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公共建筑围护结构节能改造案例分析
来源:09年会论文集 作者:班广生 日期:2009-4-20 页面功能 【字体:
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(1)立面朝向和隔声
项目南北立面窗墙比24/100,南北立面的外窗面积又大致相同,另外,窗型统一,尺寸、分格、开启形式完全一样。如图4一3所示。由于几乎处于正南和正北朝向,北立面紧邻北京市北三环主干道,主楼北立面临三环辅路边缘仅30米,北立面强调保温的同时,噪音隔离是一个重要问题。南立面面临2层办公楼和家属区。综合考虑后,窗系统保待一致的情况下,北立面玻璃选择为,南立面选择。后根据检测结果:北侧双中空铝合金隔声性能.Aw=36-2-5)dB;南侧单中空铝合金窗隔声性能:Rw=34-1-3)dB
(3)玻璃和空气层的确定
中空玻璃的传热系数与玻璃的热阻[1W/(m
2
·K和玻璃厚度的乘积有着直接的联系。当增加玻璃厚度时,必然会增大该片玻璃对热量传递的阻挡能力,从而降低整个中空玻璃系统的传热系数。对具有12mm空气间隔层的普通中空玻璃进行计算,当两片玻璃都为3mm
从计算结果也可以看出,增加玻璃厚度对降低中空玻璃K值的作用不是很大,Smm+Al2mm+8mm的组合方式比常用的6mm+Al2mm +6mm组合K值降低0. 03 w/(m
2
K),对建筑能耗的影响甚微。本项目南北立面的玻璃厚度分别为南立面2层6mm和5mm玻璃,北立面3层为6mm和5mm、5mm玻璃,合计厚度差为5mm。结合上述分析,其差别对传热影响微乎其微。厚度选择除保证安全计算要求外,还考虑了60系列槽口的宽度限制,控制玻璃与铝框间隙不得小于3mm的规定。所以厚度最终确定为上述尺寸。
空气层对节能有两方面的影响,首先是保证传热系数,其次是传热系数的稳定。
单层玻璃窗的值与风值有关,其值在1. 25-0.63之间变化,此外,还应当考虑太阳辐射热所产生的颇大影响,并且这种影响,随着昼夜变化及窗户朝向的不同而有很大的差异。
中空玻璃或双层玻璃的特征是在两层玻璃之间形成一个空气间层,和其他空气间层一样,它可以阻止热量的通过。中空玻璃中的空气间层相对双层玻璃来讲密封性要好,但值都会随空气层厚度的增加趋于稳定。见图4-11
。
由此可见,在最有利的气象条件下,双层玻璃的热传递比单层玻璃可减少45%;而在最不利的气象条件下可减少60%。
此次空气层的确定也是考虑了综合因素后,分别确定了9mm和12mm类空气厚度。
(4)气密性的影响
在风压和热压的作用下,气密性是保证建筑外窗保温性能稳定的重要控制性能指标。
外窗的气密性能直接关系到外窗的冷风渗透热损失,气密性能等级越高,热损失越小。一般窗缝渗透量约为4. 5m,/(m·h)属于1级;若采用3级窗,可减少房间冷风渗透热损失的40%;若采用4级窗,可减少这项能耗的60%;若采用5级窗,则可减少能耗的80%之多.
如果在施工中窗框和窗洞之间密封良好,冷风渗透热损失决定于窗的气密性等级。
室内冬季采暖计算温度取16℃,计算采暖期室外平均温度为-l.2℃。
从图可看出,随着气密性的提高,建筑能耗显著降低。气密性为一般水平时,窗面积增大,建筑能耗增加;气密性达到4级水平时,建筑耗能随窗面积增大而减少,但效果不明显,窗宽由1. 5m增大到2. 7m,同比节能6%;气密性提高到5级水平时,随窗面积增大,其节能效果显著,可达到同比节能32%(这里的同比节能只是指南向外墙在窗气密性相同条件下,增大窗面积于不增大窗面积的节能效果)。
此次项目门窗的气密性确定为4级,是比较高的气密性要求,实际检测值完全满足指标要求。
另外,本项目高度为78. 40m,北立面临交通主干道,受西北风和东北风影响较大。其主导风向直接影响冬季住宅室内的热损耗及夏季室内的自然通风。因此,从冬季保暖和夏季降温考虑,主导风向因素不容忽视。窗户的朝向与主导风向的关系对室内通风有着相当的影响。
当门窗关闭的情况下,如果存在一定程度的空气渗透性,就会因为热对流传递而造成额外的损失。这和通过为了实现通风而打开的窗户的热对流传递原理是一样的。通过打开的窗户冬天热气会漏出,夏天不受欢迎的热气会进入室内空间。所以在门窗关闭的情况下,除了由于热传导而造成的热损耗概念,还包含了空气渗漏热损耗。衡量指标为气密性,按照国家标准GB/T7107-2002的规定,为采用10Pa时的单位缝长空气渗漏量q.和单位面积空气渗漏量。:作为分级指标。窗口外界的风速和渗漏的关系不可忽视,图4一14描述了根据传热系数计算出来的通过玻璃的热损耗和通过外表面的热损耗和外侧风速与接口渗漏量。值的关系,样板窗口宽1.2米x高2米。从图中看出,传热损耗随空气渗漏量呈等比级数增加,如果窗户直接面对风向时.有效绝热会更有限。
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