结合深圳某中心大厦工程建设的实际，从使用、节能、投资等角度对在深圳地区建造高层办公楼，当外墙做大面积玻璃幕墙时是采用单层还是双层的更合算的问题，进行了综合分析，文中得出的结论，可供工程设计参考。
本文以深圳某中心大厦标准层为例，对高层办公楼采用单层或双层玻璃幕墙对空调负荷的影响进行计算分析。该大厦是某集团公司在深圳市深南东路兴建的一座高层办公楼。地面以上34层，地下四层，总建筑面积78000m2。大厦原设计为全部采用双层彩色反光隐框玻璃幕墙。在实施阶段，考虑到双层玻璃幕墙的造价比单层玻璃幕墙的要高，而单层玻璃幕墙的空调能耗与设备费用又将高于前者。为此，本文从使用、节能、投资等角度，对在深圳地区建造公用建筑，当外墙采用玻璃幕墙时，究竟是做成双层的好还是做成单层的更合算这一问题进行了分析和探讨，得出了有实用意义的结论。鉴于目前国内采用玻璃幕墙的建筑物日渐增多，因此本文提供的数据和所得到的结论具有普遍意义，可供工程设计参考。
1 计算分析方法
该大厦办公楼标准层平面布置如图1，其玻璃幕墙(窗)及外围护结构设计构造大样见图2。考虑到该大厦拟采用冷负荷INTERPANE玻璃集团生产的镀膜单层热反射玻璃幕墙IA108，因此，在分析计算时，以该玻璃集团生产的镀膜单层热反射玻璃和双层中空玻璃产品的参数为依据，其热工参数值列于表1，其中8mm规格用6mm参数代替。
1.1 玻璃幕墙(窗)冷负荷
冷负荷计算采用冷负荷系数法。
(1)玻璃幕墙(窗)日射得热引起的冷负荷
按如下公式计算：CL=FCzDJ，maxCcL
式中 F——标准层各朝向玻璃幕墙(窗)的面积，其值列于表2;
Cz——综合遮挡系数，Cz=Cs·Cn;
Cs——玻璃幕墙的遮光系数，单层为0.24，双层为0.16;
Cn——内遮阳系数，取1;
DJ，max——日射得热因数的最大值，纬度带25°数值列于表3;
CcL——冷负荷系数，深圳属南大区，无内遮阳的按表4取值。
标准层采用单层、双层玻璃幕墙(窗)日射得热逐时冷负荷计算表如表5、6。
(2)玻璃幕墙(窗)瞬变传热引起的冷负荷
按下式计算：
CL=FK(te-tn)
式中 F——玻璃幕墙(窗)面积，标准层计算得F=326m2;
K——传热系数，单层K=4.46W/m2·K，双层K=2.31W/m2·K;
te——玻璃幕墙(窗)冷负荷计算温度逐时值(如表7);
tn——室内计算温度，一般取tn=25℃
标准层采用单层、双层玻璃幕墙(窗)瞬变传热引起的冷负荷计算如表8。
标准层采用单层、双层玻璃幕墙(窗)逐时冷负荷汇总表(日射十传热)如表9。
1.2 外围护结构(外墙)冷负荷采用单层、双层玻璃幕墙外围护结构的冷负荷计算按下述公式进行：
CL=FK(t1-tn)
式中 F——各朝向外墙面积(m 2);
K——传热系数(W/m 2·K);
t1——各朝向逐时外墙冷负荷计算温度(℃);
tn——室内计算温度，取tn=25℃。
K值的确定：
K=1
Rn+∑R+Rw
查得：Rn=0.115，Rw=0.043，玻璃λ=0.76、δ=0.006时，R≈0.01(m 2·K/W);空气间层热阻δ=12mm时，R≈0.13(m2·K/W);外围护结构选用Ⅱ类型墙20号构造，经计算得R≈0.72(m2·K/W)。将Rn、Rw、∑R代入公式中计算得：
K1≈1.1261(W/m2·K)，
K2≈0.973(W/m2·K)
各朝向外墙逐时冷负荷计算温度及面积如表10。
标准层采用外围护结构(外墙)单层或双层
玻璃幕墙冷负荷，见表11、12。
2 对比分析
2.1 空调负荷的对比分析
为计算方便，第1~6层裙房用标准层近似代替。
(1)采用单层玻璃幕墙时
从窗户传入的冷负荷为：
23155×34=787270≈224(冷吨)
从外墙传入的冷负荷为：
3655×34=124270≈35(冷吨)
(2)采用双层中空玻璃幕墙时
从窗户传入的冷负荷为：
13659×34=464406≈132(冷吨)
从外墙传入的冷负荷为：
3169×34=107746≈30(冷吨)
采用单层或双层玻璃幕墙时，经窗户及外墙传入的设计冷负荷之差值分别为92冷吨和5冷吨。两个差值之和为97冷吨，近似的取为100冷吨。
深圳某中心大厦全楼空调设计计算的冷负荷为8733kW(2484RT)，而采用单层玻璃幕墙时所增加的空调冷负荷占全楼冷负荷的比例为：100/2484≈0.04=4%。
2.2 经济分析比较
(1)本工程增加的空调冷负荷所需设备耗电量计算结果是：冷却机的用电量约91kW;冷冻水泵用电量约13kW;冷冻水泵用电量约13.5kW;冷却塔风机用电量约1.5kW;风机盘管用电量13kW。故总增加的用电量为：132kW。
(2)根据当量满负荷运行计算法，计算全年的耗电量。办公楼的满负荷运行为560小时/年，考虑深圳运行时间长，经取值计算得750小时/年，则132×750=9900度/年。
每度电按目前的价格为0.95元，则每年所需用电费为：0.95×9900≈9.4万元，取为10万元。
(3)增加空调冷负荷所增加的空调设备费用按冷吨估价为：100冷吨×1万元/冷吨=100万元。
根据电专业提供的资料，电容量增加150kW时，所增费用为：增容费10.8万元，设备费1.5万元，配电费1万元，线路等2.5万元，共计15.8万元。
设备总价格为：100+15.8≈116万元。
(4)根据有关公司对深圳某中心大厦玻璃幕墙建造的投标报价估计：①采用进口双层中空镀膜反射玻璃幕墙(25mm厚)，其建造总价格为7238万元;②采用进口单层镀膜反射玻璃幕墙(8mm厚)，其建造总价格为6600万元。
(5)经济比较结果为：采用双层中空镀膜反射玻璃幕墙其总价格为7238万元，采用单层玻璃幕墙其总价格为6716万元。建造价格差为522万元。也就是说，如果采用双层玻璃幕墙，节能所省费用要用522/10≈52年才能收回所增加的投资成本。
3 结 语
(1)由于深圳冬季不采暖，仅夏天采用空调，且办公楼的运行时间不是全天，而是间隙性的，运行时间短，能源消耗及运行费用相对降低。所以玻璃幕墙采用双层时，不像北方和运行时间长的旅馆那样，比采用单层时呈现出较大的节能效果。
(2)办公楼窗台下面部分有保温板、防火板以及装饰板等外围护结构，窗户上面部分有混凝土梁等，这二部分热阻较大，外层玻璃幕墙采用双层或单层形式，对其传热引起的空调负荷影响不大，从计算结果看，其差仅为5冷吨，可以忽略。
(3)由于办公楼空调负荷的特有性质，其内部发热量对供冷的影响较大。相对来说，外围护结构的负荷在总负荷中所占的比例减少。通过计算表明，本工程玻璃幕墙采用单层形式时，冷负荷的增加只占总负荷的4%左右，这对选择机组的容量方面不会显示出太大的差别。
(4)由于反射玻璃幕墙具有良好的反射太阳光及遮阳性能，从而大大减少了玻璃窗的日射得热负荷。这本身就显示出了很好的节能因素，而单层与双层相比较，其反射效果的差别不大。
综上所述，在深圳等南方温暖地区，对于现代化高层公用建筑，外墙面采用大面积玻璃幕墙时，从降低造价和节能等方面综合考虑，采用单层镀膜反射玻璃就可以了。而采用双层玻璃幕墙，不仅节能效果不太明显，而且造价较高，在经济上是不合算的。
参考文献
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