關于玻璃幕墻空調負荷計算的討論

何宗良

摘 要：基于玻璃幕墻試驗測定的熱工參數與實際的熱工參數存在很大的差異，本文從玻璃幕墻熱工參數的測定、空調負荷計算中玻璃幕墻的熱工參數、兩者玻璃幕墻熱工參數的比較等方面展開分析，并得結論與改進。

關鍵詞：玻璃幕墻；熱工參數；差異；改進

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.177

0 引言

隨著現代建筑技術的發展和人們生活的進步，各式各樣的現代建筑大量涌現。然而在這些新穎的建筑形式中，玻璃幕墻的應用日益普遍。在建筑節能設計中，玻璃幕墻的節能是重點，而對于空調的負荷計算，玻璃幕墻熱工參數的取值是否合適是空調節能設計的基礎之一。實際工程中，空調負荷計算的常用方法是冷負荷系數法，運用該方法計算玻璃幕墻圍護結構時，涉及到玻璃幕墻的熱工參數主要有：傳熱系數、遮陽系數和可見光投射比。

1 空調負荷計算中玻璃幕墻的熱工參數

在空調工程設計中，負荷計算對冷熱源設備、循環設備和空調末端設備的選型起著決定性的作用。對運用玻璃幕墻圍護結構的建筑空調負荷中，玻璃幕墻的負荷在總的負荷中占有很大的比例，特別是在夏熱冬冷、夏熱冬暖地區，玻璃幕墻的空調負荷能占到總負荷的30-40%。目前工程中玻璃幕墻負荷常用的方法是冷負荷系數法，主要包括兩部分：溫差形成的傳熱冷負荷；日照形成的輻射冷負荷。

2 玻璃幕墻溫差傳熱冷負荷

在室內外溫差作用下，通過玻璃幕墻傳熱形成的冷負荷計算空調冷負荷時，玻璃幕墻的熱工參數運用到了傳熱系數和遮陽系數兩個參數。從上述計算理論和過程中，我們可以知道玻璃幕墻的傳熱系數表征了溫差傳熱形成的負荷，其中包括導熱和對流換熱兩部分內容，沒有考慮輻射得熱的影響。玻璃幕墻的遮陽系數表征了日照得熱形成的負荷，主要是輻射傳熱部分。

3 兩者玻璃幕墻熱工參數的比較

按照測試標準《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程》JGJ/T151-2008和《建筑玻璃可見光透射比、太陽光直接透射比、太陽能總透射比、紫外線透射比及有關玻璃窗參數的測定》GB/T2680-94，在玻璃幕墻熱工參數的測定過程中，所得到的傳熱系數包含導熱傳熱、對流換熱與輻射換熱三部分內容，遮陽系數只考慮了日照輻射的因素。在玻璃幕墻的空調負荷計算中，理論上所運用的傳熱系數表征的含義只包括導熱傳熱和對流換熱兩部分內容，不考慮輻射傳熱這個因素；遮陽系數考慮的是日照輻射的影響，即輻射換熱部分。然而在實際工程設計中，玻璃幕墻空調負荷計算所選取的傳熱系數是由測試標準得到傳熱系數，與理論所需要傳熱系數的含義有差異。因此玻璃幕墻的空調負荷計算結果會與實際的負荷有所差異，會影響空調設備的選型。特別是玻璃幕墻面積較大的房間，由冷負荷系數法計算出來的空調負荷與實際負荷會有很大的差異。

在現代的節能工程驗收中，需要對玻璃幕墻進行熱工參數的檢驗，所測出來的傳熱系數顯然與設計計算中選用的傳熱系數在意義和數值上有很大的差異，特別對于節能玻璃幕墻影響更大。

在空調負荷計算中，玻璃幕墻的傳熱系數應包含導熱傳熱和對流換熱，而遮陽系數包含輻射換熱。從傳熱機理上來分析，傳熱系數的計算如果不考慮太陽輻射因素，即不考慮輻射熱阻，相同厚度的玻璃幕墻，中透型Low-e與透明型的傳熱系數應該相等或者相差很小。因為玻璃幕墻采用Low-e鍍膜后，對太陽能的透射比有很大影響，進而使玻璃幕墻的遮陽系數發生很大的變化，但對導熱熱阻的影響很小，由公式可得到中透型Low-e玻璃幕墻的傳熱系數和透明型的基本相近，遮陽系數應比透明型小的多，這說明玻璃幕墻鍍膜后只影響空調負荷計算中的日照輻射得熱，而對溫差傳熱得熱影響很小。但是從表1我們看到相同厚度的玻璃幕墻中，中透型Low-e與透明型的傳熱系數有很大的差異。按照現行玻璃幕墻測定方法給出的傳熱系數，玻璃幕墻鍍膜后不但影響了輻射冷負荷，而且也溫差傳熱冷負荷的影響也很大，這與空調負荷計算的理論是不相吻合的。

在玻璃幕墻的實際工程設計中，空調負荷計算所選取的傳熱系數是由測試標準得出來的，比負荷計算機理所需要的傳熱系數要小，其原因主要是重復考慮了玻璃幕墻遮陽對輻射換熱的影響。特別對于玻璃幕墻面積較大、空間較高的公共建筑，設計計算的空調負荷會遠遠小于實際負荷，進而影響人們熱濕度的要求。

4 結論與改進

4.1 結論

通過上述的比較分析，我們可以得出結論：由測試標準測定得出的玻璃幕墻的傳熱系數包含了導熱傳熱、對流換熱和輻射換熱三部分的內容，而且玻璃幕墻在鍍膜后的傳熱系數會減小。而在玻璃幕墻空調負荷計算中所需要的傳熱系數應只包括導熱傳熱和對流換熱兩部分，兩者的含義與數值均不相同。設計計算時選取的傳熱系數由于考慮了輻射熱阻的影響，明顯低于設計所需要的傳熱系數，因此設計計算的空調負荷會小于建筑的實際負荷。

4.2 玻璃幕墻空調負荷計算的改進

為更準確的計算出玻璃幕墻房間的空調負荷，筆者以為采用諧波反應法更為合適。室外空氣綜合溫度下形成的空調冷負荷有兩個過程：一是室外綜合溫度作用下形成的室內得熱量；二是室內得熱經過圍護結構和室內設施的吸熱、放熱，最后形成冷負荷的過程。當室外溫度作用于圍護結構外表面時，內表面溫度和熱流將產生衰減和延遲，而輻射部分則經室內的一系列變化形成冷負荷，該負荷有衰減和延遲。因此衰減度和延遲時間是諧波反應法的兩個重要參數，它們與材料的熱阻和蓄熱系數有關。

參考文獻：

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[2]建筑玻璃可見光透射比、太陽光直接透射比、太陽能總透射比、紫外線透射比及有關玻璃窗參數的測定[S].GB/T2680-94.

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