某工程四季厅建筑节能优化设计

包启顺1 谢仁明2 周丹1 高尔海1

1中广电广播电影电视设计研究院 2解放军电视大楼工程建设办公室 内容提要 本文在某工程四季厅空调系统设计过程中，本着“以人为本”的宗旨，通过利用遮阳技术等建筑热工和通风系统的优化设计，保证了高大空间室内热环境质量，实现了建筑节能，保护环境。 关键词 建筑节能 玻璃幕墙 遮阳技术 室内热环境

1前言

如何保证公共建筑中高大空间的室内热环境质量问题，一直是建筑技术科学范畴关注的问题。

高大空间的空调系统设计不仅关系到工程建设的初投资，更重要的是将对其投入使用后运行费用影响更大。如果设计不合理，不仅室内的热环境指标达不到要求影响空间的使用功能，而且将导致建筑物能耗过高，不符合国家的节能减排政策方针。因此，在设计过程中应进行建筑热工和空调系统的优化设计，从而实现建筑节能的目标。

本文介绍在北京地区某办公大楼内的四季厅建筑设计阶段，通过计算机模拟分析的手段，对建筑围护结构热工性能和空调系统进行优化设计的过程。通过遮阳技术和通风系统的合理应用，保证了高大空间室内环境质量，通过优化设计，提高了室内热舒适度，为建筑物高大空间环境设计提供理论依据和指导方法。 2项目概况

该办公大楼坐落于北京市北三环路以南 地区，四季厅位于办公

大楼的核心位置，南北跨距约32m，东西跨距约16m，高度为32m，建筑面积约500m2，如图1所示。四季厅西立面和北立面的上半部分（1/2面积）为点支式玻璃幕墙，顶部为玻璃采光顶。东、南侧为建筑内区办公室的主要采光面，地面以下部分为二层，分别为厨房及地下车库。点支式玻璃幕墙采用钢化玻璃10mm+1.52(PVB)+10mm夹胶玻璃（玻璃品种？），玻璃采光顶采用 铯鉀玻璃。

图1北京地区某办公大楼四季厅

四季厅室内、外设计计算参数和围护结构物理性能参数分别见表1和表2。

表1 室内、外设计计算参数 计算参数 冬 季 夏 季 室内计算温度 室外计算温度 [℃] 16 28 [℃] -12（-10/-14） 33.2 内表面换热系数 [W8.7 8.7 外表面换热系数 [W23 18.6 风速 [ms] 2.8 1.9 太阳辐射强度 [W- 976 (m2?K)] (m2?K)] (m2)] 备 注 冬季室外计算温度栏中括弧内的参数和夏季太阳辐射强度均为最不利工况计算取值

表2 围护结构热工性能参数 材料名称 幕墙玻璃 屋顶中空玻璃 Sun-E玻璃 Low-E玻璃 传热系数K[W3.5 2.1 (m2?K)] 遮蔽系数Sc 0.46 0.62 反射率? 遮阳卷帘 墙体 1.3 0.7

3冬季四季厅透光围护结构结露分析

由于建筑设计的立面要求，四季厅西立面和北立面采用的夹胶玻璃保温性能很差，如果空调系统设计不合理，冬季天气寒冷时将会产生结露。针对这一问题，我们通过计算机模拟分析的手段进行建模计算，采用稳态传热方法计算冬季四季厅幕墙和采光顶玻璃内表面温度, 采用动态热模拟方法得到四季厅室内空气温度变化情况，分析四季厅玻璃幕墙内表面产生结露的原因。计算结果如下。 3.1冬季四季厅幕墙和采光顶玻璃内表面温度

⑴采用稳态传热方法得到的冬季四季厅幕墙和采光顶玻璃内表面温度，计算结果见表3。

表3 冬季四季厅幕墙和采光顶玻璃内表面温度计算结果 分 类 幕墙玻璃 屋顶玻璃 传热系数K [W3.5 2.1 室内外空气温度差?t[K] 30 30 热流强度q [W105 63 内表面温度?i [℃] 5.9 10.8 (m?K)] 2m2]

⑵玻璃幕墙内表面结露分析

表4列出不同相对湿度对应的露点温度。

表4 不同相对湿度对应的露点温度

室内空气温度（℃） 18 相对湿度（％） 90 80 70 60 50 露点温度（℃） 10.4 8.65 6.69 4.22 1.89 从表3可以看出，当室内空气温度稳定控制在18℃时，屋顶中空玻

璃内表面温度为10.8℃，幕墙玻璃内表面温度为5.9℃。对照表4可以看出，即使室内空气相对湿度达到90%，屋顶玻璃内表面也不会产生结露；而当室内空气相对湿度达到65%时，幕墙玻璃内表面将可能结露。 3.2动态分析

四季厅西、北立面采用热工性能相对较差的单层玻璃幕墙，玻璃内表面温度较低，这会使处于其附近的人产生不舒适感。而更应引起重视的是，下班以后空调系统停止运行后，围护结构的散热使得厅内空气温度逐渐下降，幕墙玻璃的内表面温度也随之降低，同时由于天空辐射作用，幕墙玻璃内表面温度也将更低。我们使用DeST软件采用动态热模拟的方法，模拟冬季四季厅内的温度变化情况，四季厅室内空气温度计算模型见图2 ⑴计算模型

⑵模拟计算结果

图2 四季厅室内空气温度计算模型 采用北京地区1月份逐时室外空气温度数据，计算四季厅室内空气