關(guān)于玻璃幕墻空調(diào)負(fù)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(shù)與實際的熱工參數(shù)存在很大的差異，本文從玻璃幕墻熱工參數(shù)的測定、空調(diào)負(fù)荷計算中玻璃幕墻的熱工參數(shù)、兩者玻璃幕墻熱工參數(shù)的比較等方面展開分析，并得結(jié)論與改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：玻璃幕墻；熱工參數(shù)；差異；改進(jìn)

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

0 引言

隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的發(fā)展和人們生活的進(jìn)步，各式各樣的現(xiàn)代建筑大量涌現(xiàn)。然而在這些新穎的建筑形式中，玻璃幕墻的應(yīng)用日益普遍。在建筑節(jié)能設(shè)計中，玻璃幕墻的節(jié)能是重點，而對于空調(diào)的負(fù)荷計算，玻璃幕墻熱工參數(shù)的取值是否合適是空調(diào)節(jié)能設(shè)計的基礎(chǔ)之一。實際工程中，空調(diào)負(fù)荷計算的常用方法是冷負(fù)荷系數(shù)法，運(yùn)用該方法計算玻璃幕墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)時，涉及到玻璃幕墻的熱工參數(shù)主要有：傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)和可見光投射比。

1 空調(diào)負(fù)荷計算中玻璃幕墻的熱工參數(shù)

在空調(diào)工程設(shè)計中，負(fù)荷計算對冷熱源設(shè)備、循環(huán)設(shè)備和空調(diào)末端設(shè)備的選型起著決定性的作用。對運(yùn)用玻璃幕墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的建筑空調(diào)負(fù)荷中，玻璃幕墻的負(fù)荷在總的負(fù)荷中占有很大的比例，特別是在夏熱冬冷、夏熱冬暖地區(qū)，玻璃幕墻的空調(diào)負(fù)荷能占到總負(fù)荷的30-40%。目前工程中玻璃幕墻負(fù)荷常用的方法是冷負(fù)荷系數(shù)法，主要包括兩部分：溫差形成的傳熱冷負(fù)荷；日照形成的輻射冷負(fù)荷。

2 玻璃幕墻溫差傳熱冷負(fù)荷

在室內(nèi)外溫差作用下，通過玻璃幕墻傳熱形成的冷負(fù)荷計算空調(diào)冷負(fù)荷時，玻璃幕墻的熱工參數(shù)運(yùn)用到了傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)兩個參數(shù)。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(shù)表征了溫差傳熱形成的負(fù)荷，其中包括導(dǎo)熱和對流換熱兩部分內(nèi)容，沒有考慮輻射得熱的影響。玻璃幕墻的遮陽系數(shù)表征了日照得熱形成的負(fù)荷，主要是輻射傳熱部分。

3 兩者玻璃幕墻熱工參數(shù)的比較

按照測試標(biāo)準(zhǔn)《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)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(guān)玻璃窗參數(shù)的測定》GB/T2680-94，在玻璃幕墻熱工參數(shù)的測定過程中，所得到的傳熱系數(shù)包含導(dǎo)熱傳熱、對流換熱與輻射換熱三部分內(nèi)容，遮陽系數(shù)只考慮了日照輻射的因素。在玻璃幕墻的空調(diào)負(fù)荷計算中，理論上所運(yùn)用的傳熱系數(shù)表征的含義只包括導(dǎo)熱傳熱和對流換熱兩部分內(nèi)容，不考慮輻射傳熱這個因素；遮陽系數(shù)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(shè)計中，玻璃幕墻空調(diào)負(fù)荷計算所選取的傳熱系數(shù)是由測試標(biāo)準(zhǔn)得到傳熱系數(shù)，與理論所需要傳熱系數(shù)的含義有差異。因此玻璃幕墻的空調(diào)負(fù)荷計算結(jié)果會與實際的負(fù)荷有所差異，會影響空調(diào)設(shè)備的選型。特別是玻璃幕墻面積較大的房間，由冷負(fù)荷系數(shù)法計算出來的空調(diào)負(fù)荷與實際負(fù)荷會有很大的差異。

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

在空調(diào)負(fù)荷計算中，玻璃幕墻的傳熱系數(shù)應(yīng)包含導(dǎo)熱傳熱和對流換熱，而遮陽系數(shù)包含輻射換熱。從傳熱機(jī)理上來分析，傳熱系數(shù)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(shù)應(yīng)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(jìn)而使玻璃幕墻的遮陽系數(shù)發(fā)生很大的變化，但對導(dǎo)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(shù)和透明型的基本相近，遮陽系數(shù)應(yīng)比透明型小的多，這說明玻璃幕墻鍍膜后只影響空調(diào)負(fù)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(shù)有很大的差異。按照現(xiàn)行玻璃幕墻測定方法給出的傳熱系數(shù)，玻璃幕墻鍍膜后不但影響了輻射冷負(fù)荷，而且也溫差傳熱冷負(fù)荷的影響也很大，這與空調(diào)負(fù)荷計算的理論是不相吻合的。

在玻璃幕墻的實際工程設(shè)計中，空調(diào)負(fù)荷計算所選取的傳熱系數(shù)是由測試標(biāo)準(zhǔn)得出來的，比負(fù)荷計算機(jī)理所需要的傳熱系數(shù)要小，其原因主要是重復(fù)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(shè)計計算的空調(diào)負(fù)荷會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實際負(fù)荷，進(jìn)而影響人們熱濕度的要求。

4 結(jié)論與改進(jìn)

4.1 結(jié)論

通過上述的比較分析，我們可以得出結(jié)論：由測試標(biāo)準(zhǔn)測定得出的玻璃幕墻的傳熱系數(shù)包含了導(dǎo)熱傳熱、對流換熱和輻射換熱三部分的內(nèi)容，而且玻璃幕墻在鍍膜后的傳熱系數(shù)會減小。而在玻璃幕墻空調(diào)負(fù)荷計算中所需要的傳熱系數(shù)應(yīng)只包括導(dǎo)熱傳熱和對流換熱兩部分，兩者的含義與數(shù)值均不相同。設(shè)計計算時選取的傳熱系數(shù)由于考慮了輻射熱阻的影響，明顯低于設(shè)計所需要的傳熱系數(shù)，因此設(shè)計計算的空調(diào)負(fù)荷會小于建筑的實際負(fù)荷。

4.2 玻璃幕墻空調(diào)負(fù)荷計算的改進(jìn)

為更準(zhǔn)確的計算出玻璃幕墻房間的空調(diào)負(fù)荷，筆者以為采用諧波反應(yīng)法更為合適。室外空氣綜合溫度下形成的空調(diào)冷負(fù)荷有兩個過程：一是室外綜合溫度作用下形成的室內(nèi)得熱量；二是室內(nèi)得熱經(jīng)過圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)設(shè)施的吸熱、放熱，最后形成冷負(fù)荷的過程。當(dāng)室外溫度作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面時，內(nèi)表面溫度和熱流將產(chǎn)生衰減和延遲，而輻射部分則經(jīng)室內(nèi)的一系列變化形成冷負(fù)荷，該負(fù)荷有衰減和延遲。因此衰減度和延遲時間是諧波反應(yīng)法的兩個重要參數(shù)，它們與材料的熱阻和蓄熱系數(shù)有關(guān)。

參考文獻(xiàn)：

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