某工程玻璃幕墙节能专项方案.docx

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某工程玻璃幕墙节能专项方案

X市XXXX工程幕墙工程I标段

节

能

专

项

施

工

方

案

专业分包：

编制人：

编制日期：

目录

目录2

第一节、编制依据3

第二节、工程概况3

第三节、建筑幕墙节能施工4

一、玻璃幕墙材料的选用5

二、玻璃幕墙的节能技术6

三、建筑节能质量验收规定7

第四节、幕墙热工性能计算9

一、计算基本条件：

9

二、基本计算参数：

12

三、幕墙计算单元的传热系数计算：

12

四、太阳能透射比及遮阳系数计算：

19

五、可见光投射比计算τt20

六、结露计算：

21

第五节、施工注意事项及质量标准23

一、注意事项23

二、本工程执行的质量标准23

第六节、成品保护措施23

一、地面成品保护24

二、幕墙、门窗墙面成品的保护24

三、玻璃成品保护24

第一节、编制依据

（1）、《XXXX工程幕墙施工图》

（2）、《XXXX工程幕墙施组织设计》

（3）、《民用建筑节能管理规定》

（4）、《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-2007

（5）、《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95

（6）、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001

（7）、《民用建筑热工设计规范》GB50176-93

（8）、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005

（9）、《公共建筑节能设计标准》DBJ01-621-2005

（10）、《居住建筑节能设计标准》DBJ01-602-2004

（11）、《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003

（12）、《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》（送审稿）

（13）、《建筑门窗幕墙热工计算及分析系统（W-Energy3.0）》

（14）、《绿色建筑评价标准》GB/50378-2006

第二节、工程概况

X市XXXX工程位于X市XX区XXX西北的X湾填海区16号地块，北侧为Y路，东侧为XX路，南侧为YY，西侧为政府预留用地及以后的X路。

总用地面积约19.2万㎡，总建筑面积约35.2万㎡。

本幕墙工程属于XXXX工程幕墙工程Ⅲ标段，建筑物高30m,层高为7层，工程内容包括：

住院楼ABC及其通往门诊医技楼的连廊、高压氧仓、垃圾转运站的玻璃幕墙和铝板幕墙、铝合金门窗、玻璃阳台栏板工程、下沉广场的室外栏杆和石材幕墙程等；78000㎡。

气候分区：

夏热冬暖地区

工程所在城市：

X

传热系数限值：

≤3.00（W/m2.K）

遮阳系数限值（东、南、西向）：

≤0.40

遮阳系数限值（北向）：

≤0.40

第三节、建筑幕墙节能施工

玻璃幕墙可以减少传统混凝土外墙大量的钢筋、混凝土使用量，对于减少高耗能建材使用所达到的节约能源、资源有很大的帮助；但玻璃幕墙作为建筑外围护结构，其保温、隔热性能均远不及传统墙体，是传统墙体热损失的5～6倍。

幕墙的能耗约占整个建筑能耗的40％左右，故幕墙节能在我国公共建筑设计节能中有极其重要的地位。

X属于夏热冬暖地区，对于夏热冬暖地区，夏季阳光辐射强烈，是夏季制冷能耗主要根源，因此《公共建筑节能设计标准》（GB50189）中对透明玻璃的遮阳有明确要求。

幕墙施工工艺流程：

幕墙安装工艺流程控制图

本项目工程的节能施工技术主要运用以下三个方面：

一、玻璃幕墙材料的选用

1.玻璃幕墙的节能技术

透明幕墙，顾名思义即采用玻璃或其它透明材料的幕墙。

主要包括传统单层的玻璃幕墙。

玻璃幕墙耍同时满足冬季保温和夏季防热、隔热的需要。

目前对其节能的研究主要集中在传热过程的研究、传热过程与建筑运行模式结合的研究以及全生命周期分析等三个方面。

传统玻璃幕墙是由普通平板玻璃（或浮法玻璃）形成的单层玻璃幕墙。

普通平板玻璃（或浮法玻璃）对可见光和长波辐射的反射有限。

在夏热冬冷地区，由于玻璃的通透性，夏日阳光直射到室内，产生温室效应，造成室内过热，增加空调能耗。

为了解决这样的问题，本工程玻璃选用了中空LOW-E镀镆玻璃并在安装时增强其密封性，能有很好的隔热效果。

本工程幕墙所有外立面接缝都用硅酮密封胶根据雨幕原理进行现场湿密封,不但密封效果最为可靠,硅酮密封胶还具有相当大的变形适应能力,确保密封胶在变形拉伸过程中仍能与材料粘接紧密,保证密封效果.开启部分利用等压原理设置等压腔,并采用双道干密封技术,空气在等压状态下难以进行渗透,确保幕墙的空气渗透性能满足使用要求.本工程的铝型材均采用国产优质铝合金型材，玻璃与铝材之间用具有隔热功能的结构胶粘接，金属材料之间均设有具有隔热、防腐、降噪功能的胶条或者垫条。

本工程选用的优质硅酮密封胶以及三元乙丙橡胶制作的密封胶条,使幕墙具有较好的密闭隔热节能作用,抗老化性能也很强.确保幕墙密封性满足节能密封要求。

满足X市公共建筑节能设计审查的总体要求。

2．减少玻璃幕墙的使用

面积玻璃幕墙使用面积的减少，在夏日可降低热透射量，使室内不至于过热，降低空调的能耗；冬季则可减少热交换量，从而降低由于玻璃的保温性能差造成的热损失。

目前在幕墙的设计使用当中，为了追求立面上的效果，减少幕墙的使用面积并不是一个好的选择。

3．选择合理的玻璃幕墙材料

由于玻璃表面换热性强，热透射率高所产生的室内温度过高，除了减少玻璃幕墙的使用面积和幕墙建筑方位的设计外，还可以选择合理的玻璃幕墙材料。

太阳辐射的特点是：

可见光波长短（380≤λ≤780nm），热量小；红外线波长长（λ>780nm），热量大。

所以玻璃材料应尽量让短波可见光透射而让长波辐射热反射出去，这样在减少夏季空调负荷的同时又不至于降低采光效率。

本工程使用的中空Low-E玻璃，可直接反射远红外热辐射（反射率可达80％～95％），阻挡玻璃吸热升温后以辐射形式从膜面向外散热。

也可获得最高80％以上的可见光透过率，同普通玻璃差不多。

还可以采用断热桥型材等高热阻材料应用技术，其隔热保温措施原理比较简单，使玻璃幕墙结构的传热系数大大降低。

本工程大部分全部采用Low中空钢化玻璃，,传热系数保证2.5W/m2.k以下，保证遮阳系数要求为0.5以下。

降低光影响，避免了眩光的产生；内片采用透明清玻璃，透光率高，表面平整；层间梁处因为结构梁，无内视效果要求，故采用彩釉中空钢化玻璃，因其后有结构梁，也能保证其节能效果。

本工程选用的优质硅酮密封胶以及三元乙丙橡胶制作的密封胶条,使幕墙具有较好的密闭隔热节能作用,抗老化性能也很强.确保幕墙密封性满足节能密封要求，确保交付业主一个节能环保的幕墙。

4．玻璃幕墙热工系数

玻璃幕墙名称

窗传热系数（W/m².k）

窗遮阳系数

可见比透射比

普通铝合金幕墙+Low-E中空玻璃

2.5

0.36

0.4

二、玻璃幕墙的节能技术

众所周知，热传递的三种方式是；传导、对流和辐射。

因此所有门窗幕墙的节能技术都是围绕怎样克制这三种热传递方式。

根据《建筑气候区划标准》GB50178中关于建筑保温和建筑隔热的解释：

建筑保温：

指为减少冬季通过房屋围护结构向外散失热量，并保证围护结构薄弱部位内表面温度不致过低而采取的建筑构造措施。

建筑隔热：

指为减少夏季由太阳辐射和室外空气形成的热作用，通过房屋围护结构传入室内，防止围护结构内表面温度不致过高而采取的建筑构造措施。

建筑外围护结构的节能是通过具体的保温和隔热技术实现的，其核心目标就是减少热量的传递。

而外围护结构节能技术的主要衡量指标是：

传热系数和遮阳系数。

其中传热系数K值（国外称U值）是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1K时，单位时问内通过单位面积的传热量，单位为W／（ITI·K）。

遮阳系数S是指实际通过窗玻璃的太阳辐射得热，与透过3mm厚透明玻璃的太阳辐射得热之比值。

传热系数描述的是因温差而产生的热传递，作用机理是传导和对流，组成要素是玻璃、框和玻璃间隔条。

遮阳系数描述的是太阳辐射产生的热传递，作用机理是辐射，组成要素只与玻璃有关。

整窗的U值与三个因素有关：

玻璃、型材和玻璃周边。

三、建筑节能质量验收规定

1.建筑节能施工质量验收应符合下列规定：

建筑节能工程分部工程，子分部、分项工程的划分见下表。

序号

子分部工程

分项工程

1

墙体

主体结构基层；保温材料；饰面层。

2

幕墙

主体结构基层；隔热材料；保温材料；幕墙玻璃；幕墙铝板；遮阳设施。

3

门窗

门；窗；玻璃；遮阳设施。

4

屋面

基层；保温隔热层；保护层；防水层；面层。

5

地面

基层；保温隔热层；隔离层；保护层；防水层；面层。

6

采暖

散热器；设备、阀门与仪表；保温材料；热力入口装置；调试。

7

通风与空气调节

风机、空气调节设备；空调末端设备；阀门与仪表；绝热材料；调试。

2.建筑节能子分部、分项工程和检验批按照下列规定划分和验收：

（1）、建筑节能分部工程的子分部、分项工程和检验批划分，应与《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300和各专业工程施工质量验收规范规定一致。

（2）、当建筑节能验收内容包含在相关分部工程时，应按已划分的子分部、分项工程和检验批进行验收，验收时应对有关节能的项目独立验收，做出节能项目验收记录并单独组卷。

（3）、当建筑节能验收内容未包含在相关分部工程时，应按建筑节能分部进行验收。

（4）、建筑节能工程的各检验批，其合格质量应符合下列规定：

1）、各检验批应按主控项目和一般项目验收；

2）、主控项目应全部合格；

3）、一般项目应合格，当采用计数检验时，应有90％以上的检查点合格，且其余检查点不得有严重缺陷；

4）、各检验批应具有完整的施工操作依据和质量验收记录。

（5）、建筑节能工程的分项工程质量验收合格应符合下列规定：

1）、分项工程所含的检验批均应符合合格质量的规定。

2）、分项工程所含的检验批的质量验收记录应完整。

（6）、质量控制资料应完整，质量控制资料主要包括：

1）、图纸会审记录、设计变更通知书和竣工图；

2）、主要材料、设备、成品、半成品和仪器、仪表的出厂合格证明及进场检（试）验、复报告；

3）、隐蔽工程检查验收记录；

4）、设备、管道系统检验记录；

5）、系统无生产负荷联合试运转与调试记录；

6）、分部、子分部工程质量验收记录；

7）、观感质量综合检查记录；

8）、建筑节能性能现场检验的围护结构节能性能检验和系统功能检验报告。

（7）、建筑节能工程分部、子分部工程质量验收，应在各相关分项工程验收合格的基础上进行。

（8）、应对主要材料、设备有关节能的技术性能，以及有代表性的房间或部位和系统功能的建筑节能性能进行见证抽样现场检验。

另外，主要材料和设备有关节能的技术性能见证抽样检测结果应符合有关规定；

建筑工程完工后，应抽取有代表性的房间或部位，对建筑节能性能中围护结构节能性能进行见证抽样现场检验，并出具检验报告或评价报告。

建筑设备工程完工后，应抽取有代表性的系统或部位，应对建筑节能性能中系统功能进行见证抽样现场检验，并出具检验报告或评价报告。

（9）、观感质量验收应合格。

3.单位工程竣工验收前，应进行建筑节能分部工程的专项验收并达到合格。

对建筑节能施工质量验收不合格的建筑工程，不得进行竣工验收。

第四节、幕墙热工性能计算

一、计算基本条件：

1.计算实际工程所用的建筑门窗和玻璃幕墙热工性能所采用的边界条件应符合相应的建筑设计或节能设计标准。

2.设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时，所采用的环境边界条件应统一采用规定的计算条件。

3.以下计算条件可供参考：

（1）各种情况下都应选用下列光谱：

S（λ）：

标准太阳辐射光谱函数（ISO9845-1）；

D（λ）：

标准光源（CIED65，ISO10526）光谱函数；

R（λ）：

视见函数（ISO/CIE10527）。

（2）冬季计算标准条件应为：

室内环境温度Tin=20℃

室外环境温度Tout=0℃

内表面对流换热系数hc,in=3.6W/m2.K

外表面对流换热系数hc,out=20W/m2.K

太阳辐射照度Is=300W/m2

（3）夏季计算标准条件应为：

室内环境温度Tin=25℃

室外环境温度Tout=30℃

外表面对流换热系数hc,in=2.5W/m2.K

外表面对流换热系数hc,out=16W/m2.K

室外平均辐射温度Trm=Tout

太阳辐射照度Is=500W/m2

（4）计算传热系数应采用冬季计算标准条件，并取Is=0W/m2。

（5）计算遮阳系数、太阳能总透射比应采用夏季计算标准条件，并取Tout=25℃。

（6）抗结露性能计算的标准边界条件应为：

室内环境温度Tin=20℃

室外环境温度Tout=-20℃或Tout=-30℃

室内相对湿度RH=30%或RH=50%或RH=70%

室外风速V=4m/s

（7）计算框的太阳能总透射比gf应使用下列边界条件：

qin=α·Is

qin通过框传向室内的净热流（W/m2）；

α框表面太阳辐射吸收系数；

Is太阳辐射照度=500W/m2。

4.设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时，门窗框或幕墙框与墙的连接界面应作为绝热边界条件处理。

5.《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005有关规定：

（1）各城市的建筑气候分区应按表4.2.1确定。

表4.2.1-1主要城市所处气候分区

气候分区

代表性城市

严寒地区A区

海伦、博克图、伊春、呼玛、海拉尔、满洲里、齐齐哈尔、富锦、哈尔滨、牡丹江、克拉玛依、佳木斯、安达

严寒地区B区

长春、乌鲁木齐、延吉、通辽、通化、四平、呼和浩特、抚顺、大柴旦、沈阳、大同、本溪、阜新、哈密、鞍山、张家口、

酒泉、伊宁、吐鲁番、西宁、银川、丹东

寒冷地区

兰州、太原、唐山、阿坝、喀什、北京、天津、大连、阳泉、

平凉、石家庄、德州、晋城、天水、西安、拉萨、康定、济南、青岛、安阳、郑州、洛阳、宝鸡、徐州

夏热冬冷地区

南京、蚌埠、盐城、南通、合肥、安庆、九江、武汉、黄石、岳阳、汉中、安康、上海、杭州、宁波、宜昌、长沙、南昌、株洲、零陵、赣州、韶关、桂林、重庆、达县、万州、涪陵、南充、宜宾、成都、贵阳、遵义、凯里、绵阳

夏热冬暖地区

福州、莆田、龙岩、梅州、兴宁、英德、河池、柳州、贺州、泉州、厦门、X、X、湛江、汕头、海口、南宁、北海、梧州

（2）根据建筑所处城市的建筑气候分区，本工程属于夏热冬暖地区，其围护结构的热工性能应分别符合表4.2.2-1、4.2.2-2的规定，其中外墙的传热系数为包括结构性热桥在内的平均值Km。

表4.2.2-1夏热冬暖地区围护结构传热系数和遮阳系数限值

围护结构部位

传热系数KW/（m2·K）

屋面

≤0.90

外墙（包括非透明幕墙）

≤1.5

底面接触室外空气的架空或外挑楼板

≤1.5

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

≤6.5

—

0.2＜窗墙面积比≤0.3

≤4.7

≤0.50/0.60

0.3＜窗墙面积比≤0.4

≤3.5

≤0.45/0.55

0.4＜窗墙面积比≤0.5

≤3.0

≤0.40/0.50

0.5＜窗墙面积比≤0.7

≤3.0

≤0.35/0.45

屋顶透明部分

≤3.5

≤0.35

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。

表4.2.2-2不同气候区地面和地下室外墙热阻限值

气候分区

围护结构部位

热阻R（m2·K）/W

严寒地区A区

地面:

周边地面

非周边地面

2.0

1.8

采暖地下室外墙（与土壤接触的墙）

2.0

严寒地区B区

地面:

周边地面

非周边地面

2.0

1.8

采暖地下室外墙（与土壤接触的墙）

1.8

寒冷地区

地面:

周边地面

非周边地面

1.5

采暖、空调地下室外墙（与土壤接触的墙）

1.5

夏热冬冷地区

地面

1.2

地下室外墙（与土壤接触的墙）

1.2

夏热冬暖地区

地面

1.0

地下室外墙（与土壤接触的墙）

1.0

注：

周边地面系指距外墙内表面2米以内的地面；

地面热阻系指建筑基础持力层以上各层材料的热阻之和；

地下室外墙热阻系指土壤以内各层材料的热阻之和。

（3）外墙与屋面的热桥部位的内表面温度不应低于室内空气露点温度。

二、基本计算参数：

本计算为幕墙系统的热工性能计算。

1.幕墙计算单元的有关参数

总宽：

W=3000mm

总高：

H=3800mm

幕墙计算单元的总面积：

At=W×H=11.4m2

幕墙计算单元的玻璃总面积：

Ag=9.64m2

幕墙计算单元的框总面积：

Af=1.76m2

幕墙计算单元的玻璃区域周长：

lψ=30.200m

三、幕墙计算单元的传热系数计算：

1.框的传热系数Uf

框的传热系数Uf：

可以通过输入数据，用二维有限单元法进行数字计算，得到窗框的传热系数。

在没有详细的计算结果可以应用时，可以应用按以下方法得到窗框的传热系数。

本系统中给出的所有的数值全部是窗垂直安装的情况。

传热系数的数值包括了外框面积的影响。

计算传热系数的数值时取内表面换热系数hin=8.0W/m2·K和外表面换热系数hout=23W/m2·K。

本工程玻璃幕墙窗框为金属窗框：

框的传热系数Uf的数值可以通过下列程序获得：

对具有断桥的金属框，Uf0的数值从图E.0.2-3中粗线中选取；

图E.0.2-3带热断桥的金属窗框的传热系数值

金属窗框Rf的热阻通过下式获得：

（E.0.2-1）

金属窗框Uf的传热系数公式为：

（E.0.2-2）

图E.0.2-4截面类型1（采用导热系数低于0.3W/m.K的隔热条）

式中：

Ad.i,Ad,e,Af,i,Af,e——窗各部件面积，m2；其定义如图E.0.2-5所示。

图E.0.2-5窗各部件面积划分示意图

hi——窗框的内表面换热系数，W/m2K；

he——窗框的外表面换热系数，W/m2K；

Rf——窗框截面的热阻（隔热条的导热系数为0.2～0.3W/m.K），m2K/W。

d——热断桥对应的铝合金截面之间的最小距离；

bj——热断桥j的宽度；

bf——窗框的宽度（

）。

图E.0.2-6截面类型2（采用导热系数低于0.2W/m.K的泡沫材料）

其中：

d——热断桥对应的铝合金截面之间的最小距离；

bj——热断桥的宽度j;

bf——窗框的宽度（

）。

框的传热系数:

Uf=4.81W/m2.K

2.框与玻璃结合处的线传热系数ψ

窗框与玻璃结合处的线传热系数ψ：

窗框与玻璃结合处的线传热系数ψ，主要描述了在窗框、玻璃和间隔层之间交互作用下附加的热传递，线性热传递传热系数ψ主要受间隔层材料传导率的影响。

在没有精确计算的情况下，可采用表E.0.3估算窗框与玻璃结合处的线传热系数ψ：

表E.0.3铝合金、钢（不包括不锈钢）中空玻璃的线传热系数ψ

窗框材料

双层或者三层

未镀膜

充气或者不充气中空玻璃

ψ（W/m.K）

双层Low-E镀膜

三层采用两片Low-E镀膜

充气或者不充气中空玻璃

ψ（W/m.K）

带热断桥的金属窗框

0.06

0.08

注：

这些值用来计算低辐射的中空玻璃窗，Ug=1.3W/（m2.K），以及更低传热系数的中空玻璃。

线传热系数ψg=0.02W/m.K

3.玻璃的传热系数Ug

玻璃传热系数计算方法

1.1基本公式

（1）一般原理

本方法是以下列公式为计算基础的：

（1）

式中

——玻璃的外表换热系数；

——玻璃的内表换热系数；

——多层玻璃系统导热系数；

多层玻璃系统导热系数按下式计算：

（2）

式中

——气体空隙的导热率；

——空气层的数量；

——材料层的数量；

——每一个材料层的厚度；

——每一个材料层的热阻；

空气间隙的导热率按下式计算：

（3）

式中

——辐射导热系数；

——气体的导热系数（包括传导和对流）。

（2）辐射导热系数

辐射导热系数

由下式给出：

　　　（4）

式中

——斯蒂芬－波尔兹曼常数：

和

——在间隙层中的玻璃界面平均绝对温度

下的校正发射率。

（3）气体导热系数

气体导热系数

由下式给出：

（5）

式中

——气体层的厚度，m；

——气体导热率，W/（mK）；

是努塞特准数，由下式给出：

（6）

式中

——一个常数；

——格拉斯霍夫准数；

——普兰特准数；

——幂指数。

如果

，则取1。

格拉斯霍夫准数由下式计算：

（7）

普兰特准数按下式计算：

（8）

式中

——玻璃两侧的温度差，K；

P——气体密度，

；

——气体的动态粘度，

；

——气体的比热，J/（kgK）,

——气体平均温度，K。

对于垂直空间，其中A＝0.035,n=0.38；水平情况：

A=0.16,n=0.28;倾斜45度：

A=0.10,n=0.31.

本工程中，玻璃系统的计算过程

选择玻璃类型：

中空玻璃

计算模型如下所示：

玻璃采用6.0+9.00A+6.0中空玻璃

（1）、计算玻璃系统的总热阻Rsum

①第一块玻璃的热阻计算过程

玻璃厚度=6.00mm

玻璃导热系数=1.00W/m.k

玻璃校正发射率=0.100

Ri=blhd1/bldrxs=0.00600/1.0

=0.006m2.K/W

②第一块玻璃与第二块玻璃之间的总热阻计算过程

玻璃厚度=6.0mm

玻璃导热系数=1.00W/m.k

玻璃校正发射率=0.837

气体层厚度=9.00mm

气体密度=1.232kg/m3

气体导热率=2.496*10^-2W/m.k

气体比热=1.008*103J/（kgk）

气体动态粘度=1.761*10-5kg/（ms）

Pr=μc/λ=

=0.71117

Gr=9.81*S3*ΔTρ2/Tmμ2

=4397.64606

Nu=A（Gr*Pr）^n

=0.848

因为Nu<=1,所以Nu的取值为1

hg=Nu*λ/s

=2.080

hr=4σ（1/ε1+1/ε2-1）^-1Tm3

=0.504

hs=hg+hr=2.584

Ra=1/hs=0.386963m2.K/W

Rb=blhd2/bldrxs2

=0.00600m2.K/W

Ri=0.39896m2.K/W

玻璃内表面换热系数取为4.1W/m2.K

玻璃外表面换热系数取为21.0W/m2.K

玻璃传热系数Ug=1/（1/hin+1/hhou+Ri）

Ug=1.45W/m2.K

4.幕墙计算单元的传热系数Ut的计算

Ut=（ΣAg·Ug+ΣAf·Uf+Σlψ·ψ）/At

=（8.68×1.45+1.52