全玻璃幕墙绿色建筑节能设计研究

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摘要：文中以某办公建筑的设计为例，分析建筑供暖空调负荷降低和围护结构热工性能两个方面的指标，研究其是否达到节能要求。

关键词：全玻璃幕墙；三星级绿色建筑；节能门槛

1工程概况

某市区一栋回字形全玻璃幕墙办公建筑，总面积为28000m2，办公楼层为8层，建筑走向是朝北111度。由于建设单位对于立面的严格要求，所以没有遮阳。在整个项目围护机构中，主要的部位为屋顶、外墙、幕墙。对这三种部位的节能措施分别为62mm厚挤塑聚苯板、26mm厚无机保温砂浆、铝合金窗框中空玻璃，本案的屋顶建筑参数为K=0.46W/（m2·K）；外墙的建筑参数为K=1.50W/（m2·K）；屋顶及外墙的参照建筑参数为K=0.80W/（m2·K）、K=1.50W/（m2·K）。

2权衡判断建筑供暖空调负荷降低

2.1屋顶保温影响

为确保该案例的数值不变，并对屋顶挤塑聚苯板厚度进行设置，厚度主要有62mm、70mm、80mm、90mm、120mm。当厚度为62mm时，转热系数K=0.46，建筑供暖空调负荷为26.09kWh/m2，负荷降低幅度为2.36%；当厚度为70mm时，转热系数K=0.42，建筑供暖空调负荷为26.02kWh/m2，负荷降低幅度为2.62%；当厚度为80mm时，转热系数K=0.38，建筑供暖空调负荷为25.97kWh/m2，负荷降低幅度为2.81%；当厚度为90mm时，转热系数K=0.34，建筑供暖空调负荷为25.92kWh/m2，负荷降低幅度为2.99%；当厚度为120mm时，传热系数K=0.27，建筑供暖空调负荷为25.81kWh/m2，负荷降低幅度为3.41%。据研究分析，屋顶保温后每增加10mm，全年负荷就会下降0.18%［1］。

2.2幕墙隔热影响

在项目参数保持不变的情况下，对幕墙的传热系数划分为2.52W/（m2·K）、2.40W/（m2·K）、2.30W/（m2·K）、2.20W/（m2·K）、2.00W/（m2·K）。当幕墙传热系数K=2.52时，建筑供暖空调负荷指数为26.09kWh/m2，负荷降低幅度为2.36%；当K=2.40时，建筑供暖空调负荷指数为25.94kWh/m2，负荷降低幅度为2.92%；当K=2.30时，建筑供暖空调负荷指数为25.80kWh/m2，负荷降低幅度为3.44%；当K=2.20时，建筑供暖空调负荷指数为25.66kWh/m2，负荷降低幅度为3.97%；当K=2.00时，建筑供暖空调负荷指数为25.41kWh/m2，负荷降低幅度为4.90%，对于夏热冬暖区域而言，玻璃幕墙的传热系数设计为2.0W/（m2·K）较为合格［2-3］。

2.3幕墙遮阳影响

项目其他指数不变时，对幕墙太阳得热系数的设计分别为0.23、0.22、0.21、0.20、0.18。当SHGC=0.22时，建筑供暖空调负荷为25.94kWh/m2，负荷降低幅度为2.92%；当SHGC=0.21时，建筑供暖空调负荷为25.80kWh/m2，负荷降低幅度为3.44%；当SHGC=0.20时，建筑供暖空调负荷为25.66kWh/m2，负荷降低幅度为3.97%；当SHGC=0.18时，建筑供暖空调负荷为25.38kWh/m2，负荷降低幅度为5.01%；当SHGC=0.115（中置百叶遮阳）时，建筑供暖空调负荷为24.36kWh/m2，负荷降低幅度为8.83%。在夏热冬暖地区，对玻璃幕墙的太阳得热系数设计，通常以0.18为极限，但设计的百叶遮阳只降低了8.83%，对立面效果有一定的影响［4-6］。

2.4权衡判断可行性分析

从权衡分析结果来看，在夏热冬暖地区设计全玻璃幕墙时，屋面保温层层厚按照10mm的增长趋势，那么全年的负荷降低率为0.18%；同时幕墙传热系数每降低0.1W/（m2·K），则全面降低率为0.5%；当幕墙太阳得热系数以0.01频率降低，那么全年负荷降低率为0.5%。所以，当全年负荷降低率达到第五层防区：在各教室设置人脸识别摄像机，可用于安防监控、多媒体教学录像及考勤。通过考勤及时上报未到校学生，并提醒班主任与其家长联系，询问相关情况，保障每个学生的安全。

3信息化应用系统

信息化应用系统是学校开展智慧教育活动的应用，配置有校园一卡通系统、多媒体教学系统、考试广播系统及考试监控系统，并根据需要配置智慧校园集成管理平台。

3.1一卡通系统

本系统利用智能校徽作为师生信息管理的载体，涵盖了师生在校园工作生活的方方面面，可实现身份识别及电子交易功能等。

3.2多媒体教学系统

本系统将多媒体教学设备与视频监控、录播系统进行融合，采用智慧教室互动黑板，智慧黑板采用电容触控技术将传统的手写黑板和多媒体设备相结合，可用粉笔正常书写，也可用手触控观看各种丰富的电子文件，实现多媒体教学应用。通过在教室前后方设置摄像机，可以多方位地将教学内容存储到计算机硬盘中，录播系统把现场采集的音视频信号、电子设备信号进行整合并同步录制，生成统一标准的流媒体文件统一存储，经授权人员许可，均可使用这些文件，从而实现师生共享学习资源的目的。

3.3公共广播系统

本项目设置2套广播，校园广播及考试广播。校园广播包括校园业务广播及紧急广播系统，可分区广播满足年龄段广播及宿舍广播需求，其中，紧急广播具有最先优先权，主要在教室、办公室、图书馆、实训室、会议室、学生活动中心等室内场所和操场、篮球场、网球场、绿化带、学院外围走廊等室外场所设置音箱，因此对室外广播系统及扩音器要求较高。

3.4考试系统

本项目考试系统主要根据标准化考场规范进行规划设计，重点设计考试广播系统与考试监控系统。本系统通过考场前端设置的视频监控摄像机进行音视频信号采集，并将信号接入学校的考试监控中心机房；将考试网接入上级考试平台网络，使上级主控中心通过网络对各考场进行网上巡查，对考试全过程实施全方位监控、录像和存储。为满足考试系统的可靠运行，各考场监控系统应搭建独立的考试网，配置独立的考试监控中心机房与UPS供电系统。为了提高设备使用率，本项目各教室前端摄像机可在无考试时，通过标准的ONVIF协议接入校园安防系统，考试的时候通过切断网络断开与安防的连接，保持考试系统的独立性。

4建筑设备管理系统

建筑设备管理系统的建设不仅方便管理人员管控各类型建筑设备，还能实现校园的绿色节能，为建设智慧校园作贡献。本项目主要对项目的各大型机电设备进行监控管理，并对各教学楼、宿舍楼的空调、风扇、插座按楼层进行启停控制，实现绿色校园节能管理。

5机房工程

机房工程是智慧校园运行的大脑，本项目主要是对安防监控中心及校园网络中心的规划设计。安防监控中心作为学校的智能化设备总控中心，按国家GB50174-2017《数据中心设计规范》C级标准来进行设计［4］。校园网络中心按国家GB50174-2017《数据中心设计规范》C级标准来进行设计，包括装修、配电（UPS后备电源）、防雷接地、综合布线、消防、空调等。其中主机房采用模块化机房方式，主机房微模块由一体化ups柜、精密空调、封闭冷通道、IT机柜、网络柜等组成，模块化机房可根据实际需求增加设备，方便后期扩容。

6结语

综上所述，智慧校园的建设前期需要做好充分调研，充分了解学校的办学目标、学校特色，熟悉学生、教师和教育管理者的需求，在智慧校园规划设计中不仅要做到符合规范、满足业主需求，还应分析未来智慧校园发展面临的机遇与挑战，考虑教育未来发展的政策导向，保证智慧校园的可持续发展。

参考文献

［1］国家市场监督管理总局.GB/T36342-2018智慧校园总体框架［S］.北京：中国标准出版社，2018.

［2］中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50099-2011中小学校设计规范［S］.北京：光明日报出版社，2011.

［3］中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50314-2015智能建筑设计标准［S］.北京：中国计划出版社，2015.

［4］中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50174-2017数据中心设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2017.

作者：朱广龙 张耘硕 郭永强 单位：中建八局第二建设有限公司