学习《公共建筑节能设计标准》(A)精讲

学习《公共建筑节能设计标准》（A）《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005（2005年4月4日发布、2005年7月1日实施，GB50189-93同时废止）适用于新建、改建和扩建公共建筑节能设计。5月24日中国幕墙网转载‘建筑装饰网’文章《外窗及玻璃幕墙设计建造必须达标》，文中称：“日前从建设部获悉，《公共建筑节能设计标准》将从7月份开始实施，这一标准对新建公共建筑的节能性能提出了明确的要求。其中公共建筑外窗开启面积不小于30%，玻璃幕墙最多只能占到墙面的70%。”我看到这篇文章后，向中国幕墙网刘万奇先生提出以下意见：“《外窗及玻璃幕墙设计建造必须达标》文中所讲‘玻璃幕墙最多只能占到墙面的70%’在GB50189-2005中无此规定，是撰写人假借报导《公共建筑节能设计标准》宣传自己的观点，会在读者引起混乱，建议中国幕墙网发表准确宣贯《公共建筑节能设计标准》文章，以利《公共建筑节能设计标准》贯彻。”《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005第2.0.1条指出：“透明幕墙为可见光可射入室内的幕墙。”条文说明第2.0.1条指出：“在本标准中，设置在常规的墙体外侧的玻璃幕墙不作为透明幕墙处理。”第4.2.4条指出：“某个立面即使采用全玻璃幕墙，扣除各层楼板以及楼板下面梁的面积（楼板和梁与幕墙之间的间隙必须放置保温隔热材料），窗墙比一般不会再超过0.7。”上述文章作者对标准没有完整的理解，将透明幕墙和用透明材料（如玻璃）作面板的幕墙（如玻璃幕墙）混个为一谈，玻璃幕墙是用透明材料（玻璃）作面板的幕墙，如果玻璃幕墙有后置墙体或后置保温层，可见光就不能直接射入室内，这一部分玻璃幕墙就是非透明幕墙。而透明幕墙只要求面板是透明材料（如玻璃），在计算透明幕墙面积时包括玻璃之间的明框或隐框，尽管框是不透明的，为计算方便起见，框的投影面积不再扣除。玻璃幕墙采用的玻璃，虽然可以通过二次加工（镀膜、中空、中空充惰性气体）降低传热系数，但目前的技术水平尚不能达到传热系数K≤1.5W/(m2·K)的水平，要达到传热系数K≤1.5W/(m2·K)的水平，就要在玻璃幕墙内侧用保温隔热材料进行保温隔热处理或设置常规的墙体（达到传热系数K≤1.5W/(m2·K)），而（墙体）保温隔热材料均为不透光材料，即在玻璃幕墙内侧放置保温隔热材料后，这一部分为非透明幕墙，它一般位于楼板（楼板梁）部位，不会影响建筑使用功能，为了达到节能目标，这一部分不小于同一朝向玻璃幕墙墙面的0.3，其余≤0.7部分采用加工玻璃或玻璃（透明幕墙），并使其传热系数达到予定值（K≤1.5~6.5W/(m2·K)）。同一朝向上玻璃幕墙的窗墙比是指未用保温隔热材料进行保温隔热处理的透明幕墙（传热系数K≤1.5W/(m2·K)）与同一朝向上外墙面积的比值，要求窗墙比≤0.7；用保温隔热材料进行保温隔热处理部分或有后置墙体的非透明幕墙（达到传热系数K≤1.5W/(m2·K)）与同一朝向上外墙面积的比值要求≥0.3。而不是说玻璃幕墙最多只能占到墙面的70%。2005年7月5日中国幕墙网转发‘中国房地产报’文章《玻璃幕墙不应做替罪羊》文中提到：‘《公共建筑节能标准》发布之后，“叫停玻璃幕墙”的消息不胫而走。’“叫停玻璃幕墙”纯属子虚乌有，是典型的假新闻。这是一部份患有“恐幕（墙）症”、“仇幕（墙）症”人的“心因性反应”。《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005明确指出：“近年来公共建筑窗墙面积比有越来越大的趋势，这是由于人们希望公共建筑更加通透明亮，建筑立面更加美观，建筑形态更为丰富。如果希望建筑立面有玻璃的质感，提倡使用非透明的玻璃幕墙，即玻璃的后面仍然是保温隔热材料和普通墙体。”“当建筑师追求通透、大面积使用透明幕墙时，要根据建筑所处的气候区和窗墙比选择玻璃（或其他透明材料），使幕墙的传热系数和玻璃的遮阳系数符合本标准。”就是说《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005发布后，玻璃幕墙原来怎样做现在还可以怎样做，现在想怎么做也可以怎么做，只是要求根据建筑所处的气候区和窗墙比选择玻璃（或其他透明材料），使幕墙的传热系数和玻璃的遮阳系数符合《公共建筑节能设计标准》的规定。在玻璃幕墙工程中如何贯沏《公共建筑节能设计标准》，提出一些看法供参考。《公共建筑节能设计标准》将幕墙划分为非透明幕墙和透明幕墙，非透明幕墙包括石材幕墙（图1）、金属幕墙（图2）、玻璃幕墙有后置墙体部位（图3~4）、玻璃幕墙有后置保温隔热层部位（图5）等。图1非透明幕墙—石材幕墙图2非透明幕墙—金属幕墙图3非透明幕墙—玻璃幕墙后置混凝土墙体图4非透明幕墙—玻璃幕墙后置混凝土梁上砌砖墙图5非透明幕墙—玻璃幕墙后置保温隔热层同一朝向上墙面面积除去非透明幕墙面积，即为透明幕墙面积（包括玻璃之间的明框或隐框，尽管框是不透明的单为计算方便起见框的投影面积不再扣除），窗墙面积比指同一朝向上透明幕墙的面积与该朝向墙面总面积之比。要求玻璃幕墙按《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005的规定，根据建筑所处的气候区和窗墙比选择玻璃（或其他透明材料），非透明幕墙部位采取隔热措施（透明幕墙部位根据需要采用外遮阳措施），使幕墙（透明幕墙和非透明幕墙）的传热系数和玻璃的遮阳系数符合《公共建筑节能设计标准》的规定，而这些要求是完全可以做到或经过努力可以做到的。玻璃选用与建筑幕墙所在地区有密切关系，我国幅员辽阔、气候条件差异很大，为了使建筑热工设计与地区气候相适应，《民用建筑热工设计规范》GB50176将全国划分成五个区，即严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和地区。《公共建筑节能设计标准》GB50189又将严寒地区划分的严寒地区A区和严寒地区B区。建筑节能设计要求：在冬季最大限度的利用自然能来取暖，多获得热量和减少热损耗；夏季最大限度减少得热并利用自然能降温、冷却，以达到节能目的。透明幕墙对建筑耗能高低的影响主要有两个方面，一是透明幕墙的热工性能影响到冬季采暖，夏季空调室内外温差传热；另外就是幕墙的透明材料（如玻璃）受太阳辐射影响而造成的建筑室内的得热。冬季，通过透明幕墙进入室内的太阳辐射热有利于建筑的节能，因此减少透明幕墙的传热系数，抑制室温传热是降低透明幕墙热损耗的主要途径之一；夏季通过透明幕墙进入室内的太阳辐射热成为空调降温的主要负荷，因此，减少进入室内的太阳辐射热以及减少透明幕墙的温度传热都是降低空调能耗的途径。在严寒和寒冷地区，采暖期室内外温差传热的热量损失占主导地位。因此，对幕墙的传热系数的要求高于南方地区。反之，在夏热冬暖和夏热冬冷地区，空调期太阳辐射得热所引起的负荷可能成了主要矛盾，因此，对幕墙的玻璃（或其他透明材料）的遮阳系数的要求高于北方地区。镀膜玻璃分为阳光控制镀膜玻璃和低辐射膜(Low-E)镀膜玻璃。低辐射膜(Low-E)镀膜玻璃又分为高透型LOW-E玻璃和遮阳型LOW-E玻璃（sun-E玻璃）。遮阳型LOW-E玻璃（sun-E玻璃），它除了具有LOW-E玻璃反射远红外线功能外，还可对阳光有一定控制作用。高透型LOW-E适用于高纬、高寒地区；遮阳型LOW-E（sun-E）玻璃用于夏热冬冷地区比较合适。GB/T18915.1-2002《镀膜玻璃第一部份阳光控制镀膜玻璃》（2002年12月17日发布，2003年6月1日实施，同日《热反射玻璃》JC693-1998废止）对阳光控制镀膜玻璃技术要求作了规定。阳光控制镀膜玻璃是对波长350~1800nm（0.35~1.8μm）的太阳光(见图2-2)具有一定控制作用的镀膜玻璃。图2-2阳光控制镀膜玻璃的技术要求：非钢化阳光控制镀膜玻璃尺寸允许偏差、厚度允许偏差、弯曲度、对角线差应符合GB11614的规定。钢化阳光控制镀膜玻璃与半钢化阳光控制镀膜玻璃尺寸允许偏差、厚度允许偏差、弯曲度、对角线差应符合GB17841-1999的规定。外观质量阳光控制镀膜玻璃原片的外观质量应符合GB11614中汽车级的技术要求。作为幕墙用的钢化、半钢化阳光镀膜玻璃原片进行边部精磨边处理。阳光控制镀膜玻璃的外观质量应符合表2-12a的规定。表2-12a阳光控制镀膜玻璃的外观质量缺陷名称说明优等品合格品针孔直径＜0.8mm不允许集中0.8mm≤直径＜1.2mm中部:3.0×S,个且任意两钉孔之间的距离大于300mm.75mm边部:不允许集中不允许集中1.2mm≤直径＜1.6mm中部:不允许75mm边部:3.0×S,个中部:3.0×S,个75mm边部:8.0×S,个1.6mm≤直径≤2.5mm不允许中部:2.0×S,个75mm边部:5.0×S,个直径＞2.5mm不允许不允许斑点1.0mm≤直径≤2.5mm中部:不允许75mm边部:2.0×S,个中部:5.0×S,个75mm边部:6.0×S,个2.5mm＜直径≤5.0mm不允许中部:1.0×S,个75mm边部:4.0×S,个直径＞5.0mm不允许不允许斑纹目视可见不允许不允许暗道目视可见不允许不允许膜面划伤0.1mm≤宽度≤0.3mm长度≤60mm不允许不限划伤间距不得小于100mm宽度＞0.3mm长度＞60mm不允许不允许玻璃面划伤宽度≤0.5mm长度≤60mm3.0×S,个宽度＞0.5mm长度＞60mm不允许不允许注1:针孔集中是指在φ100mm面积内超过20个.注2:S是以平方米为单位的玻璃板面积,保留小数点后两位:注3:允许个数及允许条数为各系数与S相乘所得的数值,按GB/T8170修约至整数;注4:玻璃板的中部是指距玻璃板边缘75mm以内的区域,其它部分为边部.颜色均匀性阳光控制镀膜玻璃的颜色均匀性，采用CIELAB均匀色空间的色差Δab*来表示，单位CIELAB。阳光控制镀膜玻璃的反射色色差优等品不得大于2.5CIELAB，合格品不得大于3.0CIELAB。6．耐磨性阳光控制镀膜玻璃的耐磨性，按GB116146.6进行试验，试验前后可见光透射比平均值的差值的绝对值不应大于4%。1．耐酸性阳光控制镀膜玻璃的耐磨性，按GB116146.7进行试验;试验前后可见光透射比平均值的差值的绝对值不应大于4%；并且膜层不能有明显的变化。2．耐碱性阳光控制镀膜玻璃的耐碱性，按GB116146.8进行试验;试验前后可见光透射比平均值的差值的绝对值不应大于4%；并且膜层不能有明显的变化。9．超过本章的其它要求，由供需双方协商解决。阳光控制镀膜玻璃是在透明玻璃上镀1~3层适当厚度的膜层，镀膜玻璃的透射率、反射率即发生显著变化，镀膜玻璃的可见光及太阳辐射能的透射率降低，反射率升高，此种镀膜玻璃称之为阳光控制镀膜玻璃或太阳能控制镀膜玻璃，又称为热反射玻璃，其膜系的结构示意图如图2-11a所示。图2-11a现对具有Sn、Cr、Sn三个靶的生产线所制得的阳光控制镀膜玻璃其各层膜的特性加以阐述，镀膜玻璃生产时，第一、二、三层膜层是顺序镀膜的，从各层不同厚度膜层的阳光控制镀膜玻璃的测定结果得知，中间一层Cr-CrN混合物膜，对阳光控制镀膜玻璃的透射率、反射率起主导作用，它是膜系的主功能层，为了叙述方便，先阐述Cr-CrN膜层。由2-11a阳光控制膜系图(6)可知，中间一层是Cr-CrN混合膜，对不同厚度的Cr-CrN膜样品，分别测定溅射电工率与透射率、反射率、表面电阻的关系，如图2-11b、图2-11c、图2-11d所示。图2-11b图2-11c图2-11d由图2-11b、图2-11c可知，溅射电功率和膜层的透射率、反射率成线性关系。随着溅射电功率的增加，透射率逐渐减小，反射率逐渐增加。这说明随着Cr-CrN膜层厚度的增加，透射率减小，反射率增加。图2-11d中溅射电功率与表面电阻的关系曲线不呈线性关系，但为一条有规律的曲线，随着膜厚的增加，表面电阻逐渐下降。Cr-CrN膜主要控制了膜系的阳光透射率和反射率，决定着整个膜系的遮阳系数。当膜层的透射率从8~35%变化时，其遮阳系数从0.25变化至0.55。第一层SnO2膜的测定条件，是在保持第二层SnO2膜层厚度不变，并恒定膜系的光透射率为20%±1.5%。通过逐步增加第一层SnO2膜的厚度，鉴别反射光的颜色，其结果见表2-