綠色建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能指標(biāo)提升可行性研究
——以江蘇地區(qū)玻璃幕墻建筑為例

江禎蓉 南京長江都市建筑設(shè)計股份有限公司

1 前言

國家標(biāo)準GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標(biāo)準》（以下簡稱《標(biāo)準》）于2019年8月1日正式實施，2019版《標(biāo)準》相較于2014 版《標(biāo)準》的主要修訂內(nèi)容在于：1.重新構(gòu)建了綠色建筑評價技術(shù)指標(biāo)體系；2.調(diào)整了綠色建筑的評價時間節(jié)點；3.增加了綠色建筑等級；4.拓展了綠色建筑內(nèi)涵；5.提高了綠色建筑性能要求。新《標(biāo)準》在評價指標(biāo)體系方面新增了健康舒適的指標(biāo)體系，增設(shè)了各星級綠色建筑評價的前置條件，即第3章基本規(guī)定的3.2.8條，其中對于綠色建筑的建筑能耗提出了更高的要求：一星級綠色建筑要求圍護結(jié)構(gòu)熱工性能提高5%，或建筑供暖空調(diào)負荷降低5%；二星級綠色建筑要求圍護結(jié)構(gòu)提高10%，或負荷降低10%；三星級綠色建筑則要求圍護結(jié)構(gòu)提高20%，或負荷降低15%。

表2 項目信息表

2 分析目標(biāo)的界定

由于建筑供暖空調(diào)負荷需比較設(shè)計建筑和參照建筑的全年計算負荷差異，且不同負荷軟件模擬結(jié)果有一定的差異，因此本文僅探討各星級綠色建筑圍護結(jié)構(gòu)指標(biāo)提升的可行性及重點、難點。此外，根據(jù)《綠色建筑評價標(biāo)準技術(shù)細則》2019（以下簡稱《細則》），圍護結(jié)構(gòu)指標(biāo)提升主要針對外墻、屋頂、幕墻等圍護結(jié)構(gòu)主要部位的傳熱系數(shù)K、幕墻的太陽得熱系數(shù)SHGC。對于寒冷地區(qū)，不要求其透明圍護結(jié)構(gòu)的太陽得熱系數(shù)SHGC進一步提升（但窗墻比超過0.5的朝向除外）。對于玻璃幕墻建筑，屋頂、外墻對于整個圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能方面所占比重較少，且這兩類指標(biāo)提升可采取增加保溫層厚度或采用高性能保溫材料等方式，相對提升難度不大，下文主要針對玻璃幕墻建筑傳熱系數(shù)K、太陽得熱系數(shù)SHGC 兩項指標(biāo)的提升做可行性研究分析。

3 圍護結(jié)構(gòu)熱工性能指標(biāo)提升

3.1 研究對象的選取

根據(jù)GB 50352—2016《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》，建筑熱工設(shè)計可劃分為5 個1 級區(qū)。江蘇地處我國大陸東部沿海地區(qū)中部，是長江三角洲地區(qū)的重要組成部分，其氣候區(qū)劃主要包含2個氣候區(qū)，除徐州、連云港市屬寒冷地區(qū)外，其余各市均屬于夏熱冬冷地區(qū)。兩類氣候區(qū)主要指標(biāo)、輔助指標(biāo)和設(shè)計原則如表1所示。

因氣候分區(qū)、體形系數(shù)、窗墻比三個因素對圍護結(jié)構(gòu)熱工的性能的影響存在多種組合，為縮小研究范圍，本文結(jié)合實際工程案例進行主要指標(biāo)的選取，如表2所示。

根據(jù)實際工程案例信息統(tǒng)計，玻璃幕墻建筑的體形系數(shù)0.3，大部分項目窗墻比范圍為0.6＜窗墻面積比 0.7，且《標(biāo)準》技術(shù)細則附錄A表A-3甲類公共建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能要求表表格注解1：對于窗墻面積比大于0.8的情況，直接視為無法滿足性能提高要求，因此，本文界定研究對象如表3所示。

表3 研究對象界定

表4 夏熱冬冷地區(qū)甲類建筑圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和綜合太陽得熱系數(shù)指標(biāo)提升表

表5 寒冷地區(qū)甲類建筑圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和綜合太陽得熱系數(shù)指標(biāo)提升表

表6 各星級指標(biāo)提升玻璃選型

3.2 指標(biāo)提升的要求

國家標(biāo)準GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準》對圍護結(jié)構(gòu)熱工性能的提升指標(biāo)要求如表4～5所示。分析可知，對于夏熱冬冷地區(qū)，圍護結(jié)構(gòu)指標(biāo)提升的重點在于綜合太陽得熱系數(shù)（SHGC）的提升；對于寒冷地區(qū)，圍護結(jié)構(gòu)指標(biāo)提升的重點在于外窗傳熱系數(shù)的提升，下文分別對這兩類氣候區(qū)具體指標(biāo)提升措施進行探討分析（見表4、表5）。

表7 各星級指標(biāo)提升玻璃選型

3.3 指標(biāo)提升的具體措施

夏熱冬冷地區(qū)提升綜合太陽得熱系數(shù)（SHGC）的措施包括：

（1）玻璃自遮陽。夏熱冬冷地區(qū)外窗的綜合太陽得熱系數(shù)提升，高性能玻璃（玻璃自遮陽）可滿足指標(biāo)要求，但會導(dǎo)致玻璃可見光透過率較低，影響室內(nèi)采光效果，且GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準》第3.2.4條要求：甲類公共建筑單一立面窗墻面積比大于等于0.4時，透光材料的可見光透射比不應(yīng)小于0.4，各種指標(biāo)影響下可選玻璃種類受限較大。采用玻璃自遮陽形式時，受Low-E膜的影響，顏色偏深，呈現(xiàn)藍灰色、銀藍色或灰色等深色系，在設(shè)計過程中，需結(jié)合建筑所在環(huán)境區(qū)域、既有建筑的背景顏色，選擇玻璃幕墻玻璃的顏色（見表6）。

（2）活動遮陽。對于玻璃幕墻建筑，可采用的活動遮陽形式分為卷簾遮陽、內(nèi)置遮陽百葉等。這兩種遮陽形式均影響幕墻立面效果，且造價較高，在玻璃幕墻中使用率不高。

就卷簾遮陽而言，如項目采用鋁、織物卷簾、百葉簾等活動遮陽遮陽形式，根據(jù)DGJ 32—J157—2017《居住建筑標(biāo)準化外窗系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》附錄B，能滿足夏熱冬冷地區(qū)指標(biāo)提升10%的要求，可選窗戶類型僅一種，且窗框型材為塑料型材、鋁木復(fù)合型材。就中置遮陽百葉而言，如項目采用中置遮陽百葉，根據(jù)DGJ 32—J157—2017《居住建筑標(biāo)準化外窗系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》附錄C，可滿足夏熱冬冷地區(qū)和寒冷地區(qū)指標(biāo)提升20%的要求，可選窗戶類型僅一種三波兩腔高透雙銀Low-E 暖邊[5mm+19A（百葉）+5mm+9A+5mm 雙銀Low-E 暖邊]，且窗框型材為塑料型材。玻璃幕墻建筑一般層高較高，單塊玻璃分割較大，中置百葉遮陽需采用電動控制，增量成本較高。且中置百葉一旦損壞，需連同玻璃一起更換，造價成本較高。

寒冷地區(qū)提升外窗傳熱系數(shù)的措施包括：

寒冷地區(qū)指標(biāo)提升20%，因外窗傳熱系數(shù)指標(biāo)提升要求較高[1.5W/（m2·K）]，玻璃可選產(chǎn)品較少，見表7。

4 結(jié)束語

以江蘇玻璃幕墻建筑為例，本文根據(jù)實際工程案例選取體形系數(shù)小于0.3，窗墻比0.6～0.7 的，探討不同星級綠色建筑圍護結(jié)構(gòu)指標(biāo)提升的可行性。夏熱冬冷地區(qū)和寒冷地區(qū)圍護結(jié)構(gòu)指標(biāo)提升側(cè)重點不一樣。

夏熱冬冷地區(qū)側(cè)重于綜合太陽得熱系數(shù)的提升。夏熱冬冷地區(qū)外窗的綜合太陽得熱系數(shù)提升，采用玻璃自遮陽形式會導(dǎo)致玻璃可見光透過率較低，影響室內(nèi)采光效果，且受Low-E膜的影響，玻璃顏色呈現(xiàn)藍灰色、銀藍色或灰色等深色系，在設(shè)計過程中，需結(jié)合建筑所在環(huán)境區(qū)域、既有建筑的背景顏色，選擇玻璃幕墻玻璃的顏色；夏熱冬冷地區(qū)外窗如采用活動外遮陽（鋁、織物卷簾、百葉簾）目前江蘇省地標(biāo)規(guī)范所列產(chǎn)品僅能滿足指標(biāo)提升10%的要求，且活動外遮陽對玻璃幕墻立面造型影響較大，實際使用案例較少；夏熱冬冷地區(qū)外窗采用中置遮陽百葉可滿足指標(biāo)提升20%的要求，但可選產(chǎn)品較少（根據(jù)規(guī)程附錄C，僅一種塑料型材的三波兩腔玻璃可滿足相關(guān)要求），且中置百葉存在反復(fù)使用易損壞，幕墻層高較高時需采用電動控制、增量成本較高等問題。

而寒冷地區(qū)指標(biāo)提升側(cè)重于外窗傳熱系數(shù)的提升。圍護結(jié)構(gòu)熱工性能指標(biāo)提升20%，因外窗傳熱系數(shù)指標(biāo)提升要求較高[1.5W/（m2·K）]，玻璃可選產(chǎn)品較少。