一、工程概況
華為科研中心位于深圳龍崗華為坂田基地北側(cè)，占地面積約十四萬九千平方米，主要由三座完全相同的科研樓分列而成。三座科研樓的建筑高度均為45米，幕墻面積近98000平方米，含括玻璃幕墻、凝灰石幕墻等。
三座科研樓的建筑風(fēng)格均為“都市感”和“高科技形象”，如圖a 所示其中的一座科研樓實景，每座科研樓分成A區(qū)和B區(qū)，其中A區(qū)為東西朝向，外墻裝飾為較“酷”的凝灰石與玻璃單元式組合幕墻（圖a右半部分）；B區(qū)為南北朝向，外墻裝飾為低輻射高透光的單元式玻璃幕墻（圖a左半部分）。
圖1 華為科研中心實景圖
二、夏熱冬暖地區(qū)幕墻節(jié)能設(shè)計標準
建筑幕墻節(jié)能設(shè)計要求：冬季最大限度利用外界自然光取暖，多獲得外部熱量和減少室內(nèi)熱損耗；夏季最大限度減少得熱，減輕空調(diào)制冷負荷，以達到節(jié)能目的。《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》將建筑幕墻分為透明幕墻和非透明幕墻兩大類：
（1）非透明幕墻：
非透明幕墻是指不具備自然采光及視覺不透的建筑幕墻，主要是指非透明面板材料（金屬板、石材等）組成的幕墻和玻璃幕墻有后置墻體（梁、柱、剪力墻等）或保溫隔熱層的幕墻。對于夏熱冬暖地區(qū)，此類非透明幕墻的熱工性能設(shè)計標準應(yīng)滿足表一要求。
表一 夏熱冬暖地區(qū)非透明幕墻的傳熱系數(shù)限值
(2)透明幕墻：
透明幕墻是指可見光直接透射入室內(nèi)的幕墻。透明幕墻對建筑耗能高低的影響主要有兩個方面：一是透明幕墻的熱工性能影響到冬季采暖，夏季空調(diào)室內(nèi)外溫差傳熱；另外就是幕墻的透明材料（主要指玻璃）受太陽輻射影響而造成的室內(nèi)得熱。對于夏熱冬暖地區(qū)而言，夏季通過透明幕墻進入室內(nèi)的太陽輻射熱成為空調(diào)降溫的主要負荷。因此，減少進入室內(nèi)太陽輻射熱以及減少透明幕墻的溫度傳熱都是降低空調(diào)制冷能耗、達到幕墻節(jié)能目的的最佳途徑，其對應(yīng)的熱工性能設(shè)計標準應(yīng)滿足表二要求。
注：有外遮陽時，遮陽系數(shù)＝玻璃的遮陽
三、華為科研中心幕墻節(jié)能分析
華為科研中心地處深圳，屬于夏熱冬暖地區(qū)，夏天需要空調(diào)制冷，而冬天不需要采暖，日照時間長，太陽輻射強度大，對于幕墻圍護結(jié)構(gòu)，隔熱并減少直接輻射是幕墻節(jié)能的關(guān)鍵。受日照時間最長且太陽輻射最強的是東、西立面，其次是南、北立面，下面以A區(qū)幕墻為對象進行節(jié)能分析。
3.1 科研中心A區(qū)立面大樣：
科研中心A區(qū)為東西朝向，為夏季幕墻主要輻射得熱區(qū)域，幕墻立面大樣詳見圖b，幕墻結(jié)構(gòu)詳見圖c。
圖b A區(qū)幕墻立面大樣
圖c A區(qū)幕墻標準節(jié)點
3.2幕墻節(jié)能設(shè)計對策：
·A區(qū)為東西朝向，太陽輻射強，建筑設(shè)計上盡可能減少透明玻璃幕墻面積，增加非透明玻璃幕墻面積，綜合建筑使用功能及外立面美觀要求，柱位及窗間墻部位采用了大面積的凝灰石非透明幕墻，可大大減少窗墻面積比；
·面板選用遮陽系數(shù)和傳熱系數(shù)均較小的LOW-E中空玻璃；
·在幕墻結(jié)構(gòu)內(nèi)部，凝灰石面板與結(jié)構(gòu)梁、柱之間設(shè)置一層封閉式的保溫隔熱棉背板結(jié)構(gòu)；
·凝灰石幕墻外挑突出玻璃面660mm，具有良好的遮陽效果，可有效遮擋太陽對玻璃的直接照射，大大減少幕墻的輻射得熱；
·幕墻見光位橫向設(shè)置有遮陽板，既美化立面，又遮擋太陽。遮陽板與室內(nèi)橫梁之間采用隔熱膠墊進行隔離，防止導(dǎo)熱；
·幕墻見光位豎向為隱框式結(jié)構(gòu)，室內(nèi)鋁材與玻璃之間采用不易導(dǎo)熱的結(jié)構(gòu)膠進行粘接。
從上表可知透明幕墻的傳熱系數(shù)為0.33Btu/h-ft2℉，即為1.874 W/m2·k 此值小于3.5W/m2·k，OK!〔對應(yīng)于0.3＜窗墻面積比≤0.4〕。
b)非透明幕墻部位：
窗間墻位幕墻結(jié)構(gòu)依次為凝灰石、空氣層、鋁板加50mm隔熱保溫棉、空氣層、結(jié)構(gòu)梁（艾特板）。根據(jù)GB50176-93，熱工計算如下：
·凝灰石熱阻：
R=δ/λ=0.05/1.16=0.0431(m2·k/W) 石
·空氣層熱阻：
冬季----R =δ/λ=0.180(m2·k/W) 空
夏季----R =δ/λ=0.150(m2·k/W) 空
·鋁 板熱阻：
R=δ/λ=0.002/203=0.00001(m2·k/W) 鋁
對比之下，此項可不計！
·結(jié)構(gòu)梁熱阻：
R梁=δ/λ=0.50/1.74=0.287(m2·k/W)
·艾特板熱阻：
R板=δ/λ=0.03/0.17=0.18(m2·k/W)
·加權(quán)平均熱阻：
R板=（R梁·A梁+R板·A板）/（A梁+A板）
=（0.287×0.75+0.18×1.50）/(0.75+1.50)
=0.22(m2·k/W)
·由此可知此非透明幕墻的傳熱阻及傳熱系數(shù)（冬季）為：
※冬季熱阻：
R0=Ri+R石+R空+R棉+R空+R加+Re
=0.11+0.043+0.18+1.0+0.18+0.22+0.05
=1.783(m2·k/W)
※ 冬季傳熱系數(shù)： K=1/R =0.56W/m2· k〈 1.50W/m2·k ，OK！
·由此可知此非透明幕墻的傳熱阻及傳熱系數(shù)（夏季）為：
※夏季熱阻：
R0=Ri+R石+R空+R棉+R空+R加+Re
=0.11+0.043+0.15+1.0+0.15+0.22+0.04
=1.703(m2·k/W)
※夏季傳熱系數(shù)：
K=1/R0=0.59 W/m2·k〈1.5 W/m2·k ，OK！ 0
(2)遮陽系數(shù)S ： C
·外遮陽系數(shù)SDH凝灰石面板外挑660mm，具有良 好的水平遮陽效果，按GB50189-2005附錄A計算幕墻的外遮陽系數(shù)SDH。
SDH=ahPF2 +bhPF+1
式中：SDH----水平遮陽板夏季外遮陽系數(shù)；
ah、bh----計算系數(shù)，按表A.0.1取定。
ah=0.35h
bh=-0.73h
PF----遮陽板外挑系數(shù)，PF=A/B
A----遮陽板外挑長度A=660mm
B----遮陽板根部到窗對邊距離B=2150mm
PF=660/2150=0.307
則：SDH=0.35×0.307 +(-0.73)×0.307+1
=0.03299-0.22411+1
=0.81
·玻璃遮陽系數(shù)SC玻=0.41
·A區(qū)幕墻的遮陽系數(shù)：
SC=SDH×SC玻=0.81×0.41
=0.33〈 [SC]=0.45 Ok！
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