建筑幕墙热工计算7478.docx
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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.第三章 建筑门窗玻璃幕墙热工计算一、整樘窗窗热工性性能计算算窗由多个部部分组成成,窗框框、玻璃璃(或其其它面板板)等部部分的光光学性能能和传热热特性各各不一样样,在计计算整窗窗的传热热系数、遮遮阳系数数以及可可见光透透射比时时,应采采用各部部分的相相应数值值按面积积进行加加权平均均计算。窗玻璃(或或者其它它镶嵌板板)边缘缘与窗框框的组合合传热效效应所产产生的附附加传热热以附加加线传热热系数()表达,简称“线传热系数”,应按照本章“框的传热计算”进行计算。窗框
2、的传热热系数、太太阳能总总透射比比按照本本章“框框的传热热计算”进行计算。窗玻璃的传传热系数数、太阳阳能总透透射比、可可见光透透射比按按照本章章“玻璃璃光学热热工性能能计算”进行计算。(一)整樘樘窗几何何描述整樘窗应根根据框截截面的不不同对窗窗框进行行分类,每每个不同同类型窗窗框截面面均应计计算框传传热系数数、线传传热系数数。不同同类型窗窗框相交交部分的的传热系系数可采采用邻近近框中较较高的传传热系数数代替。图3-1 窗各部件面积划分示图1、窗面积积划分窗在进行热热工计算算时应按按图3-1进行行面积划划分:(1)窗框框的投影影面积AAf:从室室内、外外两侧分分别投影影,得到到的可视视框投影影面
3、积中中的较大大值,简简称“窗窗框面积积”;(2)玻璃璃的投影影面积AAg(或其它它镶嵌板板的投影影面积AAp):指从从室内、外外侧可见见玻璃(或其它它镶嵌板板)边缘围围合面积积的较小小值,简简称“玻玻璃面积积”;(3)整樘樘窗的总总投影面面积At:窗框框面积AAf与窗玻玻璃面积积Ag(或其其它镶嵌嵌板的面面积Ap)之和和,简称称“窗面面积”。2、窗玻璃璃区域周周长划分分玻璃和框结结合处的的线传热热系数对对应的边边缘长度度l应为框框与玻璃璃室内、外外接缝长长度的较较大值,见见图3-2所示示。图3-2 窗玻璃区域周长示图(二)整樘樘窗传热热系数计计算整樘窗的传传热系数数Ut采用下下式计算算: (3
4、-1)式中:Utt整整樘窗的的传热系系数WW/(mm2K);Ag窗窗玻璃(或或者其它它镶嵌板板)面积积(m22);Af窗窗框面积积(m22);At整整樘窗面面积(mm2);l玻玻璃区域域(或者者其它镶镶嵌板区区域)的的边缘长长度(mm);Ug窗窗玻璃(或或者其它它镶嵌板板)的传传热系数数W/(m22K),按本本章“玻玻璃光学学热工性性能计算算”计算算;Uf窗窗框的传传热系数数W/(m22K),按本章“框框的传热热计算”计算;窗框框和窗玻玻璃(或或者其它它镶嵌板板)之间间的线传传热系数数W/(m2K),按本章“框框的传热热计算”计算。(三)整樘樘窗遮阳阳系数计计算整樘窗的遮遮阳系数数是指:在给定
5、定条件下下,外窗窗的太阳阳能总透透射比与与相同条条件下相相同面积积的标准准玻璃(3mm厚透明玻璃)的太阳能总透射比的比值。整樘窗的遮遮阳系数数SC应采采用下式式计算: (3-2)式中:SCC整整樘窗的的遮阳系系数;gt整整樘窗的的太阳能能总透射射比。上式中整樘樘窗的太太阳能总总透射比比gt应采用用下式计计算: (33-3)式中:gtt整整樘窗的的太阳能能总透射射比;Ag窗窗玻璃(或或者其它它镶嵌板板)面积积(m22);Af窗窗框面积积(m22);gg窗窗玻璃区区域(或或者其它它镶嵌板板)太阳阳能总透透射比,按按本章“玻玻璃光学学热工性性能计算算”进行行计算;gf窗窗框太阳阳能总透透射比;At整
6、整樘窗面面积(mm2)。(四)整樘樘窗可见见光透射射比计算算整樘窗的可可见光透透射比是是指:采采用人眼眼视见函函数进行行加权,标标准光源源透过门门窗成为为室内的的可见光光通量与与投射到到门窗上上的可见见光通量量的比值值。整樘窗的可可见光透透射比应应采用下下式计算算: (33-4)式中:tt整整樘窗的的可见光光透射比比;v窗窗玻璃(或或者其它它镶嵌板板)的可可见光透透射比,按按本章“玻玻璃光学学热工性性能计算算”进行行计算;Ag窗窗玻璃(或或者其它它镶嵌板板)面积积(m22);At整整樘窗面面积(mm2)。二、玻璃光光学热工工性能计计算(一)单层层玻璃的的光学热热工性能能计算1、单层玻玻璃(包包
7、括其它它透明材材料,下下同)的的光学、热热工性能能应根据据单片玻玻璃的测测定光谱谱数据进进行计算算。单片玻璃的的光谱数数据应包包括透射射率、前前反射率率和后反反射率,并并至少包包括3000nmm25500nnm波长长范围,不不同波长长段的间间隔应满满足如下下间隔要要求:(1)波长长30004000nmm,间隔隔不超过过5nmm;(2)波长长400010000nnm,间间隔不超超过100nm;(3)波长长10000225000nm,间间隔不超超过500nm。2、单片玻玻璃的可可见光透透射比V应按按下式计计算: (3-5)式中:D()光光源D665的相相对光谱谱功率分分布,见见附录AA;()玻璃璃
8、透射比比的光谱谱;V()人眼眼的视见见函数,见附录A。3、单片玻玻璃的可可见光反反射比V应按下下式计算算: (33-6)式中:()玻璃璃反射比比的光谱谱。4、单片玻玻璃的太太阳能直直接透射射比SS应按下下式计算算: (33-7)式中:()玻璃璃透射比比的光谱谱;S()标准准太阳光光谱,见见附录A。5、单片玻玻璃的太太阳能直直接反射射比S应按下下式计算算: (3-8)式中:()玻璃璃反射比比的光谱谱。6、单片玻玻璃的太太阳能总总透射比比,按照照下式计计算: (3-9)式中:hiin玻璃室室内表面面换热系系数;hout玻璃璃室外表表面换热热系数;As单单片玻璃璃的太阳阳辐射吸吸收系数数。单片玻璃的
9、的太阳辐辐射吸收收系数AAs应按下下式计算算: (3-10)式中:ss单单片玻璃璃的太阳阳能直接接透射比比;s单单片玻璃璃的太阳阳能直接接反射比比。7、单片玻玻璃的遮遮阳系数数SCcgg应按下下式计算算: (33-111)(二)多层层玻璃的的光学热热工性能能计算1、太阳光光透过多多层玻璃璃系统可可归纳为为图3-3所示示模型。图3-3 玻璃层的吸收率和太阳光透射比图3-4 多层玻璃体系中太阳辐射热的分析图中表示一一个具有有n层玻璃璃的系统统,系统统分为nn1个个气体间间层,最最外面为为室外环环境i=1,内内层为室室内环境境i=nn+1。对对波长,系统统的光学学分析应应考虑在在第i-1层层和第ii
10、层玻璃璃之间辐辐射能量量和,角标标“+”和和“-”分分别表示示辐射流流向室外外和向室室内,如如图3- 4所所示。可设定室外外只有太太阳辐射射,室外外和室内内环境的的反射率率为零。当i=1时时: (3-12) (33-133)当i=n+1时: (3-14) (3-15)当i=2n时: i2至至n (33-166) i2至nn (33-177)应利用解线线性方程程组的方方法计算算所有各各个气体体层的II-i()和和I+ii()值,传传向室内内的直接接透射比比应由下下式计算算: (33-188)反射到室外外的直接接反射比比应由下下式计算算: (3-19)应确定太阳阳辐射被被每层玻玻璃吸收收的部分分,
11、这一一量值以以在第ii层的吸吸收率AAi()表示示,采用用下式计计算: (3-20)2、对整个个太阳光光谱进行行数值积积分,得得到第ii层玻璃璃吸收的的太阳辐辐射热流流密度SSi。 (33-211) (33-222)式中:太阳辐辐射照射射到玻璃璃系统时时第i层玻璃璃的吸收收率。3、多层玻玻璃的可可见光透透射比的的计算应应采用式式(3-5)计计算,可可见光反反射比的的计算应应采用式式(3-6)计计算。4、多层玻玻璃的太太阳能直直接透射射比应采采用式(3-7)计计算,太太阳能直直接反射射比应采采用式(3-8)计计算。(三)玻璃璃气体间间层的热热传递图3-5 第层玻璃的能量平衡1、玻璃间间气体层层的
12、能量量平衡如如图3-5所示示,可用用基本的的关系式式表达如如下: (3-23)式中:Tff,i第ii层玻璃璃前表面面温度(KK);Tb,i-1第i-1层玻玻璃后表表面温度度(K);Jf,i第ii层玻璃璃前表面面辐射热热(W/m2);Jb,i-1第i-1层玻玻璃后表表面辐射射热(WW/m22);在每一层气气体间层层中,应应采用以以下方程程: (33-244) (33-255) (33-266) (3-27)式中:tgg,i第ii层玻璃璃的厚度度;b,i第ii层后表表面半球球发射率率;f,i第ii层前表表面半球球发射率率;g,i第ii层玻璃璃的导热热系数(WW/mK)。在计算传热热系数时时,应令令
13、太阳辐辐射IS=0,在在每层材材料均为为玻璃的的系统中中可采用用如下热热平衡方方程计算算气体间间层的传传热: (3-28)式中:hrr,i第ii层气体体层的辐辐射换热热系数,由由(3-43)式式给出。2、玻璃层层间气体体间层的的对流换换热系数数可由无无量纲的的努谢尔尔特数确确定: (3-29)式中:dgg,i玻璃璃间层气气体间层层i的厚度度;g,i所充充气体的的导热系系数;Nui通过倾倾斜气体体间层传传热的实实验结果果所计算算的值,Nui为雷利数Raj、气体间层高厚比和空腔倾角的函数。注:在计算算高厚比比大的空空腔时应应考虑玻玻璃会发发生弯曲曲现象对对厚度的的增加和和减少,发发生弯曲曲的原因因
14、包括:空腔平平均温度度、空气气湿度含含量的变变化、干干燥剂对对氮气的的吸收、充充氮气过过程中由由于海拔拔高度和和天气变变化造成成压力的的改变等等因素。3、玻璃层层间气体体间层的的雷利数数(Raayleeighh)可表表示为: (3-30)可将填充气气体作理理想气体体处理,气气体热膨膨胀系数数为: (3-31)式中:填充气气体的平平均温度度(K)。第层气体间间层的高高厚比为为: (33-322)式中:H气体体间层顶顶到底的的距离,通通常应和和窗的透透光区高高度相同同。4、在定量量计算通通过玻璃璃气体间间层的对对流热传传递时,计计算应对对应于特特定的倾倾角值或范范围。对对于倾角角,以下下计算假假设
15、空腔腔从室内内加热(即即Tf,iiTb,ii-1);若实际际上室外外温度高高于室内内(Tf,iiTb,ii-1),则则要将倾倾角以1180-代替。空腔的努谢谢尔特数数Nuii应由以以下计算算公式确确定:(1)气体体间层倾倾角 00600 且 (3-33)式中:。(2)气体体间层倾倾角 =600 (3-34)式中:(3)气体体间层倾倾角600900对于倾角在在之间的的气体间间层,对对式(3-34)和和(3-35)?的结结果之间间作线性性插值。这这些公式式在且范围内内是有效效的。(4)垂直直气体间间层 (3-335) 51044 Raa 1104 RRa 51044 RRa 1044 (5)气体体
16、间层倾倾角900到1180面向下的气气体间层层应用下下式公式式: (3-36)式中:由式(3-355)给出的的垂直气气体间层层的努谢谢尔特数数。5、填充气气体的密密度应用用理想气气体定律律计算: (33-377)式中:P气体体压力,标标准状态态下P=10013000 PPa; 气气体密度度(kgg/m33);Tm气气体的温温度,标标准状态态下Tm=2993 KK;气体常常数JJ/(kkmollK)。定压比热容容cp、运动动粘度、导热热系数是温度度的线性性函数,应应采用附附录B?给出出的公式式和气体体的相关关系数计计算。6、混合气气体的密密度、导导热系数数、粘度度和比热热容是各各成分相相应性质质
17、的函数数:(1)摩尔尔质量 (33-388)式中:是混混合气体体中某一一气体成成分的摩摩尔数。(2)密度度 (3-39)(3)比热热容 (33-400)式中:(4)粘度度 (33-411)式中:(5)导热热系数 (3-442)式中:单原子子气体的的导热系系数多原子子气体由由于内能能的散发发所产生生的附加加能量运运动。 应按以下步步骤求取取:计算: 计算:式中:第层填填充气体体的导热热系数。用计算用计算7、远红外外辐射透透射比为为“0”的玻玻璃(或或其它板板材),气气体间层层两侧玻玻璃的辐辐射换热热系数hhr可采采用下式式计算: (3-43)式中:斯蒂蒂芬-波波尔兹曼曼常数;1、22气气体间层层
18、中的两两个玻璃璃表面在在平均绝绝对温度度Tm下的半半球发射射率;Tm气气体间层层中两个个表面的的平均绝绝对温度度(K)。(四)玻璃璃系统的的热工参参数计算算1、计算玻玻璃系统统的传热热系数时时,可采采用简单单的模拟拟环境条条件:仅仅包括室室内外温温差,没没有太阳阳辐射。 (3-44)计算传热系系数时应应设定没没有太阳阳辐射: (33-455)式中:(IIs=0)没没有计算算太阳辐辐射热作作用,通通过门窗窗传向室室内的净净热流(WW/m22);室外环环境温度度;室内环环境温度度。玻璃的总传传热阻RRt应为为各层玻玻璃、气气体间层层、内外外表面换换热阻之之和: (3-46)式中:Rgg,i第ii层
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