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摘要：建筑外围护结构的传热系数大、太阳得热系数高，导致建筑的冷热负荷波动幅度大，对空调系统的调节能力提出了较高的要求；此外，玻璃幕墙建筑围护结构要求更精细的施工工艺，以满足气密性的要求。玻璃幕墙建筑固有的这些特点使得其室内热环境较传统建筑更容易出现热舒适性差的现象，分析探讨玻璃幕墙建筑冬季室内热环境常见的问题，并提出相应的解决对策。
关键词：玻璃幕墙；冬季室内热环境；常见问题
1冬季阴天室温达不到设计标准
1.1围护结构热惰性的影响
对于具有一定热惰性的建筑物，当室外温度改变时，由于围护结构热惰性的作用，一般需要几小时乃至十几小时才能波及到室内，且由于围护结构对温度变化的衰减作用，室内温度的波幅大大减小。在窗墙比较小时，温度变化带来的负荷变化只占总负荷的一部分，因此室外温度变化时，室内温度的变化较小，一般只有1～3℃。而玻璃幕墙建筑却截然不同，由于其热惰性很小，室外温度变化时，很快就波及到室内，室内温度变化滞后于室外温度变化的时间很短，且由于玻璃幕墙对温度变化的衰减作用很小，因此有更多的时间达不到设计标准。
1.2朝向修正率的采用
对于玻璃幕墙建筑，由于其热惰性很小，白天受太阳辐射的影响蓄积的热量在夜间不足以释放，阴天时，各朝向受太阳辐射的影响完全与北向相同，如果计算时进行了朝向修正，势必造成进行了朝向修正的区域在阴天时热负荷不足而导致室温不达标。测试时无论晴天还是阴天，在早晨室温均不达标，同时在较长时间的阴天，尤其是连阴天时，会出现数天室温不达标的情况就是这一问题的反映。在阴天时，全天室温均不达标。
2晴天时室温波动剧烈
太阳辐射主要由可见光及短波辐射组成，普通玻璃对这种短波辐射具有较低的吸收比而透射比却较高，对长波辐射则具有较高的吸收比而透射比却很低，上述特性就是常说的温室效应，直白的说法就是：太阳辐射热能轻易地透过玻璃进入室内，而室内发出的热辐射却不能透过玻璃传至室外，这就必然导致玻璃幕墙建筑在太阳辐射的作用下迅速升温，且晴天时室温波动剧烈，甚至超过室外温度波幅。在一天之内，房间内如此大的温度变化远远超过了一般人的舒适范围（在衣着条件不变的条件下）。近年来虽然引进了透过率小于普通玻璃的吸热玻璃，使得玻璃幕墙建筑的温室效应有一定的改善，但仍远远不及非透光材料建筑舒适。在对实例项目进行室温测定的同时，为了解室温与太阳辐射的关系，记录了被测房间受阳光照射的时间，由此可以直观地看出日照对于室温的影响。冬季、过渡季室内温度、室外温度曲线见图1，从中可以看出室内、外温度波幅的差别。图中虚线表示被测建筑接受日照的时间，可以看出冬季、过渡季室内温度随太阳辐射的变化关系。测试中出现的冬季室温波幅小于过渡季的现象，是由于冬季室内外温差大，更多的室内热量以温差传热方式传到了室外，由此可以想见，夏季室温的波幅会更大。
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图1温度走向趋势示例图
室内升温速度大于降温速度如前所述，由于温室效应的影响，玻璃幕墙建筑在太阳辐射的作用下迅速升温，室内发出的长波热辐射却不能以辐射方式传至室外，只能以温差传热的方式相对缓慢地传到室外，因而产生了升温速度大于降温速度的现象。
首先，传统建筑的空调、供暖系统设计是按冬季、夏季、过渡季3种工况考虑的，实际运行中的季节转换一年之内只有几次，而玻璃幕墙建筑在一天之内就可能出现类似冬、夏、过渡季3种工况，这就要求为其服务的空调、供暖系统能够随时供冷、供热。四管制风机盘管+新风系统是能够满足这种要求的系统之一。
为了满足节能要求，冬季不应采用人工冷源，冬季供冷系统需要的冷水可以通过冷却塔—板式换热器—循环泵组成的所谓免费供冷系统制取，有条件时新风系统尽量按朝向分区。但这样必然使冷热源、风、水系统十分复杂，施工安装困难，对运行管理水平的要求也较高，整个工程的造价也相应提高，从目前情况看，大多数玻璃幕墙建筑并未采用这样的系统。
变风量系统也是可以解决上述问题的系统之一。采用一次风+带再热盘管的变风量系统，在阴天时，可开启加热盘管向南向房间供热；晴天时，可关闭盘管，靠14℃左右的一次风为房间降温。但变风量系统同样存在整个工程造价较高的问题，由于产品等方面的原因，短期内在国内大量采用也难于实现。
水环热泵可以实现建筑物内部的能量转移，在晴朗的冬日无疑是最理想的方案，但因其主机容量远小于大机组，能效比偏低，是否真正能使建筑物在全寿命周期内能耗最低，尚需对建筑物的能耗进行综合模拟评判。
采用VRF系统也可以解决随时需要供冷、供热问题，但必须注意不能将不同朝向房间的室内机连接到同1台室外机。这种系统在中小型建筑中采用较多，在大型建筑中往往因室外机难以布置而无法应用，即使能够应用，其能源利用方式也不够经济合理，并且还有小容量机组能效比低于大机组的问题。
结论
综上所述，常规设计过程中，供暖系统的热负荷计算一般不考虑内热得热和围护结构的太阳辐射得热，而对于玻璃幕墙建筑，冬季晴朗天气太阳辐射得热量很大，且不同朝向太阳辐射得热强度和时间存在较大的差异。该特性导致西向、南向房间易出现室内过热现象。建议设计人员针对玻璃幕墙建筑在空调系统选择、空调系统分区、空调设备能力、控制策略等方面考虑冬季太阳辐射得热的影响。
玻璃幕墙建筑不同朝向的负荷差异大，同一区域在一天内不同时段的负荷变化也较大，适宜采用变风量空调系统。变风量空调系统相对常规系统需要完善的控制功能，才能实现系统的灵活调节，满足不同区域房间的冷热需求，否则易出现室温失调现象。建议针对变风量空调系统进行全面系统的精细化联合运行调试，以及常规的风系统、水系统平衡调试。
空调系统实际运行未采用设计运行策略，导致调节功能变差。如项目Ａ设计了冬季冷源来调节送风温度，而实际运行过程中未启用供冷模式，致使工作时间段出现室内温度逐渐升高而不可控的现象。建议运行人员上岗前应进行培训，充分理解设计意图，采用合理的运行策略。
玻璃幕墙施工工艺不合理、使用材料不合格或密封胶老化等原因会导致玻璃幕墙结构漏风，增加房间的冷热负荷，使得极端天气下室内温度无法保证。因此，针对玻璃幕墙建筑，对墙体材料选择、设计方案、施工工艺等环节必须严格把关
参考文献：
[1]中国建筑科学研究院.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范：GB50736—2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012：15-17
[2]中国建筑科学研究院.公共建筑节能检测标准：JGJ/T177—2009[S].北京：中国建筑工业出版社，2009：19