）目前江苏省地标规范所列产品仅能满足指标提升10%的要求，且活动外遮阳对玻璃幕墙立面造型影响较大，实际使用案例较少；夏热冬冷地区外窗采用中置遮阳百叶可满足指标提升20%的要求，但可选产品较少（根据规程附录C，仅一种塑料型材的三波两腔玻璃可满足相关要求），且中置百叶存在反复使用易损坏，幕墙层高较高时需采用电动控制、增量成本较高等问题。

而寒冷地区指标提升侧重于外窗传热系数的提升。围护结构热工性能指标提升20%，因外窗传热系数指标提升要求较高[1.5W/（m2·K）]，玻璃可选产品较少。