文/浙江建工幕墻裝飾有限公司 杜東新 胡恒

注重細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)提升幕墻節(jié)能效果

文/浙江建工幕墻裝飾有限公司 杜東新 胡恒

能耗高的玻璃幕墻，不僅影響居住及使用的舒適度，而且運(yùn)營(yíng)及維護(hù)成本大幅度增加，與現(xiàn)行的規(guī)范要求想背離，雖然大量的節(jié)能技術(shù)手段在使用，例如：LOW-E中空玻璃、斷橋型材的使用，但實(shí)際使用效果遠(yuǎn)未達(dá)到理論計(jì)算的要求，尤其當(dāng)層間采用單層玻璃時(shí)，對(duì)熱量的阻隔成為重點(diǎn)及難點(diǎn)，本文對(duì)已有項(xiàng)目問(wèn)題進(jìn)行分析研究，為同業(yè)者進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)提供參考。

傳熱系數(shù) 玻璃幕墻 層間玻璃 節(jié)能 熱工模擬

建筑能耗：

我國(guó)建筑用能約占全國(guó)能源消費(fèi)總量的27.5%，并將隨著人民生活水平的提高逐步增加到30%以上。其中公共建筑耗能數(shù)量巨大，浪費(fèi)嚴(yán)重。在公共建筑的全年能耗中，供暖空調(diào)系統(tǒng)的能耗約占10%～50%，照明能耗約占30%～40%，其他用能設(shè)備約占10%～20%。而在供暖空調(diào)能耗中，外帷護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱所導(dǎo)致的能耗約占20%～50% (夏熱冬暖地區(qū)大約20%，夏熱冬冷地區(qū)大約35%， 寒冷地區(qū)太約40%，嚴(yán)寒地區(qū)大約50%)。外帷護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱所導(dǎo)致的能耗占比最大，氣候越寒冷地區(qū)情況越明顯。

規(guī)范依據(jù)：

2015.10 .01實(shí)施的新版GB50189-2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》,對(duì)維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能指標(biāo)進(jìn)一步的提高，標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的提高，有利于改善公共建筑的室內(nèi)環(huán)境.提高建筑系統(tǒng)的能源利用效率，合理利用可再生能源，降低公共建筑的能耗水平，節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境并約束企業(yè)開(kāi)發(fā)更高節(jié)能性的產(chǎn)品。并且在發(fā)展綠色建筑的相關(guān)文件里，節(jié)能也是一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，僅是在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間及與自然和諧共生的建筑。隨著國(guó)家《“十二五”綠色建筑科技發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》、《“十二五”建筑節(jié)能專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》等文件的發(fā)布，我國(guó)將全面推進(jìn)“綠色建筑行動(dòng)”，大力推廣綠色建筑和綠色建材。2013年1月，國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)展改革委、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部綠色建筑行動(dòng)方案的通知（國(guó)辦發(fā)〔2013〕1號(hào)），明確指出“開(kāi)展綠色建筑行動(dòng)，以綠色、循環(huán)、低碳理念指導(dǎo)城鄉(xiāng)建設(shè)，嚴(yán)格執(zhí)行建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，扎實(shí)推進(jìn)既有建筑節(jié)能改造，集約利用資源，行業(yè)的發(fā)展方向已經(jīng)提升到國(guó)家戰(zhàn)略的角度。

項(xiàng)目現(xiàn)狀：

雖規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不斷改版升級(jí)，但即便是參照以前的舊版規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際使用的項(xiàng)目有很多也難以達(dá)標(biāo)，有露水露氣的，有結(jié)霜結(jié)露的，影響正常使用，目測(cè)就應(yīng)能斷定項(xiàng)目不具備節(jié)能要求。為什么會(huì)出現(xiàn)這么多情況，主要是能量的消耗非肉眼可見(jiàn)或可感知的，只是計(jì)量表上的一個(gè)冷冰冰的數(shù)字；人們似乎只認(rèn)為安全問(wèn)題才是最大的問(wèn)題，全社會(huì)對(duì)幕墻玻璃自爆、石材墜落給予極大關(guān)注，每一處玻璃、石材墜落，借助現(xiàn)代媒介，醞釀發(fā)酵迅速傳播，卻往往忽略了建筑節(jié)能在使用過(guò)程中的重要性、長(zhǎng)期性，只有當(dāng)室內(nèi)功能影響到正常使用才意識(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)重性，后知后覺(jué)，被動(dòng)應(yīng)對(duì)。

案例分析：

本文以北方一城市案例為背景，所在地?zé)峁ぴO(shè)計(jì)分區(qū)為嚴(yán)寒B區(qū)(項(xiàng)目竣工時(shí)間為2014年，按舊版GB50189-2005，如按新版則為嚴(yán)寒C區(qū))，甲類(lèi)公共建筑，項(xiàng)目類(lèi)型為4星級(jí)酒店。存在的問(wèn)題如下：

1、酒店四個(gè)角部的三個(gè)房間存在嚴(yán)重的結(jié)露現(xiàn)象（圖1、圖2），主要部位集中在踢腳及吊頂橫梁，在冬季室內(nèi)集中供暖的情況下室內(nèi)溫度在15度以下，舒適度低。

踢腳橫梁結(jié)露區(qū)（圖1）

吊頂處橫梁結(jié)露區(qū)（圖2）

2、緊鄰設(shè)備層上下兩層房間普遍存在結(jié)露現(xiàn)象，室內(nèi)溫度勉強(qiáng)能達(dá)到16度以，但舒適度不高（圖3-圖6）。

設(shè)備層上下房間結(jié)露（圖3）

設(shè)備層內(nèi)景（圖4）

百頁(yè)后墻體無(wú)保溫層延伸段（圖5）

設(shè)備層測(cè)溫點(diǎn)（圖6）

3、裙房石材幕墻膠條密封，有一半位于室內(nèi)，一半位于室外，此處為共享空間，室內(nèi)溫度常年在15度以下（圖7-圖8）。

石材幕墻跨越室內(nèi)外（圖7）

石材幕墻跨越室內(nèi)外（圖8）

4、保健按摩房在冬季室內(nèi)集中供暖的情況下室內(nèi)溫度在15度以下，冬季基本無(wú)法正常營(yíng)業(yè)，商業(yè)活動(dòng)無(wú)法全年開(kāi)展，如圖9所示為頂部鋁板封修實(shí)景照片，收口未作到位，缺少保溫材料充填，右下角的發(fā)泡材料為業(yè)主工程部人員采取的補(bǔ)救措施，經(jīng)查，按摩房窗臺(tái)墻鋁板下側(cè)無(wú)密封，做法同下圖（圖10-圖11）類(lèi)似。

保健按摩房屋頂（圖9）

5、女兒墻頂板內(nèi)側(cè)無(wú)保溫層，外墻未收口封閉處理，保溫間斷不連續(xù)。

石材女兒墻收口實(shí)景（圖10）

鋁板女兒墻收口實(shí)景（圖11）

問(wèn)題分析：

該建筑的標(biāo)準(zhǔn)層，影響大，經(jīng)過(guò)對(duì)原設(shè)計(jì)圖紙比對(duì)，發(fā)現(xiàn)層間（非透明區(qū)）采用單層玻璃，這是目前業(yè)界比較流行的降低造價(jià)的做法，相較于中空玻璃，成本可以降低1/3以上。圖中的結(jié)露區(qū)位于單層玻璃的上下橫梁處，說(shuō)明此處橫梁的的室內(nèi)溫度低于露點(diǎn)溫度。根據(jù)《建筑門(mén)窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》JGJT 151-2008規(guī)范中的公式計(jì)算，當(dāng)室內(nèi)空氣溫度在20℃時(shí)：

相對(duì)濕度60%時(shí)，結(jié)露溫度為12℃

相對(duì)濕度50%時(shí)，結(jié)露溫度為9.27℃

相對(duì)濕度40%時(shí)，結(jié)露溫度為6℃

相對(duì)濕度30%時(shí)，結(jié)露溫度為1.92℃

相對(duì)濕度20%時(shí)，結(jié)露溫度為-3.61℃

正常適合人體的室內(nèi)相對(duì)濕度為35%-60%，本例約定采用相對(duì)濕度為55%時(shí)計(jì)算。

原設(shè)計(jì)如圖12、13，對(duì)此設(shè)計(jì)采用粵建科MQMC建筑幕墻門(mén)窗熱工性能計(jì)算軟件對(duì)此節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬：

單元豎框節(jié)點(diǎn)（圖12）

單元橫框及中橫框節(jié)點(diǎn)（圖13）

模擬結(jié)露分析：

單元豎框模型溫度線(xiàn)（圖14)

單元豎框模型度場(chǎng)（圖15）

單元中橫模型溫度線(xiàn)（圖16）

按建筑門(mén)窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程第5章結(jié)露性能評(píng)價(jià)的一般規(guī)定：應(yīng)采用各個(gè)部件內(nèi)表面溫度最低的10%的面積所對(duì)應(yīng)的最高溫度值（T10）,其室內(nèi)側(cè)T10溫度最低僅為-5.6℃。室內(nèi)側(cè)窗臺(tái)的最低溫度為（0.21-2.82）℃，室內(nèi)溫度為20℃,相對(duì)濕度為55%，露點(diǎn)溫度為9.27℃； 在圖中可以看到，此部分結(jié)露。

從以上的模擬可以看出，其問(wèn)題主要在于型材采用非斷熱型材及層間單層玻璃：當(dāng)采用非斷熱型材時(shí)，在此位置的框區(qū)域?qū)⑿纬衫錁?，雖然設(shè)計(jì)上采用了隔熱墊的處理手法，但隔熱墊的厚度過(guò)薄，熱阻很小，本質(zhì)上起不到隔熱作用。層間的單層玻璃隔熱效果差，其傳熱系數(shù)K值約為5.6 W/(m2-K)，當(dāng)冷熱透過(guò)玻璃后，外露的橫梁立柱成為冷橋。熱量損失大，導(dǎo)致結(jié)露。

針對(duì)以上問(wèn)題，按如下流程分析并對(duì)每步改進(jìn)措施后的熱工性能匯遍成表：非斷熱型材、斷熱型材、單玻璃內(nèi)側(cè)型材采用保溫棉包覆、單玻玻璃改為L(zhǎng)OW-E玻璃。

細(xì)部改進(jìn)分析1：改進(jìn)斷熱設(shè)計(jì)，將隔熱墊改為斷熱條長(zhǎng)度14.8mm。

改進(jìn)豎框節(jié)點(diǎn)（圖17）

改進(jìn)橫框及中橫框節(jié)點(diǎn)（圖18）

改進(jìn)中橫模型溫度線(xiàn)（圖19）

可見(jiàn)結(jié)露面溫度提度約4℃。

細(xì)部改進(jìn)分析1.1：橫豎向單層玻璃內(nèi)側(cè)，外露型材采用保溫棉包覆

再改進(jìn)豎框節(jié)點(diǎn)（圖20）

再改進(jìn)橫框及中橫框節(jié)點(diǎn)（圖21）

改進(jìn)中橫模型溫度線(xiàn)（圖22）

可見(jiàn)結(jié)露面溫度又提度約0.8度。

細(xì)部改進(jìn)分析1.2：層間單層玻璃在以上基礎(chǔ)上再改為雙銀LOW-E玻璃

改進(jìn)后豎框節(jié)點(diǎn)（圖23）

改進(jìn)后橫框及中橫框節(jié)點(diǎn)（圖24）

改進(jìn)后橫模型溫度線(xiàn)（圖25）

可見(jiàn)結(jié)露面溫度再提度3℃。平均溫度達(dá)到9.3℃，超過(guò)相對(duì)濕度為55%時(shí)的結(jié)露溫度。

從以上漸進(jìn)式設(shè)計(jì)改進(jìn)措施可以看出，每次采取一種措施，其型材內(nèi)表面就會(huì)提高一點(diǎn)，傳熱系數(shù)就是提高一步。熱工性能已經(jīng)有了明顯改善。由于北方氣候干燥，室內(nèi)濕度不高，基本不太可能達(dá)到55%，但作為設(shè)計(jì)單位，提交的熱工計(jì)算資料應(yīng)當(dāng)從源頭就該滿(mǎn)足招標(biāo)文件的要求，不能因?yàn)閮r(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的壓力降低品質(zhì)。

GB50189《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)甲、乙類(lèi)公共建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能限值均作了規(guī)定，且區(qū)分為透光幕墻及非透光幕墻，非透光幕墻的傳熱系數(shù)明顯要嚴(yán)格的多，采用玻璃作為外墻的建筑，其層間位置視同非透光幕墻，要求此部位的熱工邊界條件達(dá)到理論要求或近似達(dá)到，這是節(jié)能參數(shù)選取的關(guān)鍵所在，也是所有熱工模擬成立的前提條件，本列中項(xiàng)目層間采用單層玻璃，保溫隔熱性本身就差，所有玻璃背部的型材均曝露在保溫層之外，透過(guò)單層玻璃的冷熱通過(guò)型材迅速傳達(dá)到室內(nèi)，導(dǎo)致此部位溫度過(guò)低，是造成室內(nèi)結(jié)露的主要因素。另外：型材采用非斷熱設(shè)計(jì)，橫向護(hù)邊條與橫梁直接接觸，鋁的導(dǎo)熱能力很高，是散熱的主要材料，形成冷橋此為造成室內(nèi)結(jié)露的重要因素。

改進(jìn)后的傳熱系數(shù)對(duì)比分析表如下：由此可以看出，結(jié)露保溫性能均有提高。

傳熱系數(shù)對(duì)比表（一）

線(xiàn)傳熱系數(shù)（二）

其它部位改進(jìn)分析2（針對(duì)圖7、圖8的情況）：

豎向封堵節(jié)點(diǎn)（圖26）

豎向封堵節(jié)點(diǎn)三維（圖27）

如圖示的大廳采用大面積的玻璃幕墻，本身節(jié)能效果就差，由于設(shè)計(jì)采用的是干法密封即膠條密封，老化、脫落嚴(yán)重，因此豎向的隔離帶無(wú)論對(duì)防火及保溫都極為重要，但經(jīng)查驗(yàn)圖紙，在承包商A的圖紙顯示此部分為非設(shè)計(jì)項(xiàng)，而在承包商B的圖紙上未發(fā)現(xiàn)此部位的設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況也無(wú)法拆開(kāi)查看，由此本文不作判斷。但對(duì)設(shè)計(jì)、施工單位來(lái)說(shuō)對(duì)此類(lèi)型同一幕墻跨越室內(nèi)室外兩個(gè)空間的情況，應(yīng)對(duì)隔離帶的設(shè)計(jì)及施工重點(diǎn)控制，一旦出現(xiàn)扯皮，節(jié)能效果大打折扣?？蓞⒖紙D28的作法，并在投標(biāo)報(bào)價(jià)中對(duì)承包范圍的歸屬充分考慮。

其它部位改進(jìn)分析3：（針對(duì)圖3、圖4、圖5、圖6的情況）：

設(shè)備層或避難層因設(shè)計(jì)需要多采用百頁(yè)或格柵，由于百頁(yè)后是一個(gè)開(kāi)放空間，對(duì)于上下層的房間來(lái)說(shuō)等同于室外空間，如果要提高相鄰上下兩層房間的舒適度，吊頂及地面均應(yīng)作保溫層包覆，由其是在冬季寒冷地區(qū)。所以在此類(lèi)部位的保溫設(shè)計(jì)可以按以下兩種形式分別考慮：1、整層均為百頁(yè)或格柵外；2、百頁(yè)為獨(dú)立洞口的情形或外立面形式為整個(gè)層間但實(shí)際背面為墻體洞口的：對(duì)于第一種形式百頁(yè)可采用圖28的設(shè)計(jì)方法，其中紅色填充區(qū)表示保溫層，粉色填充區(qū)表示上下兩道防火封修層，同時(shí)兼作保溫層，所以從節(jié)能角度看，不可以?xún)H作一道防火封修層，以保證保溫效果。對(duì)于第二種形式獨(dú)立洞口的百葉設(shè)計(jì)可采用圖29設(shè)計(jì)方法，應(yīng)有至少1米的保溫層延伸段，保溫層延伸段與上下樓層的保溫層連續(xù)。其室內(nèi)側(cè)梁體也應(yīng)加設(shè)保溫層并與吊頂保溫連續(xù)，只有通過(guò)這樣的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)才能保證每個(gè)房間達(dá)標(biāo)。

百頁(yè)保溫墻體節(jié)點(diǎn)示意（圖28）

百頁(yè)保溫墻體節(jié)點(diǎn)示意（圖29）

其它部分改進(jìn)分析4：（針對(duì)圖9、圖10、圖11的情況）：

女兒墻的保溫設(shè)計(jì)（圖30）

結(jié)束語(yǔ)：

當(dāng)幕墻、門(mén)窗節(jié)能更多的成為理論計(jì)算上一排排結(jié)果、模擬圖片，無(wú)法實(shí)實(shí)在在的轉(zhuǎn)化為真正意義上的節(jié)能產(chǎn)品，僅僅作為停留在節(jié)能專(zhuān)項(xiàng)論證、通過(guò)審批立項(xiàng)的會(huì)議桌上完整碼放的文件；我們是否應(yīng)當(dāng)反思如下幾類(lèi)問(wèn)題：1、建設(shè)方有沒(méi)有專(zhuān)業(yè)人員或團(tuán)隊(duì)從源頭進(jìn)行細(xì)節(jié)管控2、監(jiān)理有沒(méi)有起到監(jiān)督作用3、承建方在當(dāng)下的施工模式下，有沒(méi)有存在偷工減料的沖動(dòng)。4、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)水平嚴(yán)重制約產(chǎn)品的最終質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)重新審視熱工計(jì)算模擬對(duì)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的指導(dǎo)意義。

總之，在理論計(jì)算上滿(mǎn)足節(jié)能要求的建筑項(xiàng)目，如果實(shí)際使用效果不盡人意，那么本質(zhì)上就是未按圖施工或由于設(shè)計(jì)水平的缺陷導(dǎo)致的。

文中的一些圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)及收集的信息并作處理，無(wú)任何針對(duì)性，不妥之處，敬請(qǐng)指正。

女兒墻頂是節(jié)能保溫較薄弱的環(huán)節(jié)，很多已完工項(xiàng)目，在女兒墻部分不作保溫，導(dǎo)致保溫層無(wú)法閉合，存在冷橋。導(dǎo)致本樓層的熱工性能變差，舒適度不高。可參考圖30的作法，并在投標(biāo)報(bào)價(jià)中充分考慮。

小結(jié)：1、當(dāng)節(jié)能要求較高時(shí)，玻璃為外墻的建筑，層間不宜采用單層玻璃。從熱工角度看梁頂梁底應(yīng)設(shè)置雙道封修（從防火角度看可于梁底設(shè)置一道封修），且與豎向保溫層連續(xù)無(wú)間斷點(diǎn)；非透光幕墻邊界條件目前缺少定義及操作細(xì)節(jié)，傳導(dǎo)傳熱對(duì)室內(nèi)的結(jié)露有較大的影響，應(yīng)從完善規(guī)范層面給予解決。

2、斷熱條的長(zhǎng)度與框的K值相關(guān)，常規(guī)情況下，斷熱條的長(zhǎng)度越長(zhǎng)框的K值越低，但當(dāng)長(zhǎng)度達(dá)到一定限值時(shí)，K值變化不明顯，寒冷地區(qū)不宜采用薄形隔熱墊隔熱。

3、軟件模擬是按理論邊界條件進(jìn)行的，對(duì)單元幕墻來(lái)說(shuō)，因?yàn)樾筒拈_(kāi)孔，橫滑芯傳導(dǎo)、縫隙導(dǎo)致的的熱量損失都未考慮在內(nèi)，所以理論計(jì)算結(jié)果應(yīng)留有一定的余量。

4、設(shè)備層及女兒墻的保溫層在任何位置都應(yīng)當(dāng)是連續(xù)布置的。

注重細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)提升幕墻節(jié)能效果

責(zé)任編輯：符媛