Коэффициент остекленности фасада здания: Коэффициент остекленности фасада здания: правильный расчет ?

Содержание

Коэффициент остекленности фасада здания: правильный расчет ?

Для каждого здания на этапе проектирования выполняется теплотехнический расчет, состоящий из нескольких этапов. Вся информация и правила выполнения приведены в СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Важная часть теплотехнического расчёта – это подбор стеклянных ограждающих конструкций для зданий. Для получения требуемого результата этого рассчитывается коэффициент остеклённости фасада здания.

Формула расчёта

Коэффициент остеклённости фасада здания – это численное значение отношения суммарной площади всех светопрозрачных конструкций, к общей площади внешних стен здания включая светопрозрачные системы. Он обозначается латинской буквой f и рассчитывается по формуле:

f=Bf/(Bw+Bf),

Bf – сумма площадей светопрозрачных систем здания.

Bw – сумма площадей внешних стен включая светопрозрачные системы здания.

Важно! Часто ошибки допускаются в расчётах площади ограждающих конструкций. Надо учитывать все углы и переходы, делать развертку поверхности фасада.

Полученное расчетное сравнивается с нормативным значением коэффициента остекленности фасада здания.

Если расчетное значение коэффициента не превышает:

  • Для жилых домов 18%;
  • Для других сооружений 25%,

то вид и плотность остекления подбирают со значением приведенного коэффициента теплопередачи больше требуемого:

R0≥Rreq

Если расчетное значение больше нормативных показателей, то для подбора остекления используется R0 – приведенное сопротивление теплопередачи:

D≤3500, 0C×сут. – R0≥0.51

3500≤D≤5200, 0C×сут. – R0≥0.56

3500≤D≤7000, 0C×сут. – R0≥0.65

Приведенный коэффициент сопротивление теплопередаче заполнений из стекла для фасадов бывает разный:

Вид стекла Деревянные и ПВХ рамы, R0 Металлические рамы, R0
Парные рамы из простого сдвоенного стекла 0,4
Парные рамы со сдвоенным стеклом и мультифункциональным покрытием 0,55
Отдельные рамы с заполнением из простого сдвоенного стекла 0,44
Отдельные рамы с заполнением из сдвоенного мультифункционального стекла 0,57
Зенитные фонари со сдвоенным остеклением из органического стекла 0,36
Зенитные фонари с тройным остеклением из органического стекла 0,52
Раздельно-спаренные рамы с заполнением из тройного простого стекла 0,55
Раздельно-спаренные рамы с тройным мультифункциональным остеклением 0,6
Пакет однокамерный из:Стекла простогоС жестким мультифункциональным покрытиемС мягким мультифункциональным покрытием  0,350,510,56  0,340,430,47
Пакет двухкамерный из стекла:Простого с расстоянием 8 ммПростого с расстоянием 12 ммС жестким мультифункциональным покрытиемС мягким мультифункциональным покрытиемС жестким мультифункциональным покрытием и заполнением пространства между стеклами аргоном  0,50,540,580,680,65  0,430,450,480,520,53
Однокамерный пакет в отдельных рамах из стекла:ПростогоС жестким мультифункциональным покрытиемС мягким мультифункциональным покрытиемС жестким мультифункциональным покрытием и заполнением пространства между стеклами пространства аргоном   0,560,650,720,69   0,50,560,60,6
Пакет из двух камер в отдельных рамах из стекла:ПростогоС жестким мультифункциональным покрытиемС мягким мультифункциональным покрытиемС жестким мультифункциональным покрытием и заполнением аргоном   0,650,720,80,82   —-
Парные рамы с двумя стеклоблоками по одной камере в каждом 0,7
Отдельные рамы с двумя стеклоблоками по одной камере в каждом 0,75
Две спаренные рамы с заполнением из простого стекла в 4 слоя 0,8

Строго следуя порядку расчета и нормативным показателям, приведенным в таблице выше, можно точно рассчитать количество и качество остекления любого общественного и жилого здания.

Похожие статьи

Коэффициент остекленности фасада здания: нормативное значение

Мода на фасадное панорамное остекление появилась в 60-е годы прошлого века вместе со стилем техно, в струе эйфории от всеобщей индустриализации и комфорта, который принесли в повседневную жизнь современные технологии.

В начале нового века, с появлением новых технологий, фасадное панорамное остекление стало особенно популярным в архитектуре жилья и офисных зданий.

Цель создания любой ограждающей конструкции:

  • Теплоизоляция.
  • Звукоизоляция.
  • Защита от солнца.
  • Безопасность.

Наружное остекление должно соответствовать нормативам, для ограждений это нормируемое сопротивление теплопередаче и коэффициент остекленности.

Нормируемое сопротивление теплопередаче

Этот коэффициент важен для расчета энергоэффективности здания, отопления, а также общей комфортности помещений. Так как само стекло является плохим теплоизолятором, увеличение фасадного остекления неминуемо ведет к увеличению затрат на отопление здания, а, значит, увеличению эксплуатационных расходов.

Нормируемое сопротивление теплопередаче разных конструкций приведено в СП 50.13330.2010 «Тепловая защита зданий» СНиП 23-02-2003, актуализированная редакция, в соответствии с назначением здания и градусо-сутками отопительного периода D, значение которых определяется по географическому местоположению постройки и соответствующим формулам, приведенным в СП.

О коэффициенте остекленности фасада

Коэффициент остекленности фасада здания – это отношение площадей световых проемов к общей площади наружного ограждения здания, включая световые проемы:

f = AF / (AW + AF),

где AF – площадь окон и балконных дверей, м2;

AW – площадь наружных стен, м2

— обозначение коэффициента остекленности.

При подсчете в площадь ограждения включают все стены периметра здания (торцы и продольные стены).

Коэффициент остекленности важен для выбора конструкции оконного заполнения и подсчета энергоэффективности здания, которая приводится в энергетическом паспорте здания.

В случае, когда коэффициент остекленности фасада для жилья не превышает 18%, для общественных зданий соответственно – 25%,то подбирают оконное заполнение с приведенным сопротивлением теплопередаче больше требуемого сопротивления теплопередаче, то есть,

R0 ≥ Rreq.

Если коэффициент остекленности фасада больше указанных выше значений, то оконное заполнение выбирают по приведенному сопротивлению теплопередаче R0:

когда D ≤ 3500, °С×сут — R0 ≥ 0,51;

когда 3500 ≤ D ≤ 5200, °С×сут — R0 ≥ 0,56;

когда 5200 ≤ D ≤ 7000, °С×сут — R0 ≥ 0,65.

Приведенное сопротивление теплопередаче окон, балконных дверей и фонарей

Данная таблица не учитывает значение приведенного сопротивления теплопередаче для окон со стеклопакетами, заполненными инертным газом, которые в настоящее время имеют наилучшие показатели.

Температура внутренней поверхности стекла

В соответствии с нормам температура внутренней поверхности стекла tsi окон жилых и общественных зданий должна составлять не менее +3 °С. Несоблюдение этого норматива приведет к конденсации на стекле влаги, наледи в мороз, появлению на откосах плесени из-за положения точки росы на внутренней поверхности стекла или внутри стеклопакета. Предотвращает это явление правильный подбор конструкции стеклопакета. При относительной влажности в жилом помещении 60% и температуре воздуха 20°С, температура стекла должна быть не ниже 12 °С, иначе стекло будет «плакать».

Показатель температуры вычисляют с помощью формулы:

tsi = tint — Dt;

где D t — разница между температурой помещения и поверхностью стекла внутри, значение вычисляют по формуле (4) СП 50.13330.2010 «Тепловая защита зданий» СНиП 23-02-2003, актуализированная редакция.

Если результат расчета получится меньше требуемого значения, то необходимо выбрать другую конструкцию окна с большим значением приведенного сопротивления теплопередаче.

Конечно, если в доме заложено классическое остекление, подобными вычислениями можно не заморачиваться, однако, если хозяин дома – любитель современной архитектуры с большими поверхностями светопрозрачных конструкций, он должен четко представлять себе, как конструкция и площадь остекления влияет на стоимость отопления.

Дело в том, что через 1 м2 светопрозрачных конструкций выход тепла (теплопотери) в 6–7 раз больше чем через 1 м2 утепленной стены, и в 9–10 раз превышает теплопотери через утепленную крышу дома.

Виды панорамного остекления

Существующие технологии фасадного остекления:

  1. Холодный фасад – воздушный зазор между остеклением и стеной выступает в роли теплоизолятора (классическое остекление).
  2. Двойной фасад – стекло навешивается с зазором от 20 см до нескольких метров от основного остекления. Воздух из помещения отводится в этот зазор, где смешивается с холодным воздухом, поступающим извне.
  3. Структурный фасад – остекление переплетами особой конструкции, невидимой снаружи.
  4. Планарная система (или спайдерное остекление) – остекление без переплетов, состоящее из стеклянных панелей, несущей подсистемы и крепежных кронштейнов.

Технологии фасадного остекления двойной фасад, структурный фасад и планарная система относятся к панорамному остеклению.

Структурное фасадное остекление

В системе структурного остекления алюминиевые переплеты расположены со стороны помещения, наружное стекло большего размера, чем внутреннее, и закрывает раму. Для остекления используют закаленное стекло, для крепления стекол в переплете используют клей – силиконовый герметик, который воспринимает нагрузки по двум либо четырем сторонам стеклопакета.

Силиконовый герметик обладает долговечностью, стойкостью к изменению температурного режима, влагостойкостью, надежно защищая конструкцию от проникновения влаги внутрь здания.

Герметик может быть окрашенным в цвет тонировки стекла или бесцветным. Система надежна и позволяет выполнять остекление фасадов большой площади, но требует абсолютной жесткости каркаса, особой конструктивной точности, так как швы между стеклами должны быть не более 1–2 мм. Размер используемых для остекления панелей стандартный – 1,5х2,5 метра.

Планарная система

Особой популярностью у архитекторов пользуется планарная система остекления, самая молодая и эффективная. Особая система креплений точечного крепления и натяжной конструкции без переплетов была разработана компанией из Великобритании Pilkington около 40 лет назад.

Система позволяет создавать светопрозрачные конструкции любой формы и больших площадей, единственное требование для горизонтальных конструкций – угол наклона 3 градуса для стока воды. По ширине такого остекления нет ограничений, максимальная высота для опорных конструкций 8 метров, для подвесных — 23 метра.

Сейчас в мире большое количество фирм занимаются проектированием и установкой планарного остекления, каждая фирма разрабатывает свои конструкции крепления стеклянных панелей, а несущей системе, индивидуальные несущие системы и шарниры крепления стекла. Практически для каждого объекта рассчитывается и создается индивидуальная конструкция, что повышает стоимость системы в целом.

В системе могут использоваться одинарные закаленные стекла, многослойные стекла – закаленное снаружи, триплекс изнутри или стеклопакеты с заполнением инертным газом или с низкоэмиссионным покрытием стекла изнутри стеклопакета. Показатели такой светопрозрачной конструкции соответствуют приведенному сопротивлению лучших стеклопакетов 0,8 м2·°С/Вт.

Крепление панелей разработано двух типов – со сквозными отверстиями и без сквозных отверстий, со встроенными в многослойное стекло болтами. в последнем случае болты устанавливают на заводе при изготовлении стеклопакета. На монтаже промежутки между соседними панелями заполняют силиконовым герметиком.

Все элементы крепежа изготавливаются из стали, в некоторых системах присутствуют разделители из стекла.

Существует три системы крепления планарного остекления, различающиеся конструктивно:

  • несущая балка с системой оснастки — за счет большого количества стандартных балок и элементов оснастки система отличается наибольшей экономичностью;

  • система оснастки тросами — имеет легкий вес и максимально прозрачна;

  • изогнутая струнная оснастка — отличается быстрой установкой и средней ценой;

Плюсы панорамного остекления

Любой вид панорамного остекления визуально выделяется на фоне городской застройки, особенно привлекая внимание, если использовано тонированное стекло.

Возможно встраивание панелей из металла, керамики, пластика вместо внутреннего стекла, что придаст зданию индивидуальность, и делает эффектным. Выразительность фасада – основное преимущество панорамного остекления. Кроме этого, достоинства систем:

  • Долговечность.
  • Ремонтопригодность.
  • Хорошая звукоизоляция.
  • Устойчивость к негативным погодным факторам.
  • Устойчивость к высоким и низким температурам.
  • Эффективность.

Монтаж планарной системы остекления производят снизу вверх, в разных конструктивных системах возможен монтаж снаружи или изнутри здания. Внутренний монтаж остекления дает дополнительную экономию на строительстве лесов.

Если с наружной стороны фасад производит впечатления монолита, отлитого из стекла, то в интерьере несущие конструкции имеют индустриальный вид пространственного каркаса, сотканного из паутины тросов.

Минусы панорамного остекления

Основным минусом панорамных конструкций является снижение энергоэффективности зданий и увеличение эксплуатационных затрат (то есть затрат на отопление), а также:

  • Высокая стоимость.
  • Индивидуальный сложный расчет каждой конструкции.
  • Требование высокого профессионализма исполнителей при сборке конструкции.

И снова о коэффициенте остекленности

Для контроля соблюдения норм тепловой защиты каждый проект, будь то индивидуальный особняк, многоквартирный дом, офисное здание или торговый центр, должен сопровождаться энергетическим паспортом, в котором указывают класс энергоэффективности постройки.

Несоблюдение нормативного значения остекленности здания ведет к перегрузке энергосистемы зимой из-за потерь тепла через панорамное остекление, а в весеннее – летний период к перегрузке энергосистемы из-за повышения затрат энергии на вентиляцию и кондиционирование воздуха в связи с увеличением солнечной активности.

И последнее: исследования зарубежных медиков выявили проблемы с психикой у офисных сотрудников, вынужденных в течение рабочего дня находиться в помещениях с панорамным остеклением.


Панорамное остекление желательно использовать в нашем суровом климате лишь для небольших участков, как одно из архитектурных решений фасада, например, для акцентирования гостиной, совмещая второй свет с остеклением, одновременно закладывая теплый пол или конвекторы вдоль фронта фасадной стены.

2. Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций здания

В ходе расчета проводятся:

– выбор светопрозрачных конструкций по требуемому сопротивлению теплопередаче,

– проверка обеспечения минимальной температуры на внутренней поверхности.

2.1 Определяется коэффициент остекленности фасада f

f – это выраженное в процентах отношение площадей окон к суммарной площади наружных стен, включающей светопроемы, все продольные и торцевые стены; определяется по формуле

f = AF / (AW + AF), (2.1)

где AF – площадь окон и балконных дверей, м2;

AW – площадь наружных стен, м2.

При выполнении курсовой работы значение f принимается по заданию.

Если коэффициент остекленности фасада f не превышает 18% – для жилых зданий и 25% – для общественных зданий, то конструкция окон выбирается следующим образом.

По формуле (1.1) вычисляют градусо-сутки отопительного периода D. По формуле (1.2) с использованием данных таблицы 1.1 определяется значение требуемого сопротивления теплопередаче Rreq.

Приведенные сопротивления теплопередаче светопрозрачных конструкций R0 приведены в таблице 2.1.

Следует выбрать окна с R0 Rreq.

Если коэффициент остекленности фасада f более 18% – для жилых зданий и более 25% – для общественных зданий, то следует выбрать окна с приведенным сопротивлением теплопередаче R0:

– не менее 0,51, если D  3500, Ссут;

– не менее 0,56, если 3500 < D  5200, Ссут;

– не менее 0,65, если 5200 < D  7000, Ссут.

Температура внутренней поверхности остекления окон зданий (кроме производственных) tsi должна быть не ниже + 3С, для производственных зданий – не ниже 0С. По формуле (1.7) определяется разность температур t между температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхности остекления. Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности окон int принимается равным 8,0 Вт/ (м2· °С).

Температура внутренней поверхности остекления tsi рассчитывается по формуле

tsi = tintt (2.2)

Если в результате расчета окажется, что tsi меньше требуемой, то следует выбрать другое конструктивное решение заполнения окон с целью обеспечения выполнения этого требования.

Приведенное сопротивление теплопередаче окон, балконных дверей и фонарей

Таблица 2.1

№ п.п.

Заполнение светового проема

Светопрозрачные конструкции

в деревянных

или ПХВ

переплетах

в алюминиевых переплетах

R0, м2·°С/Вт

R0, м2·°С/Вт

1

Двойное остекление из обычного стекла в спаренных переплетах

0,40

2

Двойное остекление с твердым селективным покрытием в спаренных переплетах

0,55

3

Двойное остекление из обычного стекла в раздельных переплетах

0,44

0,34

4

Двойное остекление с твердым селективным покрытием в раздельных переплетах

0,57

0,45

5

Двойное из органического стекла для зенитных фонарей

0,36

6

Тройное из органического стекла для зенитных фонарей

0,52

7

Тройное остекление из обычного стекла в раздельно-спаренных переплетах

0,55

0,46

8

Тройное остекление с твердым селективным покрытием в раздельно-спаренных переплетах

0,60

0,50

9

Однокамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла:

обычного

0,35

0,34

с твердым селективным покрытием

0,51

0,43

с мягким селективным покрытием

0,56

0,47

10

Двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла:

обычного (с межстекольным расстоянием 8 мм)

0,50

0,43

обычного (с межстекольным расстоянием 12 мм)

0,54

0,45

с твердым селективным покрытием

0,58

0,48

с мягким селективным покрытием

0,68

0,52

с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном

0,65

0,53

11

Обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах из стекла:

обычного

0,56

0,50

с твердым селективным покрытием

0,65

0,56

с мягким селективным покрытием

0,72

0,60

с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном

0,69

0,60

12

Обычное стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах из стекла:

обычного

0,65

с твердым селективным покрытием

0,72

с мягким селективным покрытием

0,80

с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном

0,82

13

Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах

0,70

14

Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах

0,75

15

Четырехслойное остекление из обычного стекла в двух спаренных переплетах

0,80

Светопрозрачные ограждающие конструкции

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 13Следующая ⇒

Существенное влияние на формирование микроклимата помещений оказывают светопрозрачные ограждения. В последние десятилетия стремление некоторых теоретиков архитектуры добиться «полного визуального раскрытия внутреннего пространства во внешнюю среду» привело к недопустимому увеличению площади остекленных поверхностей. Основные теплопотери зимой и теплопоступления летом происходят именно через окна и фонари вследствие их небольшого сопротивления теплопередаче, поэтому добиться комфортных тепловых условий в помещении при больших размерах светопроемов достаточно сложно. Это требует значительных расходов энергии на отопление зданий зимой и на их охлаждение летом. Поэтому в СНиП 23-02-2003 введено ограничение на площадь окон жилых и общественных зданий.

Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций производится по следующей методике.

Определяется коэффициент остекленности фасада f. f – это выраженное в процентах отношение площадей окон к суммарной площади наружных стен, включающей светопроемы, все продольные и торцевые стены.

Если коэффициент остекленности фасада f не превышает 18% – для жилых зданий и 25% – для общественных зданий, то конструкция окон выбирается следующим образом.

По формуле (3.21) вычисляют градусо-сутки отопительного периода Dd. В зависимости от величины Dd и типа проектируемого здания, используя данные таблицы 3.3 и формулу (3.22), определяют требуемое сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций Rreq .

Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций осуществляется по значению приведенного сопротивления теплопередаче Rr0 . Оно может быть получено в результате сертификационных испытаний, а при отсутствии сертифицированных данных можно использовать значения Rr0, приведенные в таблице 3.9.

Если выполняется условие: Rr0 ≥ Rreq, то светопрозрачная конструкция удовлетворяет нормативным требованиям.

Если объемно-планировочное решение здания требует больших площадей остекления и если коэффициент остекленности фасада f более 18% – для жилых зданий и более 25% – для общественных зданий, то следует выбрать окна с приведенным сопротивлением теплопередаче Rr0:

– не менее 0,51, если Dd £ 3500, °С×сут;

– не менее 0,56, если 3500 < Dd £ 5200, °С×сут;

– не менее 0,65, если 5200 < Dd £ 7000, °С×сут.

 

Таблица 3.9

Приведенное сопротивление теплопередаче окон, балконных дверей и фонарей

 

№ п.п. Заполнение светового проема Светопрозрачные конструкции
в деревянных или ПХВ переплетах в алюминиевых переплетах
2·°С/Вт 2·°С/Вт
Двойное остекление из обычного стекла в спаренных переплетах 0,40
Двойное остекление с твердым селективным покрытием в спаренных переплетах 0,55
Двойное остекление из обычного стекла в раздельных переплетах 0,44 0,34
Двойное остекление с твердым селективным покрытием в раздельных переплетах 0,57 0,45
Двойное из органического стекла для зенитных фонарей 0,36
Тройное из органического стекла для зенитных фонарей 0,52
Тройное остекление из обычного стекла в раздельно-спаренных переплетах 0,55 0,46
Тройное остекление с твердым селективным покрытием в раздельно-спаренных переплетах 0,60 0,50
Однокамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла:    
  обычного 0,35 0,34
  с твердым селективным покрытием 0,51 0,43
  с мягким селективным покрытием 0,56 0,47
Двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла:    
  обычного (с межстекольным расстоянием 8 мм) 0,50 0,43
  обычного (с межстекольным расстоянием 12 мм) 0,54 0,45
  с твердым селективным покрытием 0,58 0,48
  с мягким селективным покрытием 0,68 0,52
  с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном 0,65 0,53
Обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах из стекла:    
  обычного 0,56 0,50
  с твердым селективным покрытием 0,65 0,56
  с мягким селективным покрытием 0,72 0,60
  с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном 0,69 0,60
Обычное стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах из стекла:    
  обычного 0,65
  с твердым селективным покрытием 0,72
  с мягким селективным покрытием 0,80
  с твердым селективным покрытием и заполн. аргоном 0,82
Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах 0,70
Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах 0,75
Четырехслойное остекление из обычного стекла в двух спаренных переплетах 0,80

Пример 3.8



 

Коэффициент остекленности запроектированного административного здания в г. Волгограде составляет 20 %. Выбрать заполнение светопроема для данного здания.

Температура внутреннего воздуха tint = 20 ºС. Средняя температура наружного воздуха и продолжительность отопительного периода в Волгограде соответственно равны:

tht = -2,2 ºС и zht = 178 суток (по данным СНиП 23-01).

 

Решение

 

1. Определим требуемое сопротивление теплопередаче окон – Rreq.

Градусо-сутки отопительного периода составляют (3.21):

Dd = (20 + 2,2)·178 = 3952 ºС·сут.

Так как коэффициент остекленности f не превышает 25 %, то, используя данные таблицы 3.3 и формулу (3.22), определим требуемое сопротивление теплопередаче:

Rreq = 0,00005·3952 + 0,2 = 0,40 м2·ºС/Вт.

 

2. По таблице 3.9 выбираем для окон запроектированного здания двойное остекление из обычного стекла в спаренных или раздельных деревянных или ПХВ переплетах, приведенные сопротивления теплопередаче которых составляют соответственно 0,40 и 0,44 м2·ºС/Вт. В обоих случаях условие Rr0 ≥ Rreq выполняется.

 

 

Как видно из данных таблицы 3.9, приведенное сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций гораздо выше при использовании трехслойного или четырехслойного остекления, закрепляемого в переплетах из малотеплопроводных материалов. Использование селективного покрытия с внутренней стороны, отражающего лучистое тепло помещения обратно, и заполнение межстекольного пространства теплоизоляционным газом (аргоном) существенно повышают теплозащиту окон.

Кроме показателя тепловой защиты зданий «а» – по приведенному сопротивлению теплопередаче, для окон следует провести проверку по санитарно-гигиеническому показателю «б».

Температура внутренней поверхности остекления окон жилых и общественных зданий tsi должна быть не ниже + 3°С, для производственных зданий – не ниже 0°С. Если это условие не выполняется, то следует выбрать другое конструктивное решение заполнения окон с целью обеспечения выполнения этого требования либо предусмотреть установку под окнами приборов отопления.

 

Пример 3.9

 

Проверить выполнение условия tsi ≥ + 3°С для окна жилого дома в климатических условиях г.Москвы. Заполнение окна – двойное остекление в раздельных деревянных переплетах.

Расчетная температура внутреннего воздуха жилого дома составляет tint = 20 ºС (таблица 1.2). Согласно СНиП 23-01 text = = – 28 ºС.

 

Решение

 

Найдем расчетный температурный перепад Δt между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности остекления по формуле (3.26). Для этого из таблицы 2.2 выпишем коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности окна: αint = 8,0 Вт/(м2· ºС). По данным таблицы 3.9 приведенное сопротивление теплопередаче Rr0 данного окна составляет 0,44 м2·ºС/Вт .

ºС.

Искомую температуру внутренней поверхности определим по формуле: tsi = tint – Δt = 20 – 13,6 = 6,4 ºС.

Так как tsi > + 3°С, конструкция окна удовлетворяет нормам.

 

 

Глава 4


Читайте также:

Приложение б. термины и определения тепловая защита зданий- строительные нормы и правила- СНиП 23-02-2003 (утв- постановлением Госстроя РФ от 26-06-2003 113) (2022). Актуально в 2019 году

1. Тепловая защита здания
Thermal performance of a building
Теплозащитные свойства совокупности наружных и внутренних ограждающих конструкций здания, обеспечивающие заданный уровень расхода тепловой энергии (теплопоступлений) здания с учетом воздухообмена помещений не выше допустимых пределов, а также их воздухопроницаемость и защиту от переувлажнения при оптимальных параметрах микроклимата его помещений
2. Удельный расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный период
Specific energy demand for heating of a building of a heating season
Количество тепловой энергии за отопительный период, необходимое для компенсации теплопотерь здания с учетом воздухообмена и дополнительных тепловыделений при нормируемых параметрах теплового и воздушного режимов помещений в нем, отнесенное к единице площади квартир или полезной площади помещений здания (или к их отапливаемому объему) и градусо-суткам отопительного периода
3. Класс энергетической эффективности
Category of the energy efficiency rating
Обозначение уровня энергетической эффективности здания, характеризуемого интервалом значений удельного расхода тепловой энергии на отопление здания за отопительный период
4. Микроклимат помещения Indoor climate of a premise Состояние внутренней среды помещения, оказывающее воздействие на человека, характеризуемое показателями температуры воздуха и ограждающих конструкций, влажностью и подвижностью воздуха (по ГОСТ 30494)
5. Оптимальные параметры микроклимата помещений
Optimum parameters of indoor climate of the premises
Сочетание значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чем у 80% людей, находящихся в помещении (по ГОСТ 30494)
6. Дополнительные тепловыделения в здании
Internal heat gain to a building
Теплота, поступающая в помещения здания от людей, включенных энергопотребляющих приборов, оборудования, электродвигателей, искусственного освещения и др., а также от проникающей солнечной радиации
7. Показатель компактности здания
Index of the shape of a building
Отношение общей площади внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций здания к заключенному в них отапливаемому объему
8. Коэффициент остекленности фасада здания
Glazing-to-wall ratio
Отношение площадей светопроемов к суммарной площади наружных ограждающих конструкций фасада здания, включая светопроемы
9. Отапливаемый объем здания
Heating volume of a building
Объем, ограниченный внутренними поверхностями наружных ограждений здания – стен, покрытий (чердачных перекрытий), перекрытий пола первого этажа или пола подвала при отапливаемом подвале
10. Холодный (отопительный) период года
Cold (heating) season of a year
Период года, характеризующийся средней суточной температурой наружного воздуха, равной и ниже 10 или 8 °С в зависимости от вида здания (по ГОСТ 30494)
11. Теплый период года
Warm season of a year
Период года, характеризующийся средней суточной температурой воздуха выше 8 или 10 °С в зависимости от вида здания (по ГОСТ 30494)
12. Продолжительность отопительного периода
Lenght of the heating season
Расчетный период времени работы системы отопления здания, представляющий собой среднее статистическое число суток в году, когда средняя суточная температура наружного воздуха устойчиво равна и ниже 8 или 10 °С в зависимости от вида здания
13. Средняя температура наружного воздуха отопительного периода
Mean temperature of outdoor air of the heating season
Расчетная температура наружного воздуха, осредненная за отопительный период по средним суточным температурам наружного воздуха

(PDF) Обзор влияния факторов геометрии здания на стеклянные фасады высотных зданий

* Автор, ответственный за переписку (Н.Х. Рослан). Тел/факс: +60172959340. Адреса электронной почты:

[email protected]

АлАнци, А., Сео, Д., и Крарти, М. (2009). Влияние формы здания на тепловые характеристики

офисных зданий в Кувейте. Преобразование энергии и управление, 50 (3), 822–828.

Алгул, С.К., Риджабо, Х.Г., и Машена, М.Э. (2017). Энергопотребление в зданиях: корреляция

влияния отношения окна к стене и ориентации окна в Триполи,

Ливия. Журнал строительной техники, 11 (апрель), 82–86.

Амарал, А. Р., Родригес, Э., Гаспар, А. Р., и Гомеш, А. (2016). Тепловые характеристики

Параметрическое исследование типа окна, ориентации, размера и эффекта затенения. Устойчивое развитие

Города и общество, 26, 456–465.

Асади, С., Амири, С.С., и Моттахеди, М. (2014). О разработке многолинейного

регрессионного анализа для оценки энергопотребления на ранних стадиях проектирования зданий.

Энергетика и здания, 85, 246–255.

Чой, И.Ю., Чо, С.Х., и Ким, Дж.Т. (2012). Характеристики энергопотребления высотных многоквартирных домов

в зависимости от формы здания и многофункциональной застройки. Энергетика

и Здания, 46, 123–131.

Чанг, Л.П., Ахмад, М.Х., Оссен, Д.Р., Хамид, М., и Бахарванд, М. (2014). Влияние

ориентаций на тепловые характеристики помещения в тропиках. Журнал

Устойчивое развитие, 4 (2), 631–636.

Делгарм, Н., Саджади, Б., и Делгарм, С. (2016). Многоцелевая оптимизация энергоэффективности здания

и теплового комфорта в помещении: новый метод с использованием искусственной пчелиной семьи

(ABC). Энергия и здания, 131, 42–53.

Департамент по экономическим и социальным вопросам. (2015). Перспективы мировой урбанизации:

, редакция 2014 г.

Гойя, Ф. (2016). Поиск оптимального соотношения окон и стен в офисных зданиях в различных

европейских климатических условиях и влияние на общий потенциал энергосбережения. Солнечная энергия,

132, 467–492.

Хи, В. Дж., Алгул, М. А., Бахтияр, Б., Элаеб, О., Шамери, М. А., Алрубаих, М. С., и

Сопиан, К.(2015). Роль оконного остекления на естественное освещение и энергосбережение в

зданиях. Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, 42, 323–343.

Хемсат, Т. Л. (2016). Влияние ориентации жилья на энергопотребление в пригородных застройках.

Энергетика и здания, 122, 98–106.

Йованович А., Пежич П., Джорич-Велькович С., Карамаркович Дж. и Джелич М. (2014).

Важность ориентации здания при определении качества дневного освещения в студенческом общежитии

комнаты: Значения физических и смоделированных параметров дневного освещения по сравнению с субъективными результатами опроса

.Энергия и здания, 77, 158–170.

Ким С., Заде П.А., Штауб-Френч С., Фрозе Т. и Кавка Б.Т. (2016). Оценка влияния размера, положения и ориентации окна

на энергетическую нагрузку здания с использованием BIM.

Procedia Engineering, 145, 1424–1431.

Возможности структурированного переключаемого остекления*

Впервые представлено на GPD 2017

Вальтер Хаазе1, Марцена Хуссер1, Вернер Собек1,2

* Исследование проводится при поддержке Федерального института исследований в области строительства, городского хозяйства и пространственного развития при Федеральном управлении строительства и регионального планирования Германии (исследовательский проект: «Технология TN для архитектурных приложений») и Baden-Württemberg Stiftung GmbH, Германия (исследовательский проект: «i³: интеллектуальное, интерактивное, комплексное солнцезащитное остекление»)

1 Институт легких конструкций и концептуального дизайна (ILEK), Штутгартский университет, Пфаффенвальдринг 7 и 14, 70569 Штутгарт, Германия

2 Werner Sobek Group GmbH, Альбштрассе 14, 70597 Штутгарт, Германия

 

Аннотация

Фасадные блоки с остеклением должны соответствовать многочисленным критериям.Помимо обеспечения беспрепятственного обзора снаружи, они также должны обеспечивать защиту от прямых солнечных лучей и связанного с ними теплообмена. Чтобы оптимизировать работу остекленных фасадов в различных условиях, много усилий было направлено на разработку адаптивных систем остекления на основе интеллектуальных материалов или интеллектуальных механизмов. В этой статье будут описаны функциональные принципы и визуальные свойства системы на основе жидких кристаллов.

Путем изменения традиционных жидкокристаллических технологий, используемых для приложений отображения, и увеличения размера пикселя до архитектурного мезомасштаба, авторы разработали и исследовали систему переключаемого остекления с уникальными и многообещающими характеристиками.Здесь будут представлены преимущества и наиболее перспективные области применения этой системы адаптивного остекления.

 

1. Введение

Функция оболочки здания состоит в том, чтобы служить интерфейсом между внутренней и внешней средой. Эксплуатационные характеристики застекленных секций фасада необходимы для обеспечения максимально возможного комфорта для жителей здания при минимальных затратах энергии и ресурсов здания.

Поскольку как внешние климатические условия, так и требования пользователя к интерьеру значительно меняются с течением времени, интерфейс с постоянными свойствами будет неоптимальным.Вместо этого требуется адаптируемая «оболочка здания», которая может регулировать световые и энергетические потоки и предотвращать блики, чтобы поддерживать максимально возможный уровень эффективности в любых условиях.

В течение некоторого времени ведутся исследования и проектирование в области адаптивных оконных элементов для ограждающих конструкций как в университетских, так и в промышленных условиях. Путем изменения традиционных жидкокристаллических технологий, используемых для приложений отображения, и увеличения размера пикселя до архитектурного мезомасштаба авторы разработали и исследовали систему переключаемого остекления с уникальными и многообещающими характеристиками.

 

2. Управляемое TN-остекление на основе жидких кристаллов — свойства

Подавляющее большинство современных крупномасштабных телевизионных дисплеев основано на технологии жидких кристаллов (ЖК) [1]. ЖК-дисплеи (ЖК-дисплеи) состоят из сотен тысяч пикселей, которые по отдельности действуют как световые клапаны для управления коэффициентом пропускания подсветки экрана. Каждый пиксель состоит из трех субпикселей, оснащенных фильтрами красного, зеленого и синего цветов. Изменяя его коэффициент пропускания, можно управлять каждым субпикселем, чтобы получить желаемую интенсивность цвета и, таким образом, отображать цветные изображения.

Простейшая технология для отображения изображений (в оттенках серого) — это скрученная нематическая жидкокристаллическая ячейка (TN-ячейка). Между двумя стеклянными подложками находится очень тонкий слой нематических жидких кристаллов (толщиной всего несколько микрон). Два проводящих слоя необходимы на внутренних поверхностях подложек. Так называемые ориентационные слои на граничных поверхностях жидких кристаллов служат для избирательной ориентации стержнеобразных кристаллов, если к ним не приложено напряжение.

Если на каждую подложку снаружи нанести поляризаторы, появляется возможность влиять на коэффициент пропускания света и энергии.Поляризаторы обычно ориентированы под углом 90 градусов друг к другу. Посредством приложения небольшого напряжения (~ 3-15 В) к двум проводящим слоям изменяется ориентация молекул жидкого кристалла и можно контролировать интенсивность проходящего света. Исследуемая TN-ячейка в «выключенном» и «включенном» состоянии изображена на рисунке 1.


Рис. 1. TN-ячейка с внешними поляризаторами – принцип действия

Идея масштабирования пикселей TN-ячейки до размеров, подходящих для архитектурного остекления, не нова [2].Однако до сих пор не удалось изготовить адаптивный оконный блок на основе технологии TN-cell с достаточной долговечностью. Температурная и УФ-стабильность поляризаторов из фольги и их чувствительность к влаге были основными препятствиями. Усовершенствования поляризаторов из фольги, по-видимому, теперь позволяют использовать технологию TN-ячеек в качестве адаптивного элемента крупногабаритных стеклопакетов [3][4].

Как и в обычных жидкокристаллических дисплеях, проводящие слои TN-ячейки могут быть структурированы с помощью лазерного или фотолитографического процесса.В этом процессе ячейка подразделяется на пиксели, которые можно переключать по отдельности. Каждый пиксель соединяется с блоком управления прозрачным токопроводящим каналом (прозрачным проводом), который создает тонкий зазор между соседними пикселями. Токопроводящий путь не может быть затемнен. Такое устройство определяется как TNmodule.

Благодаря фильтрующему эффекту поляризаторов, а также отражению и поглощению самого остекления, TN-модуль достигает максимального светопропускания около 37 %, что делает его сравнимым с другими системами солнцезащитного остекления.Тем не менее, коэффициент пропускания пикселя может быть снижен до менее чем 1 %. Коэффициент пропускания модуля выше и сильно зависит от ширины зазора и общей площади зазора модуля. Таким образом, уменьшение площади зазора является целью оптимизации расположения пикселей. Спектральный коэффициент пропускания одного пикселя TN-модуля, измеренный авторами с помощью спектрометра, показан на рис. 2.


Рис. 2. Спектральный коэффициент пропускания одного пикселя TN-ячейки с внешними поляризаторами

Для оптимизации свойств стеклопакета (IGU) со встроенными TN-модулями необходимо учитывать основные принципы потока энергии через окно.Лучистый тепловой поток составляет примерно 2/3 потока энергии внутри окна и зависит от характеристик материала оконных стекол и покрытий [5]. Из-за высокой поглощающей способности переключаемой ячейки она нагревается приблизительно до 70–80 °C.

Для предотвращения передачи тепла из камеры в помещение целесообразно нанесение дополнительных стеклянных покрытий. На основе измерений в симуляторе солнца и моделирования, выполненного с помощью программного обеспечения Window / Optics [6], можно показать, что температура внутреннего стекла стеклопакета, оснащенного TN-модулями и снабженного селективным покрытием, не значительно превышают температуру обычного стеклопакета [4].

 

3. Прототипы

Авторам удалось изготовить два прототипа подструктурных переключаемых стеклопакетов (SIGU) [7]. Функциональные компоненты (TN-модули) были произведены компанией BMG MIS GmbH Luminator Technology Group по заданным авторами спецификациям. Стеклопакеты для стеклопакета были поставлены компанией Okalux GmbH в соответствии с планировкой, определенной авторами. Для крепления TN-модулей к внутренней поверхности наружного стекла стеклопакета разработаны соответствующие монтажные детали.


Рис. 3. TN-модуль типа 1: все пиксели во включенном состоянии (слева), 50 % пикселей во включенном состоянии и 50 % пикселей в выключенном состоянии (справа)

Два разных типа TN-модулей были исследованы авторами. TNmodule типа 1, как показано на рисунке 3, демонстрирует расположение пикселей с 26 столбцами и 16 строками (количество пикселей: 416). Отдельные пиксели могут находиться в состоянии «выключено» или «включено». Различные значения коэффициента пропускания этого типа остекления должны быть достигнуты за счет отображения различных рисунков изображения.Вертикальные непереключаемые пиксельные промежутки в основном определяют минимальную общую передачу модуля. В этих промежутках контактные провода ведут к управляющей электронике, расположенной на верхнем краю модуля.

Незначительное уменьшение количества пикселей на модуль привело к TN-модулю типа 2 (рис. 4). В 19 столбцах и 16 строках есть 304 индивидуально управляемых пикселя, каждый из которых можно переключать по 16 градациям серого. Промежутки между пикселями могут быть значительно уменьшены для этого типа, что приводит к улучшению темного состояния остекления.


Рис. 4. TN-модуль типа 2: все пиксели в состоянии «включено» (слева), степень прозрачности (справа)

Спектральный коэффициент пропускания одного отдельного пикселя обоих типов модулей и соответствующие значения для модулей приведены в ТАБЛИЦЕ 1. Спектральные свойства были измерены с помощью спектрального фотометра (см. рисунок 2). Затем рассчитывали фотометрические (индекс: vis) и радиометрические (индекс: sol) свойства согласно DIN EN 410 [8]. Минимальный коэффициент пропускания модуля типа 1 (Tvis=13 %) значительно выше, чем у модуля типа 2 (Tvis=5 %) [9].Дальнейшее развитие схемы пикселей направлено на достижение темного состояния модуля около 2 %. Моделирование дневного света [10] для Штутгарта подтвердило, что для TN-остекления с такой эффективностью затемнения не требуется дополнительной защиты от бликов.

Значения коэффициента пропускания, отражения и поглощения площади пикселя и модулей для обоих типов Tn-ячеек


Таблица 1. Значения коэффициентов пропускания, отражения и поглощения площади пикселя и модулей для обоих типов tn-ячеек
Таблица 2.Строительные характеристики стенда для испытаний фасадов (rubnerhaus ag – s.p.a)

 

4. Стенд для испытаний фасадов

Для дальнейшего изучения влияния на микроклимат в помещении, энергопотребления для кондиционирования помещений, обеспечения дневного света и защиты от ослепления SIGU, оснащенные TN-модулями, были установлены на южном фасаде испытательного здания в Штутгарте, Файхинген.

Двухэтажное деревянное здание Штутгартского университета включает в себя четыре испытательных помещения размерами 2.00 м x 4,20 м x 2,70 м (ширина x глубина x высота). Каждую из этих комнат можно считать самостоятельным офисным помещением. Основные характеристики строительных элементов тестового здания представлены в ТАБЛИЦЕ 2. 

Южный фасад здания спроектирован для удобной установки различных стеклопакетов. Два испытательных помещения в настоящее время оборудованы переключаемыми стеклопакетами, представленными в этом документе (ячейка 1 типа в комнате 1, ячейка 2 типа в комнате 2), как показано на рисунке 5. Первый изоляционный стеклопакет был оснащен 45 модулями типа 1. расположены в 9 строк и 6 столбцов модулей.Размер окна 244 см в высоту и 174 см в ширину. Такое расположение SIGU демонстрирует 18720 пикселей. В СИГУ во втором помещении было установлено 54 TN-модуля 2-го типа с разрешением 16416 пикселей.


Рис. 5. Фасадная испытательная установка Штутгартского университета: б) южный фасад с подконструкционными переключаемыми стеклопакетами в двух испытательных помещениях на первом этаже (справа: модуль типа 1 а), слева: модуль типа 2 с))

Фасад испытательная установка снабжена измерительным оборудованием для регистрации внешних и внутренних условий.Солнечное излучение определяется с помощью двух пиранометров и прослеживаемого пиргелиометра на крыше здания. Другие параметры погоды предоставляет местная метеостанция. Для измерения визуального и теплового режима в помещении используются датчики освещенности, термопары и датчики влажности. Измерительное оборудование для одной из испытательных комнат показано на рисунке 6.


Рис. 6. Измерительное оборудование стенда для испытаний фасадов Штутгартского университета

 

5.Концепция управления

Стратегия управления, применяемая к каждому переключаемому остеклению, учитывает возможности, связанные с разделением на отдельные управляемые пиксели и с быстрым временем отклика на переключение пикселя. Были измерены времена переключения при различных температурах (ТАБЛИЦА 3). Время отклика зависит от приложенного напряжения и температуры модуля. Даже при низком напряжении и низких температурах время переключения из одного состояния пропускания в другое не превышает 103 мс.

Возможность частичной тонировки стекол в сочетании с малым временем отклика позволяют управлять защитой от дневного света и ослепления независимо друг от друга. Высокая коммутационная способность позволяет следить за изменениями внешних условий и обеспечивать наилучшее освещение внутри помещений. Защита от бликов может быть достигнута путем тонирования соответствующих участков остекления. Дневной свет можно регулировать, затемняя или осветляя оставшиеся области по мере необходимости.


Таблица 3.Время переключения исследуемого TN-модуля при различных температурах

Исследована защита от бликов путем отображения круглого пятна на окне. Алгоритм расчета положения этого пятна учитывает движение солнца и положение человека в комнате.

Первые меры предполагали исправление положения обывателя. Поэтому было достаточно обновлять положение пятна раз в минуту, чтобы обеспечить правильное затенение головы человека. Первые испытания SIGU с TN-модулями типа 1 с этой стратегией были начаты и привели к обнадеживающим результатам.Движение пятна показано на рис. 7. Эффект затенения человека от прямого солнечного излучения показан на рис. 8.


Рис. 7. Вид изнутри наружу с выставленным пятном перед положением солнца (SIGU с TN-модулями типа 1) для обеспечения затенения головы пассажира (8 декабря 2016 г.). Фото: Г. Мецгер, ILEK
Рис. 8. (слева) Тень, вызванная пятном на остеклении для предотвращения ослепляющего эффекта на человека. Фото: Г. Метцгер, ИЛЭК
Рис. 9. (справа) Отображение информации о СИГУ с TN-модулями типа 1.Вид изнутри наружу. Фото: Г. Мецгер, ILEK

Интенсивность облучения на месте человека будет измеряться с использованием фотометрических и фотографических методов на следующих этапах исследования. В настоящее время надежность стратегии контроля может быть доказана, несмотря на то, что очевидно, что полная защита от ослепления не может быть достигнута с помощью TN-остекления типа 1 из-за его слишком высокого коэффициента пропускания в темном состоянии.

Ожидается улучшение эффективности затенения при исследовании TN-остекления типа 2 из-за более низкого коэффициента пропускания в темном состоянии.Основным преимуществом TNglazing по сравнению с другими исследованными типами остекления является возможность субструктурирования оконного пространства. Это позволяет увеличить светопропускание, затемняя только необходимые пятна. Кроме того, окно, оснащенное модулями TN, предлагает пассажирам дополнительные возможности, поскольку его также можно использовать в качестве информационного дисплея. Этот эффект показан на рис. 9. Несмотря на то, что разрешение довольно низкое по сравнению с ЖК-дисплеями, потенциал этого типа остекления наглядно демонстрируется.

 

6. Заключение

Хотя оба типа TN-остекления имеют более низкий максимальный коэффициент пропускания по сравнению с электрохромной оконной технологией, их характеристики являются многообещающими. Первые количественные результаты должны быть подтверждены в ходе следующих качественных исследований контроля дневного света и бликов, а также их влияния на снижение энергопотребления для кондиционирования воздуха в помещении. В настоящее время авторы реализуют дальнейшие стратегии контроля в испытательном стенде фасада для оценки на месте.Автоматическое определение положения человека обеспечит повышенную гибкость разделения остекления.

 

7. Архитектурные возможности

По сравнению с традиционными фасадными решениями разработанное авторами переключаемое подструктурное TN-остекление имеет значительные преимущества. Он характеризуется большим диапазоном переключения и очень коротким временем переключения. Возможность реализации переключаемых стеклопакетов в стандартных системах рамы в сочетании с минимальными требованиями к их соединению делает систему идеальной для применения на фасадах новых зданий, а также для модернизации существующих зданий.

Как показано в первом моделировании [7], остекление TN может заменить обычные стеклопакеты с наружным затенением. Интеграция функций защиты от солнца и бликов в сочетании с эффективным контролем приводит к значительному повышению комфорта. Ослепление является основным фактором комфорта, на который может повлиять внедрение TN-остекления. Кроме того, ожидается небольшое снижение энергопотребления здания. В дополнение к снижению потребности в энергии для охлаждения, сокращение воплощенной энергии и потребления ресурсов по сравнению с обычными аддитивными фасадными решениями являются замечательными преимуществами TN-остекления.

Отказ от аддитивных решений приводит к архитектуре с упрощенным выражением и сложной функциональностью. Солнцезащита больше не является второстепенным устройством, которое должно заполнять строго определенные границы. Возможность затемнения любого необходимого участка остекления делает фасад гибким и изменчивым. Положение участков на фасаде, используемых для передачи света и энергии, а также для обеспечения визуального контакта с внешним миром, может гибко переопределяться в зависимости от реальных потребностей [7].На следующем рисунке 10 показаны несколько вариантов применения структурированного адаптивного остекления в полностью остекленном фасаде. Изображенная гибкость является лишь одним из примеров ожидаемой широкой области применения этой системы.


Рисунок 10. Возможности применения структурированного адаптивного остекления в полностью остекленном фасаде. Визуализации: С. Лейстнер, ILEK

 

8. Благодарности

Работа, описанная в настоящем документе, была выполнена в рамках следующих исследовательских проектов: «Технология TN для архитектурных приложений», основанная Федеральным институтом исследований в области строительства, градостроительства и пространственного развития в рамках Федерального ведомства по строительству и региональному планированию и «i³: интеллектуальное, интерактивное, комплексное солнцезащитное остекление», основанное Фондом Баден-Вюртемберг.

В строительстве испытательного стенда для фасадов участвовали многочисленные промышленные компании, прежде всего Rubner Haus AG – SpA, Toshiba Klimasysteme Beijer Ref Deutschland GmbH, TWL-Technologie GmbH, Nimbus Group GmbH, Alcoa GmbH, Paul Bauder GmbH & Co. KG. , Окалюкс ГмбХ. Компании BMG MIS GmbH и Okalux GmbH поддержали изготовление описанных прототипов. Авторы хотели бы выразить свою благодарность за эту поддержку.

 

Ссылки

[1] Чен Р.H.: Liquid Crystal Displays: Fundamental Physics and Technology, New York (2011)
[2] Gläser, H.-J.: Abschirmvorrichtung für Fenster (экранирование для окон), патент Германии DT 2155951, дата патента: 8 марта 1973.
[3] Haase, W., Husser M., Kurz E., Rau L. «Schaltbare Verglasung auf der Basis von lyotropen und nematischen Flussigkristallen (Переключаемое остекление на основе лиотропных и нематических жидких кристаллов)», Отчет о проекте, Штутгарт. , 2014.
[4] Husser, M. et al., «Структурное солнцезащитное остекление» в Proc.Искусственная прозрачность. Международная конференция в Glasstec, Дюссельдорф, 2014 г.
[5] Schittich, C. et al., Glass Construction Manual, Birkhäuser, Munich, 2007.
[6] Национальная лаборатория Лоуренса Беркли (LBNL), «Window Optics», http: //windowoptics.lbl.gov/ (дата доступа: 8 мая 2017 г.).
[7] Husser, M., Haase, W., Hoß, P., и Sobek, W., «Новые возможности защиты от солнца и бликов с помощью структурированного переключаемого остекления» в Proc. Challenge Glass 5, Ghent, 2016.
[8] DIN EN 410 «Стекло в строительстве. Определение световых и солнечных характеристик остекления», немецкая версия EN 410: 2011.
[9] Haase, W., Husser, M., & Sobek, W., «Potentiale strukturierter, schaltbarer Verglasungen (потенциал структурного переключаемого остекления)» в B. T. Weller, Glasbau. Ernst & Sohn GmbH & Co. KG., 2016.
[10] Hoß, P., Simulation des Einflusses verschiedener klimatischer Randbedingungen auf die Regelungsstrategie schaltbarer Verglasungen und den Gebäudeenergiebedarf (Моделирование влияния различных климатических условий на потребности здания в энергии и о стратегиях управления переключаемым остеклением), бакалаврская работа в ILEK, Штутгарт, 2015.

Проект FB720: разработка нового солнцезащитного остекления с пассивной сезонной дискриминацией поступления солнечной радиации

В отличие от других солнцезащитных окон, солнцезащитное стекло FB720 основано на возможностях, предлагаемых наложением различных слоев стекла в случае многослойного остекления. . Солнцезащита достигается с помощью отражающего покрытия, наносимого на каждый слой стекла [10] с уникальным геометрическим рисунком, адаптированным к конкретным характеристикам каждого архитектурного проекта; в основном ориентация фасада здания и положение здания по широте (рис.1). Геометрический узор, нанесенный на каждый из стеклянных слоев, слегка смещается на каждом слое для достижения эффекта объемной фильтрации, аналогичного жалюзи, но без неудобств в обращении и уходе за этими типами жалюзи. Результатом стало индивидуальное многослойное стекло, содержащее то, что можно было бы описать как «виртуальные ламели», которые предназначены для обеспечения максимальной защиты от прямого солнечного излучения летом и максимального сбора солнечной энергии зимой.

Рис. 1

Верхний образец и с 3 наложенными отражающими покрытиями в виде «таблеток ». Нижний образец б с 3-мя накладными световозвращающими покрытиями по схеме « полосы »

Процедура создания идеального геометрического рисунка «виртуальных планок» основана на различных полосах металлических отражающих покрытий, нанесенных на обе стороны стекла.Совмещение и наложение этих полос рассчитаны с учетом максимальных углов падения излучения в период зимнего и летнего солнцестояния в плоскости фасада, скорректированных на показатель преломления материала стекла (рис. 2). Точная закономерность для каждой ситуации выводится с помощью тригонометрических вычислений, подробности которых выходят за рамки этой статьи. Конечная цель состоит в том, чтобы достичь того же пассивного защитного эффекта, что и карниз на фасаде, обращенный к полуденному солнцу: в северном полушарии он обеспечивает защиту от радиации летом, но позволяет большей части радиации проникать в здание в летнее время. зима.Ключом является геометрическое расположение полос по сравнению с углом падения солнца во время зимнего и летнего солнцестояния, или, другими словами, угол падения в день равноденствия плюс угол склонения летом (+23,4°). или минус угол склонения зимой (-23,4°). Для достижения этого эффекта при любой ориентации расположение полос на плоскости стекла определяется геометрическим пересечением фасада и плоскости пути солнца в день равноденствия.Он будет варьироваться в зависимости от ориентации стекла и широты места. Таким образом, наилучший рисунок для южной ориентации (в северном полушарии) будет состоять из горизонтальных полос, тогда как в восточной или западной ориентации полосы должны иметь наклон с углом наклона, равным широте (рис. 3). Смещение между полосами в разных слоях определяется углами наклона летом и зимой по отношению к геометрической базовой плоскости, перпендикулярной фасаду, и выравниванию защитных полос.

Рис. 2

Концепция влияния полос, отражающих солнечное излучение, на контроль солнечного излучения. Левый угол падения солнечной радиации зимой. Прямой Угол падения солнечной радиации летом

Рис. 3

Трехмерное изображение, показывающее эволюцию тени, генерируемой на горизонтальной плоскости вкладом полос, отражающих солнечное излучение (12:00; 13:00, 14:00; 15:00). Белые пунктирные линии показывают наклон полосок в каждой ориентации.От слева до справа южный узор, летнее солнцестояние; южный узор, зимнее солнцестояние; западный узор, летнее солнцестояние; западный узор, зимнее солнцестояние. Во время летнего солнцестояния преграда является полной в течение дня, а во время зимнего солнцестояния преграда минимальна, чтобы позволить солнечному излучению проникнуть в здание

Ширина полос, расстояние между ними и смещение по стыку определяются количеством и толщиной слоев стекла в стеклопакете.По мере использования большего количества наложенных слоев полосы могут быть разделены большим расстоянием (рис. 4). В исследованных практических случаях рассматривалось как минимум три слоя, создаваемые отражающим и полупрозрачным покрытием из оксидов металлов на поверхности стекла [11].

Рис. 4

Геометрический вывод размеров и базовое расположение отражающих полос. Плоскость бумаги в этой статье соответствует виртуальной вертикальной плоскости, расположенной перпендикулярно плоскости фасада.В и , начиная с максимального угла пути солнца зимой (угол падения в день равноденствия минус угол склонения зимой), отражающие полосы выравниваются в несколько шагов. В b , начиная с максимального угла пути солнца летом (угол падения в день равноденствия плюс угол склонения летом), устанавливается разделение ( B ) плоскостей светоотражающих полос. В c ширина ( A ) полос в одной плоскости зависит от количества наложенных слоев, в данном примере 3.Для реального, более точного расчета следует также учитывать угол преломления луча света при его прохождении через стекло

Дизайн покрытия стекла

Разработанная методика селективной металлизации стекла позволяет наносить сложные многослойные структуры, как в виде полос, полос, так и в виде отдельных пятен с различной степенью прозрачности, отражения и металлического цвета (медь, золото, бронза, так далее.).

Энергорегулирующие покрытия для архитектурных целей составляют особую область в общей области тонкослойных интерференционных фильтров.Наиболее распространенным промышленным методом изготовления интерференционных фильтров на больших листах стекла является магнетронное напыление (МС). Этот метод имеет несколько основных преимуществ: можно использовать разные материалы; можно наносить сложные многослойные структуры; и его можно масштабировать до промышленных объектов. При разработке покрытия учитывались, в частности, следующие моменты:

  1. 1.

    Фотоэнергетические свойства.

  2. 2.

    Эстетика.

  3. 3.

    Прочность.

  4. 4.

    Материалы и продукция.

Первые два пункта связаны со спектральным поведением покрытия и, следовательно, могут считаться принципиальными аспектами оптического оформления многослойной структуры. Пункты 3 и 4 относятся к материалам и их технологическим свойствам и должны учитываться при проектировании, поскольку они ограничивают диапазон материалов, которые можно использовать.

При оценке окончательных свойств конкретной конструкции следует учитывать три основных фактора фотоэнергии: солнечный фактор (SF), который описывает прирост энергии из-за падения солнечного излучения; значение U или коэффициент теплопередачи, который указывает на потери или прирост тепла из-за разницы температур внутри и снаружи здания; и светопропускание (LT), которое важно для прогнозирования степени внутреннего освещения и требований к искусственному освещению.

Определение оптимальных свойств солнцезащитного стекла в значительной степени зависит от географического положения здания и других аспектов, связанных с конструкцией здания: ориентация, площади остекления, наклон фасадов или мансардные окна и наличие других мер защиты от солнца, среди прочих факторов.

В этом случае было разработано очень отражающее покрытие со значениями пропускания менее 5 %. Цвет покрытия был полностью нейтральным при отражении и пропускании.Его оптические свойства определяли с помощью спектрофотометрии VIS-NIR (рис. 5).

Рис. 5

Оптические свойства глазури, использованной в образцах. Tl пропускание света, Rvidrio отражение стекла, Rcapa отражение покрытия

Чтобы получить все эти свойства, мы выбрали структуру на основе металлического слоя в сочетании с диэлектрическими интерференционными слоями. Используя эту структуру, отраженный цвет можно варьировать за счет антиотражения определенных длин волн, вызванного диэлектрическим слоем.Увеличивая или уменьшая толщину этого слоя, можно изменить длину волны, при которой возникает просветление, что, в свою очередь, изменит отражаемый цвет. В первом дизайне была разработана структура, имеющая нейтральный тон, обладающая высокой отражательной способностью и низким коэффициентом пропускания излучения. Это обеспечивает лучшую защиту от солнца для селективного остекления с угловой дискриминацией (таблицы 1, 2).

Таблица 1 Структура многослойного материала, разработанного Таблица 2 Общие оптические свойства многослойного стекла

Оптическая интерференция может быть использована для получения широкого спектра цветов путем изменения характеристик покрытий.Например, если использовать структуру диэлектрик-металл-диэлектрик и варьировать толщину диэлектрических слоев, то можно получить целую гамму цветов. Это показано на хроматической диаграмме (рис. 6), на которой толщина диэлектрических слоев варьировалась от 0 до 100 нм. Таким образом, эстетические свойства стекла могут быть адаптированы для использования в различных архитектурных решениях.

Рис. 6

Цветовые координаты в системе CIE Lab 1976 обеспечены структурой следующего типа: Стекло/диэлектрик/металл/диэлектрик за счет изменения толщины диэлектрических слоев от 0 до 100 нм.Цветовые каналы, a* и b*, будут представлять истинные нейтральные значения серого при a* = 0 и b* = 0. Красный/зеленый цвета противников представлены вдоль оси a*, с зеленым при отрицательных значениях a* и красным. при положительных значениях а*. Желтый/синий цвета соперника представлены вдоль оси b*, где синий соответствует отрицательным значениям b*, а желтый – положительным значениям b*. Масштабирование и пределы осей a* и b* будут зависеть от конкретной реализации цвета Lab, но часто они находятся в диапазоне от ±100 или от −128 до +127

.

Дизайн для сезонной дискриминации

Основной целью пассивной сезонной дискриминации является выравнивание тени от «виртуальных жалюзи» зимой и наложение ее летом.Это обеспечивает пассивный солнечный контроль, который является как переменным, так и сезонным. Другими словами, солнечный фактор ниже в жаркие месяцы и выше в холодные (рис. 7а, б). На основе этих критериев были разработаны различные образцы и модели. Одним из основных технических ограничений, которые необходимо учитывать, является допуск относительного положения различных полосок: для правильного функционирования точность должна быть менее 0,1 мм.

Рис. 7

a , b Визуальное воссоздание того, как переменный угол падения прямого солнечного излучения влияет на тень.Верхнее изображение (рис. 7а) будет соответствовать углу падения солнца в день летнего солнцестояния, так что тень полос на горизонтальной плоскости (пол) выровнена. нижнее изображение (рис. 7б) соответствует углу падения излучения в день зимнего солнцестояния так, что тени полос на горизонтальную плоскость (пол) накладываются, что уменьшает суммарную передаваемую энергию внутрь здания прямым солнечным излучением в горизонтальной плоскости

Общие характеристики светопропускания солнцезащитного остекления FB720 сильно зависят от прозрачности и отражательной способности различных материалов полос.Хотя стекло обычно обеспечивает хорошую видимость, оно не является полностью прозрачным. Видимость через стекло зависит от контраста между внешним и внутренним освещением. Однако эта изменчивость создает некоторые интересные эстетические особенности, поскольку привлекательный внешний вид меняется в течение дня.

Стандартные расчетные программы в данном случае не могли быть использованы для определения световых и энергетических свойств остекления FB720, так как исследуемая поверхность многослойного стекла не имеет однородных отражательных характеристик.Поэтому был разработан инструмент моделирования для расчета значений коэффициента пропускания и отражения света в зависимости от угла падения солнца на основе инструмента «Intersystems Caché»: базы данных для высокопроизводительных объектов. Из-за периодичности геометрических закономерностей расчеты можно производить для одного периода и экстраполировать.

Устойчивое развитие: важность современного энергоэффективного дизайна фасада

Главная / Блог / Все / Устойчивое развитие: важность современного энергоэффективного дизайна фасада

Кэрол Данн

Устойчивое развитие Изысканность: важность современного энергоэффективного дизайна фасада

Меган Дойл, ФенестраПро

Производительность фасада должна быть большое внимание в начале процесса архитектурного проектирования, чтобы обеспечить баланс существует между эстетикой и тепловой и энергетической эффективностью.Как фасад приходится более 50% энергопотребления в здании, значительные финансовые преимущества связаны с рассмотрением устойчивых практик. Текущие правила и рыночный спрос на здания с сертификатами LEED и другими экологические аккредитации теперь вынуждают дизайнеров уделять основное внимание эффективность. Современные архитекторы и дизайнеры понимают эту потребность в балансе – но найти баланс между эстетикой и производительностью можно сложно, если отсутствует осведомленность или понимание параметров, которые повлиять на эти результаты.

Вождение На пути к энергоэффективному дизайну

Так как фасад составляет большая часть оболочки здания, разделяющая интерьер и экстерьер среды, это единственный важнейший фактор энергоэффективности структуры. Эффективность фасада во многом зависит от расположение здания и ориентация на солнце, а также материалы и методы строительства фасада. Дизайн высокопроизводительного здания начинается с определения оптимальной формы и размещения здания в соответствии с его назначением и другими ограничениями.Далее, использование остекление фасада должно быть оптимизировано с точки зрения теплоэффективности, освещения и солнечное отопление.

Университет г. ENR2 в Аризоне — это здание с платиновым сертификатом LEED и фасадом, специально разработан, чтобы справиться с суровым солнцем Аризоны и палящим климатом.

Так как остекление определяет количество солнечного света, достигающего пассажиров, количество и тип глазури, требуемой для каждого поверхность зависит от потребностей в отоплении и освещении, пути солнца и расположение близлежащих элементов затенения.Недостаточное естественное освещение создает потребность в светильниках искусственного освещения и увеличивает затраты на электроэнергию. В холоде среды, недостаточное солнечное отопление может также увеличить кондиционирование воздуха нагрузки. Слишком много солнечного света создает сопоставимые эффекты, создавая дополнительное затенение. устройства, необходимые для ручного ограничения воздействия солнечного света и усиления охлаждения нагрузки из-за чрезмерного солнечного нагрева.

Хотя остекление пропускает солнечный свет для входа в здание с целью освещения и отопления, она также имеет тенденцию к уменьшению тепловые характеристики фасада, поскольку стекло обеспечивает меньшую теплоизоляцию чем стены.Располагая остекление для оптимизации солнечного освещения и обогрева, процент площади фасада, покрытой остеклением, может быть уменьшен для смягчения тепла потеря. Двойные и тройные стеклопакеты и рамы остекления, которые термически разорванные должны также использоваться для уменьшения теплопроводности через оболочку и свести к минимуму тепловые потери. Потому что остекление оказывает такое сильное влияние на энергоэффективность, обязательно, чтобы остекление и затеняющие устройства были расположен так, чтобы свести к минимуму колебания тепла, уменьшая количество воздуха кондиционирование и потребление энергии освещения.

Оптимизация тепловых характеристик фасада

Надлежащее понимание и Использование информационного моделирования зданий позволяет проектировщикам учитывать производительность фасада с самого начала проекта и быстро найти баланс между производительностью и эстетикой, чтобы уменьшить вероятность дорогостоящих поздних переделки сцены.

Этап концептуального проектирования

Оптимизация фасада для всех эти факторы, концептуальные массовые модели следует использовать на ранних стадиях проектирования. обработать.Ориентацию здания и размещение остекления можно отрегулировать в соответствии с движением солнца в течение года и влиянием окружающие постройки, затеняющие здание. По регулировке остекления проценты на разных поверхностях, здание можно настроить в соответствии с тем, как каждая область находится под влиянием окружающей среды. На этом этапе общий дизайн и производительность фасада здания может быть обоснованно оценена и оптимизирована. Определив основные параметры, архитекторы могут сосредоточить внимание на эстетических аспектах. решения, а не повышение производительности.

Этап рабочего проекта

По мере того, как дизайн превращается в лучшее представление конечного продукта, он постоянно анализируется в BIM для обеспечения достижения целей тепловой оболочки. Более конкретный дизайн элементы, такие как структура глазури, цвета и фриттинг, могут быть выбраны для дальнейшая оптимизация эффективности оболочки и производительности освещения. Детальное затенение элементы могут быть добавлены для оптимизации факторов солнечного нагрева и дневного света. С концептуальная масса и детализированные модели могут быть использованы очень рано процесс, дизайнеры могут быть в курсе того, как эстетические решения влияют на работоспособность фасада по мере принятия проектных решений.

Ключевые выводы

Важность Высокоэффективный фасадный дизайн продолжает расти вместе с потребностью в высокопроизводительные здания, обеспечивающие максимальную эффективность. Несмотря на сложный проблемы, связанные с оптимизацией эффективности, проектировщики фасадов имеют доступ к большему количеству знаний, инструментов и материалов, чем когда-либо, чтобы создавать эстетически приятные здания, которые удовлетворяют целям производительности. По мере того, как требования становятся более строгие и сложные, использование имитационных моделей является ключом к максимизации общего производительность здания без ущерба для эстетики.Такие технологии, как FenestraPro For Revit , позволяют использовать комплексный подход при достижении производительности. и эстетические цели и предотвращение поздних изменений дизайна.

Если вашей фирме бросают вызов найти баланс между эстетикой и производительностью, сосредоточившись на оперативность, контакт Прикладное программное обеспечение сегодня, чтобы поговорить с отраслью эксперт о том, как FenestraPro может помочь.

Влияние пассивной конструкции фасада здания на тепловой комфорт помещений жилых зданий

Дата получения: 24 сентября 2018 г. / Дата принятия: 01 октября 2018 г. / Дата публикации: 11 октября 2018 г.

Ключевые слова: Фасад здания; Тепловой комфорт в помещении; Конструктор дизайна; Остекление окон; Затеняющее устройство; Материалы наружных стен

На этап эксплуатации здания приходится большая доля всего его жизненного цикла по сравнению с этапами архитектурного проектирования и строительства.Таким образом, потребление энергии на этапе эксплуатации здания составляет большую часть его энергопотребления за весь его жизненный цикл [1]. В условиях все более серьезного глобального энергетического кризиса важными задачами являются обеспечение и улучшение теплового комфорта внутри помещений при одновременном снижении энергопотребления на этапе эксплуатации здания [2]. В настоящее время энергосбережение в большинстве зданий направлено на снижение энергопотребления, тогда как тепловой комфорт внутри помещений рассматривается реже [3].Фасады зданий влияют на тепловой комфорт внутри помещений. Двойной эффект снижения энергопотребления здания и улучшения теплового комфорта в помещении может быть достигнут за счет разумного принятия пассивной конструкции. В этом исследовании пассивный дизайн применяется к многофункциональному жилому зданию в Сиднее, Австралия, для оптимизации его фасада. Программное обеспечение для компьютерного моделирования Design Builder используется для моделирования теплового комфорта в помещении на этапе эксплуатации [4]. На основе анализа факторов, влияющих на первоначальный тепловой комфорт внутри здания, предлагаются соответствующие стратегии оптимизации пассивного строительства.Впоследствии тепловой комфорт в помещении моделируется и анализируется после принятия стратегий пассивной оптимизации. Без увеличения энергопотребления оптимизируются стратегии пассивного дизайна фасада и улучшается тепловой комфорт внутри здания. В этом исследовании приведены ссылки на проектирование и строительство местных зданий того же типа.

В качестве объекта исследования выбрано многофункциональное восьмиэтажное жилое здание, расположенное на пляже Бонди (33°89′ ю.ш., 151°27′ в.д.).Местоположение проекта демонстрирует характеристики субтропического влажного муссонного климата. Среднегодовая температура в регионе составляет 20,7°С. Июль – самый холодный месяц со средней температурой 8°C. Январь — самый теплый месяц со средней температурой 19°С [5]. Как показано на рис. 1 , здание выходит на северо-запад и имеет площадь 2961 м2. Естественная вентиляция принята во всем здании, без отопительного или холодильного оборудования. Проект здания соответствует требованиям Строительных норм Австралии (BCA).В этом исследовании разрабатывается оптимизационный дизайн, основанный на трех факторах, которые тесно связаны с фасадами зданий: фасадное остекление, устройства затенения и материалы наружных стен. В этом исследовании также используется программное обеспечение Design Builder для количественного анализа моделирования и сравнения теплового комфорта в помещении до и после реализации оптимизированного дизайна. Между тем, новый стандарт проектирования энергоэффективности зданий 55-2013 [6], выпущенный Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE), который предусматривает, что общее время должно находиться в допустимом диапазоне температур, используется для оцените тепловой комфорт в помещении, как показано на рис. 2 .Температурный комфорт – это психическое состояние, выражающее удовлетворенность термальной средой. Он оценивается на основе стандарта ASHRAE, который указывает, что в нейтральной среде (т.е. скорость ветра ниже 0,2 м/с, влажность в помещении 50%) комфортный температурный диапазон зимой составляет 20-24°C, а в летом 24-27°С. Однако на этот стандарт влияют индивидуальные занятия, одежда, температура и влажность наружного воздуха. Таким образом, жители, живущие в условиях естественной вентиляции, с большей вероятностью примут более широкий диапазон температур, совместят комфортную температуру в помещении с температурой снаружи и определят допустимые пределы 80% и 90% как удовлетворительный диапазон температур.На основе экспериментального анализа вышеупомянутый диапазон является диапазоном теплового комфорта, и любая точка за пределами этого диапазона вызовет тепловой дискомфорт. В текущем эксперименте общее время теплового комфорта внутри здания с естественной вентиляцией используется в качестве контрольной точки, а удовлетворительный диапазон для 90% приемлемости жителей в стандарте ASHRAE 55-2013 принят в качестве приемлемого диапазона температур. Программный анализ выполнен на основе удовлетворительного диапазона температур для 90% жителей в стандарте ASHRAE 55-2013.Сделан вывод о том, что в удовлетворительном интервале температур дискомфортным временем, не отвечающим этому критерию, является дискомфортное время тепловой среды помещения.

Фасады зданий подвергаются непосредственному воздействию внешней среды. Разные фасады зданий связаны с разным внутренним комфортом и уровнем энергопотребления. Разумный дизайн фасада помогает снизить потребление энергии и улучшить тепловой комфорт в помещении [7]. Поэтому пассивный дизайн фасадов зданий является важным аспектом управления энергопотреблением здания [8].Как показано на рисунках 3a и 3b , здание имеет бетонный каркас с облицовочным кирпичом песочного цвета. Кофейня и магазины, предоставляющие прямые общественные услуги, расположены на пустом месте на первом этаже. На первом и втором этажах есть зрительный зал на 150 человек и офисы для общественных вечеринок и собраний. Третий и последующие этажи являются типичными этажами для жилых домов, где каждый этаж состоит из восьми отдельных квартир и зоны общественной деятельности. Здание выходит на северо-запад; следовательно, анализ типичного плана этажа первоначального здания показывает, что значительное количество солнечной радиации поглощается во второй половине дня.Для уменьшения накопления солнечной радиации в исходную конструкцию включены вертикальные затеняющие устройства, как показано на рис. 4 . В Design Builder разделение осуществляется на основе реальных конструктивных параметров и функций здания, а моделирование выполняется для выбранного типового плана этажа. Свойства, используемые в каждой области, определены, как показано на рис. 5a . Анализ теплового комфорта в помещении первоначального здания показывает, что основным фактором, влияющим на тепловой комфорт в помещении, является чрезмерное накопление солнечного излучения через фасад, особенно через внешнее окно, как показано на рис. 5 .На основе ориентации здания и с использованием неизменных функций осуществляется оптимизация конструкции элементов фасада типового этажа, как показано на рисунках 6 и 7 . Дизайн оптимизации включает в себя замену обычного одинарного стекла на двойное стекло Low-E для наружного окна, добавление горизонтальных затеняющих устройств к вертикальным затеняющим устройствам, формирование интегрированных затеняющих устройств и замену фасадных материалов для снижения коэффициента теплопроводности.

Вышеупомянутый анализ теплового комфорта в исходном здании с помощью моделирования показывает, что тепло, вызывающее тепловой дискомфорт в помещении, в основном связано с прямым солнечным излучением через фасад.Оптимизация пассивной конструкции позволяет эффективно улучшить теплоизоляционные характеристики внешней части здания. Влияние перегрева в помещении из-за прямого солнечного излучения на тепловой комфорт в помещении можно ограничить и уменьшить.

Замена типа оконного стекла

В оригинальном здании используется обычное одинарное стекло, аналогичное тому, которое используется в большинстве местных жилых домов. Обычное одиночное стекло имеет очевидный недостаток, заключающийся в высоком значении U (5.88 Вт/м 2 •К) и не может эффективно блокировать тепло, приносимое длинноволновым светом [9]. Чтобы уменьшить приток тепла из-за солнечного излучения, в оптимизированной конструкции используется покрытие стекла Low-E, которое демонстрирует превосходный эффект теплового барьера и выдающееся качество пропускания света с высоким отражением средних и дальних инфракрасных лучей. После оптимизации воздушный слой двухслойного стекла Low-E имеет толщину 13 мм, а толщина стекла 6 мм. Коэффициент теплопроводности наружного окна снижен с 5.от 88 Вт/м 2 •K до 1,67 Вт/м 2 •K при замене обычного одинарного стекла двойным стеклом Low-E. Как видно из таблицы 1 , тепло, получаемое через наружное окно после оптимизации, уменьшается, а общее время теплового дискомфорта в помещении за весь год уменьшается с 6286,5 ч до 5840,5 ч, что составляет 7,1 %.

  До оптимизации После оптимизации
Спальня 1 945.5 810
Спальня 2 335 220
Столовая 1 677,5 592,5
Столовая 2 639,5 554,5
кухня 1 531,5 498,5
Кухня 2 563 564
Коридор 1 664 665
Коридор 2 936 896.5
Ванная 1 619 639
Ванная 2 375,5 400,5
Итого 6286,5 5840,5

Таблица 1: Сравнение времени теплового дискомфорта в помещении при различных внешних условиях остекления (единица измерения:ч).

Добавление затеняющих устройств

В дополнение к изменению типа наружного оконного стекла установка разумных затеняющих устройств на наружной стене также может уменьшить негативное влияние солнечной радиации на тепловую среду в помещении.Анализ моделирования показывает, что использование только метода вертикального затенения не может обеспечить удовлетворительный эффект затенения; поэтому в дизайн оптимизации добавляются устройства горизонтального затенения. Следовательно, применяется комплексное затенение. Как показано на рис. 8 , горизонтальные и вертикальные экраны затенения имеют выступ размером 500 мм. С внедрением интегрированного затенения на основе статистики программного моделирования общее время теплового дискомфорта в помещении за весь год сокращается на 186 часов, что составляет 3%.

Оптимизация стеновых материалов фасада здания

Помимо оконного остекления и затеняющих устройств важным элементом фасада является наружная стена. Все здание имеет железобетонную конструкцию с двойными кирпичными наружными стенами и наружной теплоизоляцией. В первоначальном проекте здания используется изоляционный слой из асбестовой плиты толщиной 25 мм и воздушный слой толщиной 25 мм, как показано на рис. 9 . С увеличением толщины теплоизоляционного слоя можно в определенной степени улучшить теплотехнические характеристики наружной стены.Толщина изоляционного слоя асбокартона увеличена с 25 мм до 50 мм, что исключает воздушную прослойку.

Таким образом, тепловые характеристики наружной стены значительно улучшаются. Анализ моделирования теплового комфорта в помещении после оптимизации показывает, что общее время теплового дискомфорта в помещении за весь год уменьшается на 874 часа, что составляет 14%.

Благодаря трем пассивным конструкциям фасадов зданий, а именно двухслойному низкоэмиссионному стеклу, затеняющим устройствам и материалам наружных стен, общее время теплового дискомфорта в помещении за весь год сокращается на 1506 ч, что составляет 24%.При использовании двухслойного низкоэмиссионного стекла общее время дискомфорта сокращается на 446 ч (что составляет 29,6% от общего времени уменьшения). При добавлении затеняющих устройств общее время дискомфорта сокращается на 186 часов (что составляет 12,4% от общего времени уменьшения). При использовании материалов наружных стен с низким коэффициентом теплопроводности общее время дискомфорта сокращается на 874 ч (что составляет 58 % от общего времени восстановления). Таким образом, выбор материалов для наружных стен оказывает значительное влияние на тепловой комфорт в помещении.Кроме того, тепловой комфорт внутри существующих зданий также можно улучшить, изменив тип наружного оконного стекла и добавив устройства для затенения. Результаты этого исследования служат техническим ориентиром для проектирования и строительства местных жилых домов.

Плюсы и минусы стеклянных фасадов

Прадип Горадия

Одной из самых заметных тенденций последних лет в сфере недвижимости стало использование стеклянных фасадов. Индийские метрополитены сегодня полны высотных зданий с остеклением и элегантных корпоративных домов со стеклянными фасадами.

Тенденция началась с BPO и ИТ-сектора, когда транснациональные корпорации пришли в Индию. Они также привнесли западный стиль архитектуры, концепции и т. д. Сегодня стеклянные фасады превратились в отрасль, в которой несколько компаний предлагают множество вариантов во всем: от поставки различных стекол до индивидуальной настройки, технического обслуживания и т. д.

Без сомнения, они придают изысканный, высокотехнологичный вид. Девелоперы и архитекторы также считают его одним из наиболее предпочтительных вариантов, поскольку он дает объекту беспрепятственный вид на окрестности.Тем не менее, в стекле есть гораздо больше, чем просто это.

Одна из причин, по которой застройщики и архитекторы отдают предпочтение стеклу, заключается в том, что оно уменьшает вес фундамента и, следовательно, делает здание легче по сравнению со стенами. Кроме того, благодаря стеклу помещение выглядит намного просторнее, шире и создает ощущение «хорошего настроения» благодаря длинным окнам и яркому свету. Это позволяет избежать внешних потерь.

Использование стекла правильного типа снижает потребление энергии. Стекло также требует очень низких затрат на техническое обслуживание.Правильная ежемесячная уборка — это все, что ему нужно. Однако хороший труд имеет большое значение. Необходимо соблюдать осторожность при назначении чистящих средств правильного типа, поскольку некоторые кислоты, используемые в обычных чистящих средствах для каменной кладки, могут растворять поверхность стекла и необратимо повреждать ее.

Люди забывают, что стеклянный фасад должен быть спроектирован таким образом, чтобы свести к минимуму тепловые и акустические потоки.

Очень важный вопрос, который возникает сегодня – это экологичность такого стекла. Стекло генерирует высокий уровень солнечного излучения, которое, в свою очередь, задерживает тепло и повышает температуру.Это создает парниковый эффект, что приводит к увеличению расходов на кондиционирование воздуха и резкому увеличению счетов за электроэнергию. Еще одна проблема заключается в том, что птицы теряют направление из-за отражения стекла и травмируются. Другим фактором, который необходимо учитывать, является контроль уровня звука. Через фасад легко передается шум. Следовательно, дорожный шум, параллельная стройка и т. д. мешают обитателям здания.

Однако решение этой проблемы заключается в том, что теперь доступны различные виды стекол с хорошей изоляцией, предотвращающей проникновение тепла и звука.There are different choices of glass that can make your building eco-friendly. Laminated glass, tempered glass, coated glass; gen-next glasses etc are different forms readily available and are environment friendly too.

The author is Chairman,
Links Excels in Trade

主頁 – 屋宇署

跳至內容的開始
  • 聯絡我們
  • 文字大小
  • 简体
  • ENG
百樓圖網 屋宇署 香港特別行政區政府 桌上版網站搜尋搜尋

流動版目錄

  • 主頁

  • 最新消息
    • 新聞公報
    • 資料月報
    • 活動及宣傳
    • 招標公告
    • 命令的狀況
  • 建築工程
    • 新建樓宇
    • 改動及加建
    • 小型工程
    • 招牌
    • 地盤監察
  • 樓宇安全及檢驗
    • 強制驗樓計劃
    • 強制驗窗計劃
    • 僭建物
    • 樓宇安全
    • 斜坡安全
    • 消防安全
    • 財政資助
    • 支援服務
  • 資源
    • 表格
    • 網上服務
      • 百樓圖網 – 網上樓宇記錄
      • 搜尋註冊名單
      • 搜尋驗樓/驗窗通知及消防安全指示
      • 流動應用程式
      • 屋宇署聊天機械人「阿標」
    • 註冊需知
    • 渠管健康
    • 守則及參考資料
      • 守則,設計手冊及指引
      • 作業備考及通告函件
      • 中央資料庫 (只提供英文版本)
      • 「組裝合成」建築法
    • 小冊子
    • 索取公開資料
    • 法律事項
    • 常見問題
  • 關於我們
    • 歡迎辭
    • 我們的服務
    • 環保措施
    • 組織結構
    • 專業/技術人才
    • 樓宇資訊中心
    • 聯絡我們

目錄

關上目錄 流動版網站搜尋搜尋
  • 简体
  • ENG
  • 聯絡我們

對不起,我們找不到你要的網頁。

請嘗試以下連結或

返回主頁 返回頁首

快速連結

建築工程

  • 新建樓宇
  • 小型工程
  • 招牌

樓宇安全及檢驗

  • 強制驗樓計劃
  • 強制驗窗計劃
  • 僭建物
  • 樓宇安全
  • 財政資助

資源

  • 在私人發展項目內的總樓面面積寬免摘要
  • 《建築物條例》- 附表五 : 附表所列地區
  • 公眾空間
  • 就過渡性房屋措施批予的變通或豁免
  • 常見條件及規定
  • 渠管健康
  • 常見問題

更新

  • 命令的最新狀況
  • 處理未獲遵從命令的最新目標
  • 招標公告
  • 資料月報
  • 新聞公報
  • 2018 © 屋宇署
  • 重要告示
  • 私隱政策
  • 網頁指南
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.