3.各幕墙方案热工性能模拟
3.1主要评估幕墙类型
本文以幕墙方案设计方案为基础,评价其中主要外立面使用的幕墙类型,不透光大理石内板幕墙,因此按照墙面处理。
图2:幕墙方案
3.2分析方案
对于幕墙热工性能的模拟基于幕墙节点图,利用LBNL的WINDOW作为模拟工具对其热工性能、光学性能进行模拟。由于幕墙方案设计中对所有幕墙类型要求的热工参数一样,对于进一步比较不同方案对于能耗的影响无法提供辨识度,因而为了进一步分析不同幕墙方案的对于负荷和能耗的影响,本文采用具有大量国际知名玻璃品牌数据库支持的WINDOW作为分析工具,根据幕墙顾问的建议品牌选择数据库中的产品以细化不同类型幕墙的热工表现。
对于窗框的热工参数简化采用WINDOW提供的标准断热窗框传热系数,由于主要分析方案的窗框宽度相近,断热方法相同,占外立面面积比例小,因此选用普通型材窗框传热系数5W/m2*K作为每一种幕墙类型的窗框传热系数。
3.3边界条件
选取国际通用的美国门窗热效评级委员会NRFC100-2004为模拟边界条件(LEED能耗模拟标准ASHRAE认可):
传热系数计算条件:
•室内环境计算温度:Tin=21℃;
•室外环境计算温度:Tout=-18℃;
•外表面对流换热系数:he=26W/(m2•K);
•室外平均辐射温度:Trm=Tout
•直接太阳辐射照度:Is=0W/m2;
遮阳系数计算条件:
•室内环境计算温度:Tin=24℃;
•室外环境计算温度:Tout=-32℃;
•外表面对流换热系数:he=15W/(m2•K);
•室外平均辐射温度:Trm=Tout
•直接太阳辐射照度:Is=783W/m2;
3.4各类型幕墙热工模拟小结
表2:热工参数对照表
(1)单从热工性能考虑,A方案和B方案遮阳和保温性能综合最好;D、E方案由于用于屋顶水平面(太阳辐射接受最大),因而采用遮阳系数最好(但透光率较低)的玻璃是合适的;参考幕墙方案各幕墙类型面积表可见综合热工性能最好的A方案和B方案面积最大,因而符合本项目设计初衷。
(2)A方案: 主要用于高层和低层外立面,因而遮阳系数和保温综合要求较高。该方案传热系数好于ASHRAE基准和国标,遮阳系数略大于ASHRAE基准要求,但幕墙方案配合了垂直外遮阳,可以提高该方案的遮阳性。
(3)B方案:主要用于低层外立面,配有大理石背板及空气层,因而参考基准的墙体传热系数保温性能很好,完全阻隔辐射得热部分。
(4)C方案:天庭外部幕墙,由于其位置内凹,周围形体会提供自遮阳,综合遮阳效果将在下节负荷分析部分体现。
(5)D、E方案:用于天庭屋顶,使用面积最小,顶部太阳辐射强度大,因而水平部分幕墙需要遮阳性能好,本方案已有体现。
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