建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程(送审稿)讲课教案.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程(送审稿)-中华人民共和国行业标准建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程CalculationMethodforThermalPerformanceofWindows,DoorsandGlassCurtain-WallsJGJ/TXXX-2005(送审稿)2005年北京前言根据建设部建标200466号文件“关于印发二四年度工程建设城建、建工行业标准制订、修订计划的通知”的要求,由广东省建筑科学研究院为主编单位,会同全国9个单位共同编制本规程。在规程编制过程中,编制组对门窗、幕墙热工计算
2、的国际标准和美国等发达国家标准进行了深入的研究,结合对我国相关标准进行的研究,采用国际标准中门窗热工计算的方法,吸收发达国家相关标准的成果,经认真分析和与相关标准协调,在广泛征求意见的基础上,通过反复讨论、修改和完善,最后召开全国性会议,邀请有关专家审查定稿。本规程共分为10章和6个附录。主要内容是:总则,术语、符号,整窗热工性能计算,建筑幕墙热工计算,抗结露计算,玻璃光学热工性能计算,框的传热计算等。本规程为推荐性行业标准。本规程由建设部负责管理,广东省建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。本规程在执行和应用过程中如有需要修改或补充之处,请随时将有关意见和建议反馈给广东省建筑科学研究院(广州
3、市先烈东路121号,邮政编码510500),以供今后修订时参考。本标准主编单位、参编单位和主要起草人:主编单位:广东省建筑科学研究院参编单位:中国建筑科学研究院华南理工大学广州市建筑科学研究院深圳市建筑科学研究院清华大学建筑学院福建省建筑科学研究院深圳南玻工程玻璃有限公司秦皇岛耀华玻璃股份有限公司创奇技术公司主要起草人:杨仕超林海燕孟庆林任俊刘俊跃王馨刘忠伟黄夏东许武毅鲁大学刘军刘月莉马扬目次1总则2术语、符号2.1术语2.2符号3整窗热工性能计算3.1一般规定3.2整窗的几何描述3.3整窗的传热系数计算3.4整窗的遮阳系数计算3.5整窗的可见光透射比计算4建筑幕墙热工计算4.1一般规定4.2
4、幕墙的几何描述4.3幕墙的传热系数计算4.4幕墙的遮阳系数计算4.5幕墙的可见光透射比计算5抗结露计算5.1一般规定5.2露点温度的计算5.3结露的计算与评价6玻璃光学热工性能计算6.1单层玻璃的光学热工性能计算6.2多层玻璃的光学热工性能计算6.3玻璃气体间层的热传递6.4玻璃系统的热工参数计算7框的传热计算7.1框的传热系数及框与面板接缝的附加线传热系数7.2传热控制方程7.3玻璃空气间层的传热7.4封闭空腔的传热7.5敞口的空腔、槽的传热7.6框的太阳能总透射比计算8遮阳系统计算8.1一般规定8.2光学性能8.3遮阳百页的光学性能计算8.4遮阳帘与门窗或幕墙系统组合的简化计算8.3遮阳帘
5、与门窗或幕墙系统组合的详细计算9通风空气间层的传热计算9.1热平衡方程9.2通风空气间层的温度分布9.3通风空气间层的气流速度10计算边界条件10.1计算环境边界条件10.2对流换热计算10.3长波辐射换热10.4综合对流和辐射换热附录A常用材料的导热系数()附录B气体热物理性能附录C表明发射率的确定附录D太阳标准光谱、人眼视见函数、标准光源附录E常用窗框的传热系数(推荐)附录F典型窗户的传热系数1总则1.0.1为在建筑门窗、玻璃幕墙工程中贯彻执行国家的建筑节能政策,使门窗、玻璃幕墙工程的节能设计和产品设计做到技术先进、经济合理,方便进行门窗、玻璃幕墙产品的节能性能评价,制定本规程。1.0.2
6、本规程适用于建筑工程中作为外围护结构使用的建筑外门窗和玻璃幕墙的传热系数、遮阳系数、可见光透射比以及抗结露的计算。1.0.3本规程参照国际标准ISO15099、ISO10077、ISO9050等系列标准,结合我国现行的相关标准制定。1.0.4本规程所涉及的传热系数、遮阳系数以及抗结露计算是在建筑门窗、玻璃幕墙空气渗透量为零的情况下、采用稳态传热进行计算的,实际使用时应考虑空气渗透对热工性能和节能计算的影响。1.0.5实际工程所用建筑门窗、玻璃幕墙的室内外热工计算边界条件应符合相应的建筑热工设计标准和建筑节能设计标准。1.0.6建筑门窗、玻璃幕墙所用材料的热工计算参数除使用本规程给出的参数外,还
7、应符合其它强制性的热工设计标准和建筑节能设计标准的相关规定。实际工程中所使用材料的热工参数应按照相应材料的实际参数选取。2术语、符号2.1术语2.1.1夏季计算标准环境条件standardsummerenvironmentalcondition用于门窗或幕墙产品设计、性能评价中进行热工性能参数计算的夏季标准热工计算环境条件。2.1.2冬季计算标准环境条件standardwinterenvironmentalcondition用于门窗或幕墙产品设计、性能评价中进行热工性能参数计算的冬季标准热工计算环境条件。2.1.3传热系数(U)thermaltransmittance两侧环境温度差为1K()时
8、,在单位时间内通过单位面积门窗或幕墙的传热量。2.1.4太阳能总透射比(g)totalsolarenergytransmittance通过玻璃、门窗或幕墙成为室内得热量的太阳辐射部分与投射到门窗或幕墙构件上的太阳辐射照度的比值。成为室内得热量的太阳辐射部分包括直接的太阳能透射得热和被构件吸收的太阳辐射再经过传热进入室内的得热。2.1.5遮阳系数(SC)shadingcoefficient在给定条件下,太阳辐射透过玻璃、外窗或幕墙所形成的室内得热量,与相同条件下透过相同面积的标准玻璃(3mm厚透明玻璃)所形成的太阳辐射得热量之比。2.1.6可见光透射比visibletransmittance采用
9、人眼视见函数进行加权,标准光源透过玻璃、门窗或幕墙成为室内的可见光通量与投射到玻璃、门窗或幕墙上的可见光通量的比值。2.1.7露点温度dewpointtemperature在一定的压力和水蒸气含量条件下,当空气出现饱和水蒸气状态时(相对湿度等于100%,在物体表面有水气凝结时)的温度。2.2符号2.2.1本规程采用如下符号:A面积,m2;Ai第i层空腔吸收的太阳能;cp常压下的比热容;d厚度,m;S()标准太阳辐射光谱函数;D()标准光源(CIED65,ISO10526)光谱函数;g太阳能总透射比;g重力加速度,m/s2;h表面换热系数,W/(m2.K);H空气间层高度,m;在第i层和第i+1
10、层玻璃层之间向外的辐射照度,W/m2;在第i层和第i+1层玻璃层之间向内的辐射照度,W/m2;I太阳辐射照度,W/m2;J辐射强度,W/m2;L空气间层长度,m;L2D二维传热计算的截面线传热系数,/(.);l长度,m;N玻璃层数加2;摩尔质量,mol;Nu努塞尔数(Nusseltnumber);P压力,Pa;Q热流量,W;q热流密度,W/m2;气体常数,J/(kmol.K);R热阻,m2.K/W;瑞利数(Rayleighnumber);基于长度x的瑞利数(Rayleighnumber);Si第i层玻璃吸收的太阳辐射,W/m2;t厚度,m;框内空腔垂直于热流的最大尺寸,m;T温度,K;T10抗
11、结露性能评价指标;u邻近表面的气流速度,m/s;U传热系数,W/(m2.K);V窗或幕墙附近自由气流流速,或某个部位的平均气流速度,m/s;V()视见函数(ISO/CIE10527);太阳辐射吸收系数;填充气体热膨胀系数,K-1;远红外线半球发射率;斯蒂芬-波尔兹曼常数,5.6710-8W/(m2.K4);导热系数,W/(m.K);流体运动粘度,g/(m.s);附加线传热系数,W/(m.K);密度,kg/m3;反射系数;透射系数。2.2.2本规程的符号采用以下注脚:表2.2.2注脚注脚名称ave平均air空气bot底部b背面B遮阳帘(百叶、织物帘)c对流cg玻璃中心cold冷侧条件crit临界
12、dif散射dir直射eff有效的,当量的eq相等的f前面或框g玻璃或透明部分h水平hot热侧条件in室内,或空气间层的入口m平均值mix混合物n环境ne室外环境ni室内环境out室外,或空气间层的出口p平板r辐射或发射red长波(远红外)辐射s太阳、源头或表面std标准的surf表面t全部top顶部V垂直v可见光x距离3整窗热工性能计算3.1一般规定3.1.1整樘窗(或门,下同)的传热系数、遮阳系数、可见光透射比的计算应采用各部分的数据按面积进行加权平均计算。3.1.2窗玻璃(或者其它镶嵌板)边缘与窗框的组合传热效应所产生的附加传热以附加线传热系数()表达,附加线传热系数应按照本规程第7章的规
13、定进行计算。3.1.3窗框的传热系数、太阳能总透射比应按照本规程第7章的规定进行计算。典型外窗框的传热系数可按附录E取值。3.1.4窗玻璃中央区域的传热系数、太阳能总透射比、可见光透射比应按照本规程第6章的规定进行计算。3.1.5计算窗产品的节能指标时,框与墙相接的边界应作为绝热边界处理。3.2整窗的几何描述3.2.1整樘窗应根据框截面的不同对窗框进行分类,每个不同类型窗框截面均应计算框传热系数、附加线传热系数。两个框相交处的传热系数可用邻近框中较高的传热系数代替。3.2.2窗在进行热工计算时应进行如下面积划分,如图3.2.2所示:1窗框面积Af:从室内、外两侧分别投影,得到的可视框投影面积中
14、的较大者;2玻璃面积Ag(或其它镶嵌板的面积Ap):指从室内、外侧可见玻璃(或其它镶嵌板)边缘围合面积的较小者;3整樘窗总面积At:窗框面积Af与窗玻璃面积Ag(和其它镶嵌板的面积Ap)之和。图3.2.2窗各部件面积划分示图3.2.3玻璃区域的周长(或其它镶嵌板区域的周长)l是窗玻璃(或其它镶嵌板)室内、外两侧的全部可视周长之和中的较大值,见图3.2.3所示。图3.2.3窗玻璃区域周长示图3.3整窗的传热系数计算3.3.1整窗的传热系数Ut应采用以下公式计算:(3.3.1)式中:Ut整窗的传热系数W/(m2.K);Ag窗玻璃(或其它镶嵌板)面积(m2);Af窗框的投影面积(m2);l窗玻璃区域
15、(或其它镶嵌板区域)的周长(m);Ug窗玻璃(或其它镶嵌板)中央区域的传热系数W/(m2.K),按第6章计算;Uf窗框的传热系数W/(m2.K),按第7章计算;窗框和窗玻璃(或其它镶嵌板)之间的附加线传热系数W/(m.K),按第7章计算。3.4整窗的遮阳系数计算3.4.1整窗的太阳能总透射比gt应采用下式计算:(3.4.1)式中:gt整窗的太阳能总透射比;Ag窗玻璃(或者其它镶嵌板)面积(m2);Af窗框的投影面积(m2);gg窗玻璃区域(或者其它镶嵌板)太阳能总透射比,按第6章计算;gf窗框太阳能总透射比;At整窗的总投影面积(m2)。3.4.2整窗的遮阳系数Sc应采用下式计算:(3.4.2
16、)式中:Sc整窗的遮阳系数;gt整窗的太阳能总透射比。3.5整窗的可见光透射比计算3.5.1整窗的可见光透射比应采用下式计算:(3.5.1)式中:t整窗的可见光透射比;v窗玻璃(或其它镶嵌板)的可见光透射比,按第6章计算;Ag窗玻璃(或其它镶嵌板)的面积(m2);At整窗的总投影面积(m2)。4建筑幕墙热工计算4.1一般规定4.1.1玻璃幕墙整体的传热系数、遮阳系数、可见光透射比的计算应采用各部件各自的性能值按分配面积加权平均的计算方法进行计算。4.1.2幕墙面板边缘与框的组合传热效应所产生的附加传热以附加线传热系数()表达,附加线传热系数的计算应按照本规程第7章进行。4.1.3幕墙框的传热系
17、数、遮阳系数的计算应按照本规程第7章进行。4.1.4透明面板中心的传热系数、遮阳系数、可见光透射比的计算应按照本标准第6章进行。4.1.5非透明面板中心传热系数的计算应按照各个材料层热阻相加的方法进行计算。4.1.6幕墙水平和垂直角部位的传热,可按照二维传热计算,并将其简化为框。4.2幕墙的几何描述4.2.1应根据框截面的不同将幕墙框进行分类,不同种类的框截面均应计算其传热系数和对应框和玻璃接缝的线传热系数。4.2.2玻璃幕墙在进行热工计算时应按如下方式进行面积划分,如图4.2.2-1所示。1框面积Af:从室内、外两侧分别投影,得到的可视框投影面积中的较大者;2玻璃面积Ag(或其它面板的面积A
18、p):指从室内、外侧可见玻璃(或其它面板)边缘围合面积的较小者;3幕墙面板和框结合的附加线传热系数对应的线长度应为框与面板室内、外接缝长度的较大者(见图4.2.2-2);4幕墙总面积At:指框面积Af与玻璃面积Ag(和其它面板面积Ap)之和。Af=max(Af,in;Af,out)Aw=Af+Ag+ApAd,i=A1+A2+A3Ad,e=A4+A5+A6图4.2.2-1各部件面积划分示图AgAg玻璃玻璃玻璃lgAglglglglg图4.2.2-2框与面板结合的几种情况4.2.3非透明面板的以下两种形式应采用不同的方法处理:1保温层的金属面板(或其它导热系数大的面板)跨越幕墙框的隔热区域而形成了
19、热桥,保温层与隔热区域不在同一个层面。2保温层的金属面板(或其它导热系数较大的面板)不跨越幕墙框的隔热区域,不形成热桥,保温层与隔热区域在同一层面。A金属板跨越隔热区域B金属板不跨越隔热区域对于情况1,在采用第7章进行框和面板接缝的附加线传热系数计算时应加宽面板的宽度。图4.2.3保温层跨越隔热区域的示意图4.2.4幕墙计算的边界和单元的划分应根据幕墙型式的不同而采用不同的方式。1构件式幕墙的原理图见图4.2.4-1,其计算单元可按照图图4.2.4-2进行划分。2单元式幕墙的原理图见图4.2.4-3,其计算单元可按照图图4.2.4-4进行划分。图4.2.4-1构件式幕墙结构原理图4.2.4-2
20、构件式幕墙的计算单元划分示意图图4.2.4-3单元式幕墙结构原理图4.2.4-4单元式幕墙的计算单元划分示意图4.2.5幕墙计算的节点应该包括幕墙所有典型的节点,对于复杂的节点应拆分计算,见图4.2.5。局部节点局部节点图4.2.5幕墙计算节点的拆分4.3幕墙传热系数计算4.3.1幕墙单元的传热系数UCW应采用下式计算:(4.3.1)式中Ag透明面板面积(m2);lg透明面板边缘长度(m);Ug透明面板中部的传热系数W/(m2.K),应按第6章计算;g透明面板边缘的附加线传热系数W/(m.K),应按第7章计算;Ap非透明面板面积(m2);lp非透明面板边缘长度(m);Up非透明面板中部的传热系
21、数W/(m2.K);p非透明面板边缘的附加线传热系数W/(m.K),应按第7章计算;Af框面积(m2);Uf框的传热系数W/(m2.K),应按第7章计算;4.3.2当幕墙背后有实体墙,且幕墙与实体墙之间为封闭空气层时,实体墙部分的室内环境到室外环境的传热系数U可采用下式计算:(4.3.2-1)式中:UCW在实体墙部分面积范围内的外层幕墙传热系数W/(m2.K);Rair幕墙与墙体间封闭空气间层的热阻,一般可取0.17(m2.K/W);UWall实体墙部分面积范围内实体墙的传热系数W/(m2.K)hin幕墙室内表面换热系数;hout幕墙室外表面换热系数。幕墙后面单层实体墙的传热系数UWall可采
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