虹桥T1的围护结构保温隔热改造设计,首先考虑结合立面及内部功能的改造,对窗墙比进行优化调整,突破目前国内航站楼都是玻璃幕墙的认知局限,从节能角度优化立面设计;其次根据围护结构热工性能要求,选择合适的保温隔热材料与构造形式。
图2-30 天窗下内遮阳实景照片
2.2.4.1 改造难点
(1)原有立面风格需要延续,外立面改造需要根据原有建筑立面形式进行,对立面窗墙比改造受到局限。
(2)对于需要保留外立面的部分,必须根据原有围护结构的构造与材料,选择合适的保温隔热材料与构造形式,而不破坏原有立面。
(3)原有建筑已设置保温的,需要考虑原有保温层的性能及其经过多年的老化、破坏作用,现有的保温性能对整体保温隔热性能的影响。
2.2.4.2 改造措施
1)基于立面特点与内部功能需求的窗墙比优化
从功能上看,航站楼陆侧主要用于办票、托运与送行,客流基本处于往来流动状态,关注于内部事务,而基本没有观景的视野需求,因此建筑透明玻璃部分在满足采光需求基础上,完全可以尽可能地减少面积,以降低热量的内外传递。另一方面,虹桥T1原来立面风格并非全玻璃幕墙建筑,从延续原建筑风格角度,也需要考虑增加实墙的可能性。
因此,在对原有陆侧立面的改造中,对比分析了改造为全玻璃幕墙(窗墙比0.83)与石材幕墙+保温、上下设置横向条窗(窗墙比0.29)两种围护结构做法的各方面影响。两种做法均按满足现行节能标准要求进行设计,如图2-31和表2-6、表2-7所示。
图2-31 两种陆侧改造方法
表2-6 两种做法满足节能标准要求的各项系数
注:以满足上海市工程建设规范《公共建筑节能设计标准》(DGJ08-107—2012)中的甲类建筑相关要求为目标。
表2-7 两种做法窗墙比对比
(1)造价对比。根据两种做法不同窗墙比,按《公共建筑节能设计标准》要求进行玻璃材料选择(表2-8),其中对于全玻璃幕墙方案,由于窗墙比较大而必须选择传热系数较小的材料,且夏季综合遮阳系数仍然达不到要求,需要加设外遮阳或由其他部分围护结构热工性能提高而进行补偿。而石材幕墙方案则可以适当放松对玻璃性能的要求。
表2-8 两种做法满足节能标准要求的材料做法
相应的造价估算见表2-9。可以看到,由于石材幕墙低窗墙比的做法,在达到同样节能标准时可节省15%的投资成本。
表2-9 两种做法造价估算
(2)能耗对比。当其他部位热工性能均按公共建筑标准要求取值时,估算全玻璃幕墙方案能耗约为228~238kW·h/(m2·年),而石材幕墙方案能耗约为195kW·h/(m2·年),可见即使按同样的节能标准设计,全玻璃幕墙方案仍比石材幕墙方案能耗约高出17%~22%(图2-32)。因此,降低窗墙比有显著节能效益。
图2-32 两个方案能耗对比
(3)采光效果对比。由于有上、下两段横向条窗的设计及天窗设计,两个方案都能满足基本采光要求,采光系数大于2%的面积相同。但从图2-33~图2-35所示的模拟分析图中可以看到,全玻璃幕墙方案中采光系数大于20%的面积比石材幕墙方案大得多,很容易造成室内过亮而导致的眩光,也会影响内部旅客查看电子显示屏的视觉舒适性。从陆侧办票大厅功能看,查看电子显示屏与各种标志对旅客而言非常重要,应尽可能避免过亮的反光眩光等。因此,从采光角度,也并不是全部玻璃设计最优。
图2-33 玻璃幕墙方案采光系数图
图2-34 石材幕墙方案采光系数图
图2-35 两个方案采光系数对比图
(4)改造设计。最终陆侧立面改造为铝板幕墙,预留顶部高侧窗(图2-36)。
图2-36 最终陆侧立面
2)外墙节能改造
原有航站楼外墙采用240mm黏土多孔砖,无保温设置,传热系数达1.79W/(m2·K),现行标准要求传热系数为0.8W/(m2·K),因此必然需要重做或增设保温层。
(1)针对保留原有外墙。保留原有外立面,只能在墙体内侧设置内保温。做法如下:
第1层:原外墙饰面层。(www.daowen.com)
第2层:水泥砂浆,厚度20mm。
第3层:烧结多孔黏土砖(原有),厚度240mm。
第4层:轻钢龙骨内填岩棉板保温层,厚度60mm(原50mm)。
第5层:石膏板饰面层。
(2)针对外挂饰面外墙。对于这种外墙,保温做法较为简单,只需要在基层墙体外设置保温层即可。因为防火要求,选择岩棉等吸湿性较强的保温材料,为防潮防水,需要在保温层外加设一道防水透气膜。保温做法如下:
第1层:外墙饰面层。
第2层:防水透气膜。
第3层:岩棉保温层,厚度50mm。
第4层:蒸压加气混凝土砌块B06,厚度200mm。
第5层:水泥砂浆,厚度20mm。
(3)金属幕墙。对于金属幕墙,需要将保温材料填充到饰面板与背衬板之间,由于没有其他基层墙体,保温层所需厚度较大。做法如下:
第1层:铝板饰面。
第2层:岩棉保温层,厚度100mm。
第3层:背衬板或其他支撑结构。
(4)涂料外墙。航站楼底层辅助办公用房等的外立面采用涂料饰面。由于保温材料一般吸湿性较大,当外饰面为涂料时为防止保温材料吸湿降低了保温性能,采用内保温的保温构造形式,同样内部需要做石膏板饰面。做法如下:
第1层:外墙饰面层。
第2层:水泥砂浆,厚度20mm。
第3层:蒸压加气混凝土砌块B06,厚度200mm。
第4层:轻钢龙骨内填岩棉板保温层,厚度50mm。
第5层:石膏板饰面层。
3)屋顶节能改造
(1)保留屋顶。由于航站楼改造前一年刚刚进行了屋面的翻修,重新铺设了防水层,为避免增加保温对原有防水的破坏而选择了在屋面下增设内保温的做法。保温材料选择岩棉,以钢丝网包裹,用岩棉专用钉固定在板底,并设置防坠落吊顶以保证安全。其构造做法如下:
第1层:细石混凝土(内配筋),厚度40mm。
第2层:憎水膨胀珍珠岩制品,厚度50mm。
第3层:1:3水泥砂浆找平,厚度20mm。
第4层:钢筋混凝土结构楼板,厚度120mm。
第5层:岩棉板,厚度70mm。
第6层:吊顶。
(2)扩建部分混凝土屋顶。采用泡沫玻璃作为保温层。做法如下:
第1层:种植土或其他装饰面层。
第2层:细石混凝土(内配筋),厚度40mm。
第3层:1:3水泥砂浆找平,厚度20mm。
第4层:泡沫玻璃保温板,厚度125mm。
第5层:1:3水泥砂浆找平,厚度20mm。
第6层:1:8水泥加气混凝土碎料实铺(屋面找坡),最薄处厚度30mm。第7层:钢筋混凝土结构楼板,厚度120.0mm。
(3)扩建部分金属屋顶。金属屋顶在防水防火材料下设置岩棉板,做法如下:
第1层:防水卷材(PVC)。
第2层:玻镁防水防火板。
第3层:岩棉板,厚度100mm。
第4层:三元乙丙防水隔气层。
第5层:压型钢板。
第6层:钢结构支撑体系。
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