关于玻璃幕墙空调负荷计算的讨论

何宗良

摘 要：基于玻璃幕墙试验测定的热工参数与实际的热工参数存在很大的差异，本文从玻璃幕墙热工参数的测定、空调负荷计算中玻璃幕墙的热工参数、两者玻璃幕墙热工参数的比较等方面展开分析，并得结论与改进。

关键词：玻璃幕墙；热工参数；差异；改进

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

0 引言

随着现代建筑技术的发展和人们生活的进步，各式各样的现代建筑大量涌现。然而在这些新颖的建筑形式中，玻璃幕墙的应用日益普遍。在建筑节能设计中，玻璃幕墙的节能是重点，而对于空调的负荷计算，玻璃幕墙热工参数的取值是否合适是空调节能设计的基础之一。实际工程中，空调负荷计算的常用方法是冷负荷系数法，运用该方法计算玻璃幕墙围护结构时，涉及到玻璃幕墙的热工参数主要有：传热系数、遮阳系数和可见光投射比。

1 空调负荷计算中玻璃幕墙的热工参数

在空调工程設计中，负荷计算对冷热源设备、循环设备和空调末端设备的选型起着决定性的作用。对运用玻璃幕墙围护结构的建筑空调负荷中，玻璃幕墙的负荷在总的负荷中占有很大的比例，特别是在夏热冬冷、夏热冬暖地区，玻璃幕墙的空调负荷能占到总负荷的30-40%。目前工程中玻璃幕墙负荷常用的方法是冷负荷系数法，主要包括两部分：温差形成的传热冷负荷；日照形成的辐射冷负荷。

2 玻璃幕墙温差传热冷负荷

在室内外温差作用下，通过玻璃幕墙传热形成的冷负荷计算空调冷负荷时，玻璃幕墙的热工参数运用到了传热系数和遮阳系数两个参数。从上述计算理论和过程中，我们可以知道玻璃幕墙的传热系数表征了温差传热形成的负荷，其中包括导热和对流换热两部分内容，没有考虑辐射得热的影响。玻璃幕墙的遮阳系数表征了日照得热形成的负荷，主要是辐射传热部分。

3 两者玻璃幕墙热工参数的比较

按照测试标准《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151-2008和《建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关玻璃窗参数的测定》GB/T2680-94，在玻璃幕墙热工参数的测定过程中，所得到的传热系数包含导热传热、对流换热与辐射换热三部分内容，遮阳系数只考虑了日照辐射的因素。在玻璃幕墙的空调负荷计算中，理论上所运用的传热系数表征的含义只包括导热传热和对流换热两部分内容，不考虑辐射传热这个因素；遮阳系数考虑的是日照辐射的影响，即辐射换热部分。然而在实际工程设计中，玻璃幕墙空调负荷计算所选取的传热系数是由测试标准得到传热系数，与理论所需要传热系数的含义有差异。因此玻璃幕墙的空调负荷计算结果会与实际的负荷有所差异，会影响空调设备的选型。特别是玻璃幕墙面积较大的房间，由冷负荷系数法计算出来的空调负荷与实际负荷会有很大的差异。

在现代的节能工程验收中，需要对玻璃幕墙进行热工参数的检验，所测出来的传热系数显然与设计计算中选用的传热系数在意义和数值上有很大的差异，特别对于节能玻璃幕墙影响更大。

在空调负荷计算中，玻璃幕墙的传热系数应包含导热传热和对流换热，而遮阳系数包含辐射换热。从传热机理上来分析，传热系数的计算如果不考虑太阳辐射因素，即不考虑辐射热阻，相同厚度的玻璃幕墙，中透型Low-e与透明型的传热系数应该相等或者相差很小。因为玻璃幕墙采用Low-e镀膜后，对太阳能的透射比有很大影响，进而使玻璃幕墙的遮阳系数发生很大的变化，但对导热热阻的影响很小，由公式可得到中透型Low-e玻璃幕墙的传热系数和透明型的基本相近，遮阳系数应比透明型小的多，这说明玻璃幕墙镀膜后只影响空调负荷计算中的日照辐射得热，而对温差传热得热影响很小。但是从表1我们看到相同厚度的玻璃幕墙中，中透型Low-e与透明型的传热系数有很大的差异。按照现行玻璃幕墙测定方法给出的传热系数，玻璃幕墙镀膜后不但影响了辐射冷负荷，而且也温差传热冷负荷的影响也很大，这与空调负荷计算的理论是不相吻合的。

在玻璃幕墙的实际工程设计中，空调负荷计算所选取的传热系数是由测试标准得出来的，比负荷计算机理所需要的传热系数要小，其原因主要是重复考虑了玻璃幕墙遮阳对辐射换热的影响。特别对于玻璃幕墙面积较大、空间较高的公共建筑，设计计算的空调负荷会远远小于实际负荷，进而影响人们热湿度的要求。

4 结论与改进

4.1 结论

通过上述的比较分析，我们可以得出结论：由测试标准测定得出的玻璃幕墙的传热系数包含了导热传热、对流换热和辐射换热三部分的内容，而且玻璃幕墙在镀膜后的传热系数会减小。而在玻璃幕墙空调负荷计算中所需要的传热系数应只包括导热传热和对流换热两部分，两者的含义与数值均不相同。设计计算时选取的传热系数由于考虑了辐射热阻的影响，明显低于设计所需要的传热系数，因此设计计算的空调负荷会小于建筑的实际负荷。

4.2 玻璃幕墙空调负荷计算的改进

为更准确的计算出玻璃幕墙房间的空调负荷，笔者以为采用谐波反应法更为合适。室外空气综合温度下形成的空调冷负荷有两个过程：一是室外综合温度作用下形成的室内得热量；二是室内得热经过围护结构和室内设施的吸热、放热，最后形成冷负荷的过程。当室外温度作用于围护结构外表面时，内表面温度和热流将产生衰减和延迟，而辐射部分则经室内的一系列变化形成冷负荷，该负荷有衰减和延迟。因此衰减度和延迟时间是谐波反应法的两个重要参数，它们与材料的热阻和蓄热系数有关。

参考文献：

[1]建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程[S].JGJ/T151-2008.

[2]建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关玻璃窗参数的测定[S].GB/T2680-94.

[3]杨世铭，陶文铨.传热学[J].第四版，2006（08）.

[4]陆亚俊，马最良，邹平华.暖通空调[J].第二版，2007（11）.

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