被动式超低能耗建筑外遮阳的施工管理

1 被动式超低能耗建筑使用外遮阳的必要性

在夏季，采取合理的建筑遮阳措施可以有效遮挡阳光直射，明显降低建筑物空调能耗；在冬季，夜晚关闭遮阳装置可以使窗户具备更佳的保温效果，能够有效降低采暖能耗。欧洲遮阳组织（The European Solar ShadingOraganization）的实验数据显示，采用建筑外遮阳使建筑物节能效果显著，总体上可以节约空调能耗25% 以上，节约采暖能耗10% 以上。

1.1 建筑外遮阳改善室内热环境和光环境的分析

建筑遮阳是建筑节能的有效方式之一。被动式超低能耗建筑透明围护结构部分使用建筑遮阳，可以避免阳光直射，有效改善室内热环境和光环境，能够极大地提高建筑物室内的健康舒适性。2014 年COLE 科尔联合北京中建建筑科学研究院进行建筑遮阳产品节能测试——中间建筑外遮阳测试。

1.2 中国寒冷地区（北京）外遮阳节能数据实测

图1 节能数据实测

节能数据的检测方案如图1 所示。

1.2.1 检测结果

在室外平均温度、室外辐照度基本一致的情况下选择相邻两天卷闸窗分别伸展、收回时的数据，对外遮阳效果进行分析，对比室内温度。时间段为7:30~20:00；同时控制室温均为26℃，采集空调用电量，对比结果见表1。

表1 室内平均温度& 空调用电对比表

1.2.2 综合评价

西南向房间使用外遮阳卷闸窗产品，在室外气候条件相同的情况下，室内温度降低幅度明显，靠近外窗部位最高温度可降低12℃；从比较情况看，平均温度可降低3℃，理论节电量30%；实际节电量分别为43% 和51%。见图2。

图2

1.3 外遮阳的作用

使用外遮阳产品对于改善被动式超低能耗建筑室内的舒适性有以下四个方面的突出贡献。

（1）温度：20℃ ~26℃。

（2）温差：局部温差小于等于3℃。

（3）相对湿度：40%~60%。

（4）降低噪音：20dB。

2 被动式超低能耗建筑外遮阳产品的主要种类

适用于被动式超低能耗建筑的外遮阳系统产品通常分为以下三类。

2.1 外遮阳电动卷闸窗

外遮阳电动卷闸窗的性能参数见表2。其外观和内在构造如图3 和图4 所示。

表2 外遮阳电动卷闸窗的性能参数

图3 外遮阳电动卷闸窗

图4 外遮阳电动卷闸窗内在构造

2.2 外遮阳VR90 电动百叶帘

COLE 科尔外遮阳百叶帘系统产品特点如下：

（1）特殊的结构设计，经专业机构检测抗风性能更适用于高层建筑；

（2）特殊的Z 型叶片设计，使其具有全遮光效果，满足室内对光线苛刻的要求；

（3）优异的遮阳、隔热性能，显著降低空调能耗；

（4） 叶片外形优雅美观，符合建筑外观的美学要求。

2.3 全金属GM90 电动百叶帘( 链条传动系统）

图5 科尔全金属百叶帘

COLE 科尔全金属百叶帘（型号GM90，如图4 所示）采用链条传动系统，具有比VR 型百叶帘更为稳定的性能，适合安装在公共建筑、酒店等场所，也适合安装在别墅和阳光房的门窗或顶面。

COLE 科尔GM90 百叶帘帘片材质为高等级铝镁合金材料，截面 90mm，厚度0.6mm，C 型的形态保证全部必要的强度测试，表面防腐蚀聚酯烤漆釉面工艺处理。COLE 科尔GM90 侧轨横断面为U 形，尺寸为98×40mm，由铝合金挤压成型；表面美化喷涂处理。

产品技术特点如下：

（1）链条式传动系统装配于U 型轨道内，其交接的构造保持动力传递强力可靠。

（2）系统设计齿轨组成非常精密的折叠结构，十字节轴将所有叶片在任意位置锁定。

（3）侧轨槽口嵌入灰色塑料密封条，抑制系统运行中的金属摩擦噪音。铰链除了完成百叶帘帘片的升降动作，还驱动百叶帘帘片进行翻转，调整角度状态满足室内自然光线的需求。

3 被动式超低能耗建筑外遮阳系统方案设计

3.1 技术要点：抗风荷载

（1）按照《建筑结构荷载规范》GB50009 和《建筑遮阳工程技术规范》JGJ237-2011 的标准，使用建筑外遮阳应进行“抗风振”“抗地震”承载力验算，并且要考虑以上载荷的组合效应。遮阳装置的抗风压安全问题是建筑遮阳工程的第一个重点。

（2）安装方式：为了满足工程整体外装效果，建筑外遮阳大部分采用嵌入式安装方式。安装难题和检修问题是第二个重点。

3.2 风荷载取值水平总体情况

高层建筑偏小，主要原因在脉动风压和风振响应，如图6 所示。

图6 脉动风压和风振响应

（1）风荷载标准值

垂直于建筑物表面的风荷载标准值计算公式：

结论：外遮阳产品应用于高层建筑时，必须在设计之初进行抗风载荷计算，以满足不同地区、不同高度建筑物的风压要求。

表3 北京风压参考值

3.3 无热桥设计

建设被动式超低能耗建筑应严格控制热桥的产生，对围护结构的附着物应进行细致地阻断热桥处理，使维护结构保温性能尽量均匀。无热桥设计遵循“断桥四原则”。

根据被动式超低能耗建筑技术导则的明确规定，窗户外遮阳施工重点控制预埋件角码（连接件）与主体结构锚固可靠以及角码（连接件）与基墙之间应设置保温隔热垫块。

金属预埋件与墙体之间增加的隔热板，材料导热系数不应超过0.2W/m·K；最宜采用纳入《被动式低能耗建筑产品选用目录》的防潮保温垫板产品，其性能更为优越，导热系数：0.76~0.1 W/m·K。

外遮阳系统安装设计应根据系统类型特点采取针对措施，并尽量减少接触面积，典型外遮阳产品安装措施参见图7 至图10 中的节点。

图7 VR90 百叶帘安装竖剖节点

图8 VR90 百叶帘安装横剖节点

图9 卷闸窗（硬卷帘）安装竖剖节点

图10 卷闸窗（硬卷帘）安装横剖节点

3.4 穿墙孔洞气密性处理措施

气密性措施是被动式超低能耗建筑的关键性技术之一，建筑气密性对于实现超低能耗目标极其重要。建筑气密性是维护结构内侧设置包围建筑受热体完整的气密层，所以对穿透气密层的穿墙管线应采取预埋穿线管的方式，并对与围护结构交界节点进行密封处理。

被动式超低能耗建筑外遮阳工程预埋线管施工重点控制以下要点：

（1）穿墙管路贯穿部位距外遮阳用电点应选择最小施工距离；

（2）穿墙孔与预留套管之间的缝隙应以聚氨酯发泡材料进行填充；

（3）电气接线盒安装应先在孔洞内涂抹石膏或粘接砂浆，再将接线盒推入孔洞，保障接线盒与墙体嵌接处的气密性；

（4）穿墙孔与预留套管及管道间的缝隙应进行可靠封堵；

（5）室内电线管路可能形成空气流通通道，线管敷设完毕应对室内外两端端部位使用防水隔汽膜和防水透气膜进行封闭处理，保障气密性；

（6）电源管线穿出保温界面处应使用预压膨胀带可靠密封，并具有便于接线调试的弹性。

COLE 科尔在被动式超低能耗建筑项目上的做法节点，参见图11 至图13 。

图11 VR90 百叶帘穿墙线管做法节点

图12 卷闸窗（硬卷帘）穿墙线管做法节点

图13 装配式被动房建筑穿墙线管做法节点

4 被动式超低能耗建筑外遮阳系统安装

4.1 施工流程

图14 所示为施工流程图。

图14 施工流程图

4.2 施工规范

4.2.1 核查外遮阳系统施工条件

第一阶段：外门窗完成安装施工。门窗外侧与基层墙体周边及外挂角码已完成防水透气膜的粘贴，达到干燥状态。

第二阶段：保温及外墙面施工完毕。

（1）检查门窗洞口收口尺寸一致性是否符合外遮阳专业技术交底要求，尺寸偏差超出±3mm 控制范围比例不应＞ 5%。

（2）检查门窗洞口收口水平/ 垂直偏差，偏差＞5mm 洞口比例不应＞ 5%；

（3）检查门窗洞口收口是否存在内/ 外八字，偏差应＜ 3mm，比例不应＞ 5%。

4.2.2 电源/ 控制线管预埋施工

（1）测量确定管线过墙打孔点位；

（2）钻孔要求形成13%~3% 的外倾坡度；

（3）过线底盒固定、预埋线管与过墙孔之间的空隙，按密封工艺规范封堵；

（4）预埋线管与结构交界端面分别使用防水隔汽材料和防水透气材料粘贴密封；

（5）预留电源/ 控制线长度满足外遮阳系统接线需求。

4.2.3 角码（预埋件）固定施工

（1）外遮阳系统承重角码根据产品类型选定设计方位；

（2）外遮阳系统安装角码（预埋件）定位必须放线控制；

（3）外遮阳系统安装角码（预埋件）分布间距控制标准为50~80cm；

（4）外遮阳系统安装角码（预埋件）锚固点位，应在门窗防水透气材料敷设边界以外，避免破坏气密性；

（5）外遮阳系统安装角码（预埋件）布置应避开门窗外挂支架，其间距以角码的延长臂偏离门窗外挂支架表面凸起粘贴的防水透气材料，避免破坏气密性为原则；

（6）锚固螺栓入实体墙要求保证≥45mm，锚固件须符合GB/T3048.6 和GB/T3048.5 规范；

（7）角码（预埋件）与基墙之间必须加隔热垫块，对无热桥措施进行关键工序管控。

4.2.4 测量外遮阳安装所需洞口尺寸

（1）外墙保温外墙饰面施工单位交出门窗洞口完成面后，进行外遮阳工程现场测量工序；

（2）对测量数据进行统计处理；

（3）对超出外遮阳工程技术标准的洞口进行标记，请外墙保温与外墙饰面施工单位返工；

（4）对返工门窗洞口尺寸跟踪测量尺寸。

4.2.5 外遮阳系统安装施工

（1）根据现场节拍，分建筑朝向组织外遮阳系统安装施工；

（2）根据当日使用计划分拣外遮阳成品型号规格；

（3）外遮阳成品运输方式，根据现场条件和施工楼层，选择吊篮装运或楼内通道转运形式，安全输送到对应安装门窗洞口位置；

（4）根据外遮阳产品类型，确定该窗洞遮阳系统承重角码（预埋件）点位；

（5）使用卷尺和水平工具，确定外遮阳成品安装的正确位置；

（6）以选配螺栓/（螺钉）将外遮阳系统承重构件于角码（预埋件）锁紧连固；

（7）将外遮阳系统其他部件安装改产品的配合关系完成整体组装；

（8）检查外遮阳系统装配间隙是否符合标准，连接是否可靠，做必要的调整。

4.2.6 外遮阳系统调试

（1）按操作指南对外遮阳系统驱动电机进行正确接线；

（2）使用临对电外遮阳系统进行通电调试，观察运行状态；

（3）外遮阳系统做多次反复运行，达到产品技术标准后，设置上下限位；

（4）对外遮阳系统做工程方案设定的其他功能调试。

4.3 外遮阳工程验收

4.3.1 自检

（1）专人负责每套安装完毕的外遮阳系统符合性检查；

（2）观察、判断外遮阳产品规格、安装位置的正确性；

（3）观察、判断外遮阳系统连接件的可靠性；

（4）观察、判断外遮阳系统外表面有无划痕、变形等缺陷；

（5）观察、判断外遮阳系统各处收口的完整性和美观度；

（6）操作运用外遮阳系统，观察、判断运行是否顺畅、无噪声异响；观察、判断上下限位是否正确。

4.3.2 成品保护

（1）对通过自检的外遮阳系统，操作升至上限位置进行断电；

（2）对外遮阳系统控制连线、帘片外露部分进行规整和必要的包裹处理。

4.3.3 工程交验

安装工程合同约定备齐各项竣工交验资料，包括但不限于以下内容：

（1）各阶段实验报告；

（2）隐蔽工程检查记录；

（3）产品合格证书；

（4）产品检测报告；

（5）产品使用说明书。

参考文献

[1] GB50009，《建筑结构荷载规范》[S].

[2] JGJ237-2011，《建筑遮阳工程技术规范》[S].

[3] (GB 50009-2012)，《建筑结构荷载规范》[S].

[4]《被动式低能耗建筑产品选用目录2018》[S].

作者

北京科尔建筑节能技术有限公司   吴亚洲 贺国年 李亚楠