常州大剧院幕墙节能措施说明.docx
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常州大剧院幕墙节能措施说明
常州大剧院
幕墙
保温节能方案
编制:
审核:
批准:
江苏合发集团有限责任公司
常州大剧院项目部
2008年08月
第一部分幕墙节能措施说明
一:
工程概述
本工程为常州大剧院幕墙工程,本工程包括隐框窗玻璃幕墙系统(窗洞、层间)、全玻璃幕墙系统(东、西立面小吊挂全玻)、陶土板幕墙系统(大、小剧场)、隐框弧形玻璃采光穹顶幕墙系统、椭圆形单层铝板屋面幕墙系统等。
二:
幕墙节能设计依据
1幕墙节能设计引用的规范及标准
1)、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
2)、《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-2007
3)、《建筑幕墙》JG3035-1996
4)、《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003
5)、《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001
6)、《民用建筑热工设计标准》GB50176-93
7)、《江苏省民用建筑热环境与节能设计标准》DB32/478-2001
2幕墙设计的基本参数
1)、常州市50年一遇基本风压:
0.40kN/m2;
2)、常州市50年一遇基本雪压:
0.35kN/m2;
3)、地面粗糙度类别:
B类;
4)、抗震设防烈度:
7度;
5)、建筑耐久年限:
50年;
6)、年温差变化:
80摄氏度;
7)、建筑耐火等级:
一级;
8)、建筑防雷等级:
一类;
三:
幕墙节能设计思路
A:
充分理解各部位建筑设计功能要求,针对建筑各不同部位采用合理的节能幕墙设计方案。
B:
幕墙设计构造采用节能环保的材料。
如透明幕墙部位采用Low-E中空玻璃、陶土板等实墙部位幕墙采用50mm挤塑聚苯稀保温板作为其保温背衬、椭圆型屋面铝板下局部采用70mm挤塑聚苯稀保温板作为保温。
C:
按《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005要求,在幕墙节能设计中,区分建筑东西南北各个朝向、透明幕墙、实墙部位幕墙、透明采光顶等不同部位进行节能设计及计算。
D:
常州属于夏热冬冷地区,幕墙节能设计中不光要考虑冬天的保温,同时还应考虑夏季的遮阳,所以透明幕墙的玻璃应选择合理的遮阳系数、必要时考虑室内遮阳措施。
E:
配合建筑设计单位及空调通风施工厂家做好通风百叶的设计及施工。
四:
幕墙节能设计具体措施
1、隐框窗玻璃幕墙采用5(Low-E钢化)+12A+5(钢化)中空钢化低辐射镀膜玻璃,该玻璃对可见光具有良好的透过性的同时能阻挠红外线辐射,其主要功能是减少室内的能量以热辐射的形式向室外散失,保持室内的湿度,降低采暖费用,具有较高的可见光透过率,其通透性与普通玻璃不相上下,用低辐射镀膜玻璃制造的中空玻璃能更有效的提高隔热能力。
2、全玻璃幕墙玻璃采用10+16(氩气)+10(钢化)中空钢化透明玻璃,也能更有效的提高隔热保温能力。
3、陶土板幕墙采用50mm挤塑聚苯稀保温板作为其保温背衬,能很好的阻隔室内外的热交换,起到良好的隔热保温的效果。
(参照上海现代设计节能)
4、隐框弧形玻璃采光穹顶幕墙玻璃采用8+12A+6+1.52PVB+6磨砂中空LOW-E夹胶玻璃,采取该种玻璃也能有效阻断室内外的热传递。
5、椭圆形单层铝板屋面幕墙由于大部分铝板只是装饰钢结构用,但8-1/10轴采用70mm挤塑聚苯稀保温板作为保温。
(3㎜厚铝板+60封闭空气层+70㎜厚挤塑板+150㎜厚砼结构层)
6、单索点式玻璃幕墙、蜂窝铝板挑檐幕墙由于为开放式幕墙,均没有保温隔热的要求。
五:
幕墙节能计算报告
一.设计说明
A.基本资料
工程名称:
常州市大剧院幕墙工程
工程所在地:
常州市
基本风压:
0.40Kpa(n=50)
地震基本设防烈度:
7度(0.10g)
B.热工节能设计指标
按《公共建筑节能设计标准》GB50189——2005常州地区属于夏热冬冷地区,建筑物应满足隔热要求,同时兼顾保温设计,本部分计算对幕墙传热及保温性能进行分析,夏热冬冷地区维护结构传热系数和遮阳系数限值指标如下表,本工程热工设计指标见下表所示:
维护结构
传热系数KW/(m2·K)
屋面
≤0.7
外墙(包括非透明幕墙)
≤1.0
底面接触室外空气的架空或外挑楼板
≤1.0
外窗(包括透明幕墙)
传热系数K
W/(m2·K)
遮阳系数SC(东、南、西向/北向)
单一朝
向外窗
(包括
透明幕
墙)
窗墙面积比≤0.2
≤4.7
—
0.2<窗墙面积比≤0.3
≤3.5
≤0.55/—
0.3<窗墙面积比≤0.4
≤3.0
≤0.50/0.60
0.4<窗墙面积比≤0.5
≤2.8
≤0.45/0.55
0.5<窗墙面积比≤0.7
≤2.5
≤0.40/0.50
屋顶透明部分
≤3.0
≤0.40
注:
有外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数;无外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数。
按招标文件常州地区冬季室外最低温度te=-15.5℃,相对湿度75%。
C.热工节能分析及保温性能等级划分
按GB50189-2005常州地区属于夏热冬冷地区,建筑物应满足保温设计,对幕墙传热及保温性能进行分析。
保温性能等级如下表所示:
性能
分级指标
分级
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
温度性能
K
(W/m2·K)
K≤0.7
0.7 1.25 2.0 D.隔声性能分析及隔声性能等级划分 由于本工程处于市区中心,为了不影响员工办公和休息,消除噪声污染对人们的影响,幕墙应具有一定的隔声要求。 本工程主要幕墙使用玻璃幕墙的计权隔声性能估算大于50dB,本工程隔声性能分别为Ⅰ级。 隔声性能分级如下表所示: 性能 分级指标 分级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 隔声性能 Rw(dB) Rw≥40 40>Rw≥35 35>Rw≥30 30>Rw≥25 E.标准及规范 《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005 《民用建筑热工设计规范》GB50176-93 《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 《江苏省民用建筑热环境与节能设计标准》DB32/478-2001 二.常州大剧院幕墙隔声性能设计计算书 玻璃隔声性能分析计算 基本资料: 主要使用玻璃的配置: 8+12A+6+1.52PVB+6mm中空钢化夹胶LOW-E玻璃 根据质量定律,当频率f=500Hz时对各种玻璃的平均隔声量常采用经验公式估算: 单层玻璃: =13.5LgM+13 夹层玻璃: =13.5LgM+13+ 中空玻璃: =13.5LgM+13+ 式中M━玻璃面密度,5mm玻璃M=12.8kg/m2; 6mm玻璃M=15.4kg/m2;8mm玻璃M=20.5kg/m2; 10mm玻璃M=25.6kg/m2;12mm玻璃M=30.7kg/m2; ━夹层材料附加隔声量;膜厚0.38mm时取4dB; 膜厚0.76mm时取5.5dB;膜厚1.90mm时取7dB; ━中空玻璃空气层附加隔声量,da=6mm时取1dB; da=9mm时取2dB;da=12mm时取2.5dB。 8+12A+6+1.52PVB+6mm中空玻璃的隔声性能估算: =13.5Lg(25.6+20.5+20.5)+13+7=44.62dB 屋面系统的隔音计算。 根据质量定律理论: 隔声量Ro=20lgMo+20lgf-42.2dB,其中: Mo---屋面的单位面积质量(Kg/m2) f---入射声的频率(HZ) 故该项目大剧院在500Hz时的隔声量为: Ro=20lgMo+20lgf-42.2=20lg39.7+20lg500-42.2=43.8 玻璃幕墙的计权隔声量大于50dB满足招标文件要求。 金属屋面幕墙的计权隔声量大于50dB满足招标文件要求。 三.常州大剧院幕墙热工节能设计计算书 第一节、设计依据: 《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005 《民用建筑热工设计规范》GB50176-93 《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 《常州大剧院招标文件》 第二节、分析计算: 1、主楼单一朝向窗墙比计算: 东立面: 采光面积(含透明幕墙): A1=1584.7m2 墙体面积: A=3505.5m2 窗墙比: A1/A=1584.7/3505.5=0.452 南立面: 采光面积(含透明幕墙): A1=469.2m2 墙体面积: A=2143m2 窗墙比 A1/A=469.2/2143=0.22 西立面: 采光面积(含透明幕墙): A1=1372.8m2 墙体面积: A=3408m2 窗墙比 A1/A=1372.8/3408=0.403 北立面: 采光面积(含透明幕墙): A1=260.0m2 墙体面积: A=1296m2 窗墙比 A1/A=260.0/1296=0.201 2、维护结构透明部分幕墙传热系数计算: 2.1、东立面透明部分传热系数计算: 东立面 常州为夏热冬冷地区,按《公共建筑节能设计标准》GB50189——2005及《招标文件》维护结构透明幕墙应选用传热系数K≤2.5W/m2·K, 2.1.1、建筑物维护结构的东立面透明部分传热系数计算: 1、)隐框玻璃幕墙构造: 5+12A+5mm厚浅蓝色中空Low-E玻璃。 中空玻璃分格700×1200mm,横向型材宽度65mm,竖向型材宽度65mm。 玻璃面积: (700-65)×(1200-65)=720725mm2 隔热铝框面积: 700×1200-720725=119275mm2 隔热型材铝框部分传热阻: 冬季: K=2.07W/(m2·K)R0=1/K=0.483m2·K/W 夏季: K=2.07W/(m2·K)R0=1/K=0.483m2·K/W 中空玻璃部分传热系数(生产厂家提供): 冬季: R0=0.559m2·K/WK=1.79W/(m2·K) 夏季: R0=0.529m2·K/WK=1.89W/(m2·K) 幕墙透光部分传热系数: 冬季: R0=(0.559×720725+0.483×119275)/(720725+119275) =0.548m2·K/W K=1/R0=1/0.548=1.825W/(m2·K) 夏季: R0=(0.529×720725+0.483×119275)/(720725+119275) =0.522m2·K/W K=1/R0=1/0.522=1.916W/(m2·K) 东立面朝向平均传热系数约为 冬季: K=1.825W/(m2·K)<2.5W/(m2·K) 夏季: K=1.916W/(m2·K)<2.5W/(m2·K) 东立面透明部分玻璃幕墙平均传热系数满足规范及招标文件要求,玻璃幕墙遮阳系数SC=0.38<0.4。 2.2、南立面透明部分传热系数计算: 常州为夏热冬冷地区,按《公共建筑节能设计标准》GB50189——2005维护结构透明幕墙应选用传热系数K≤2.5W/m2·K。 2.2.1、建筑物维护结构的南立面透明部分幕墙传热系数计算: 1、)隐框玻璃幕墙构造: 5+12A+5mm厚浅蓝色中空Low-E玻璃。 中空玻璃分格700×1200mm,横向型材宽度65mm,竖向型材宽度65mm。 玻璃面积: (700-65)×(1200-65)=720725mm2 隔热铝框面积: 700×1200-720725=119275mm2 隔热型材铝框部分传热阻: 冬季: K=2.07W/(m2·K)R0=1/K=0.483m2·K/W 夏季: K=2.07W/(m2·K)R0=1/K=0.483m2·K/W 中空玻璃部分传热系数(生产厂家提供): 冬季: R0=0.559m2·K/WK=1.79W/(m2·K) 夏季: R0=0.529m2·K/WK=1.89W/(m2·K) 幕墙透光部分传热系数: 冬季: R0=(0.559×720725+0.483×119275)/(720725+119275) =0.548m2·K/W K=1/R0=1/0.548=1.825W/(m2·K) 夏季: R0=(0.529×720725+0.483×119275)/(720725+119275) =0.522m2·K/W K=1/R0=1/0.522=1.916W/(m2·K) 南立面朝向平均传热系数约为 冬季: K=1.825W/(m2·K)<2.5W/(m2·K) 夏季: K=1.916W/(m2·K)<2.5W/(m2·K) 南立面透明玻璃幕墙遮阳系数满足规范要求,玻璃幕墙遮阳系数SC=0.38<0.4。 2.3、西立面透明部分传热系数计算: 常州为夏热冬冷地区,按《公共建筑节能设计标准》GB50189——2005维护结构透明玻璃幕墙应选用传热系数K≤2.5W/m2·K。 2.3.1、建筑物维护结构的西立面透明部分传热系数计算: 1、)隐框玻璃幕墙构造: 5+12A+5mm厚浅蓝色中空Low-E玻璃。 中空玻璃分格700×1200mm,横向型材宽度65mm,竖向型材宽度65mm。 玻璃面积: (700-65)×(1200-65)=720725mm2 隔热铝框面积: 700×1200-720725=119275mm2 隔热型材铝框部分传热阻: 冬季: K=2.07W/(m2·K)R0=1/K=0.483m2·K/W 夏季: K=2.07W/(m2·K)R0=1/K=0.483m2·K/W 中空玻璃部分传热系数(生产厂家提供): 冬季: R0=0.559m2·K/WK=1.79W/(m2·K) 夏季: R0=0.529m2·K/WK=1.89W/(m2·K) 幕墙透光部分传热系数: 冬季: R0=(0.559×720725+0.483×119275)/(720725+119275) =0.548m2·K/W K=1/R0=1/0.548=1.825W/(m2·K) 夏季: R0=(0.529×720725+0.483×119275)/(720725+119275) =0.522m2·K/W K=1/R0=1/0.522=1.916W/(m2·K) 西立面朝向平均传热系数约为 冬季: K=1.825W/(m2·K)<2.5W/(m2·K) 夏季: K=1.916W/(m2·K)<2.5W/(m2·K) 西立面透明部分玻璃幕墙平均传热系数满足规范及招标文件要求,玻璃幕墙遮阳系数SC=0.38<0.4。 2.4、北立面透明部分传热系数计算: 常州为夏热冬冷地区,按《公共建筑节能设计标准》GB50189——2005维护结构透明幕墙应选用传热系数K≤3.0W/m2·K,遮阳系数SC≤0.4的玻璃幕墙。 2.4.1、建筑物维护结构的北立面透明部分传热系数计算: 1、)隐框玻璃幕墙构造: 5+12A+5mm厚浅蓝色中空Low-E玻璃。 中空玻璃分格700×1200mm,横向型材宽度65mm,竖向型材宽度65mm。 玻璃面积: (700-65)×(1200-65)=720725mm2 隔热铝框面积: 700×1200-720725=119275mm2 隔热型材铝框部分传热阻: 冬季: K=2.07W/(m2·K)R0=1/K=0.483m2·K/W 夏季: K=2.07W/(m2·K)R0=1/K=0.483m2·K/W 中空玻璃部分传热系数(生产厂家提供): 冬季: R0=0.559m2·K/WK=1.79W/(m2·K) 夏季: R0=0.529m2·K/WK=1.89W/(m2·K) 幕墙透光部分传热系数: 冬季: R0=(0.559×720725+0.483×119275)/(720725+119275) =0.548m2·K/W K=1/R0=1/0.548=1.825W/(m2·K) 夏季: R0=(0.529×720725+0.483×119275)/(720725+119275) =0.522m2·K/W K=1/R0=1/0.522=1.916W/(m2·K) 北立面朝向平均传热系数约为 冬季: K=1.825W/(m2·K)<3.0W/(m2·K) 夏季: K=1.916W/(m2·K)<3.0W/(m2·K) 北立面透明玻璃幕墙平均传热系数满足规范及招标文件要求。 北立面无外遮阳,透明玻璃幕墙的遮阳系数等于选用玻璃的遮阳系数,则玻璃幕墙的遮阳系数SC=0.38<0.4。 3、维护结构非透明部分幕墙(外墙)传热系数计算 按《公共建筑节能设计标准》GB50189——2005常州地区为夏热冬冷地区,维护结构非透明幕墙应选用平均传热系数K≤1.0W/m2·K的幕墙系统。 2.1、非透光部分传热系数计算: 1、)陶土板幕墙处构造: 30mm厚陶土板、60mm厚封闭空气层、50mm厚挤塑保温板、200mm厚空心砖墙,陶土板幕墙分格尺寸B×H=500×250m, 相关参数: 挤塑保温板导热率: λ=4.2×10-2W/(m·K) 空心砖砌体墙(按最不利因素考虑)导热率: λ=0.58W/(m·K) 室外表面换热系数: he=23.0W/(m2·K) 室内表面换热系数: hi=8.0W/(m2·K) 60mm厚封闭空气层总热阻: R空气=0.18m2·K/W(冬季) 60mm厚封闭空气层总热阻: R空气=0.15m2·K/W(夏季) 陶土板幕墙传热系数: 冬季: R0=0.11+0.18+0.04+50×10-3/4.2×10-2+200×10-3/0.58 =1.865m2·K/W K=1/R0=1/1.865=0.536W/(m2·K)<1.0W/(m2·K) 夏季: R0=0.11+0.15+0.04+50×10-3/4.2×10-2+200×10-3/0.58 =1.835m2·K/W K=1/R0=1/1.835=0.545W/(m2·K)<1.0W/(m2·K) 维护结构非透明幕墙平均传热系数满足规范及招标文件要求 3、维护结构非透明部分屋面传热系数计算 按《公共建筑节能设计标准》GB50189——2005常州地区为夏热冬冷地区,维护结构非透明幕墙应选用平均传热系数K≤0.7W/m2·K的幕墙系统。 1、)铝板屋面处构造: 3mm厚铝板、70mm厚挤塑保温板、200mm厚混凝土板,铝板屋面分格尺寸B×H=2500×1830m, 相关参数: 挤塑保温板导热率: λ=4.2×10-2W/(m·K) 混凝土板(按最不利因素考虑)导热率: λ=1.28W/(m·K) 室外表面换热系数: he=23.0W/(m2·K) 室内表面换热系数: hi=8.0W/(m2·K) 60mm厚封闭空气层总热阻: R空气=0.18m2·K/W(冬季) 60mm厚封闭空气层总热阻: R空气=0.15m2·K/W(夏季) 陶土板幕墙传热系数: 冬季: R0=0.11+0.18+0.04+70×10-3/4.2×10-2+200×10-3/1.28 =2.153m2·K/W K=1/R0=1/2.153=0.464W/(m2·K)<0.7W/(m2·K) 夏季: R0=0.11+0.15+0.04+70×10-3/4.2×10-2+200×10-3/1.28 =2.123m2·K/W K=1/R0=1/2.123=0.471W/(m2·K)<0.7W/(m2·K) 维护结构非透明铝板屋面平均传热系数满足规范及招标文件要求 4、维护结构室内采光屋面传热系数计算 1、隐框弧形玻璃采光屋面构造: 8+12A+6+1.90PVB+6mm厚夹胶中空Low-E玻璃。 玻璃平均分格尺寸2250×1950mm,横向胶缝宽度15mm,竖向胶缝宽度15mm。 玻璃面积: (2250-15)×(1950-15)=3596775mm2 胶缝面积: 1380×2650-3596775=60225mm2 胶缝部分传热阻: 冬季: R0=0.0m2·K/W 夏季: R0=0.0m2·K/W 中空玻璃部分传热系数(生产厂家提供): 冬季: R0=0.5714m2·K/WK=1.75W/(m2·K) 夏季: R0=0.5747m2·K/WK=1.74W/(m2·K) 幕墙透光部分传热系数: 冬季: R0=(0.5714×3596775+0.0×60225)/(3596775+60225) =0.562m2·K/W K=1/R0=1/0.562=1.7794W/(m2·K) 夏季: R0=(0.5747×3596775+0.0×60225)/(3596775+60225) =0.5652m2·K/W K=1/R0=1/0.5652=1.7693W/(m2·K) 采光屋面平均传热系数为 冬季: K=1.7794W/(m2·K)<2.0W/(m2·K) 夏季: K=1.7693W/(m2·K)<2.0W/(m2·K) 室内采光屋面平均传热系数满足招标文件要求 4、玻璃防结露分析计算 4.1、常州地区围护结构的最小总热阻计算如下: 计算式: 式中: ----围护结构最小总热阻,m2·K/W; ------冬季室内计算温度,0C; =200C -------围护结构冬季室外最低温度,0C; -15.50C --------温差修正系数; =1.0 --------室内空气与围护结构内表面之间的允许温差,0C; =7.0 --------围护结构内表面换热阻,m2·K/W =0.11 计算结果: =0.558m2·K/W 4.2玻璃幕墙热传导系数计算: 玻璃5+12A+5mm的热传导系数冬季晚上为1.72W/m2·K 计算式: 式中: ----幕墙最大热传导系数,W/m2·K; ----围护结构最小总热阻,m2·K/W; 效核: =2.19> -----生产厂家提供的材料热传导系数,取1.72W/m2·K 结论: 设计的保温性能满足要求。 4.3幕墙玻璃结露计算: 按《玻璃幕墙工程技术规范应用手册》中玻璃表面结露线图: 室内设计温度Qi=200C 相对湿度75% 通过作图得出露点为13.00C 温差计算: 式中: ------室内空气与围护结构内表面之间的温差,0C ----围护结构总热阻,取1/1.72m2·K/W ------冬季室内计算温度,0C; =200C -------围护结构冬季室外计算温度,0C; -15.50C --------温差修正系数; =1.0 --------围护结构内表面换热阻,m2·K/W =0.11 计算结果: =6.720C 玻璃内表面温度: =200C-6.720C=13.280C>130C 结论: 玻璃内表面不结露,幕墙保温、结露满足要求。 4.4幕墙玻璃结露时室外最
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