建筑幕墙热工性能估算报告

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1、建筑幕墙热工性能估算报告I 、设计依据：民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分） JGJ26-95夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JGJ134-2001夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准JGJ75-2003民用建筑热功设计规范GB50176-93公共建筑节能设计标准GB50189-2005建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程JGJ/T151-2008相关计算和定义均按照ISO10077-1 和 ISO10077-2 的方法进行计算和定义II 、计算基本条件：1、设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工性能时，应统一采用本规程规定的标准计算条件进行计算。2、在进

2、行实际工程设计时，门窗、玻璃幕墙热工性能计算所采用的边界条件应符合相应建筑设计或节能设计标准的规定。3、冬季计算标准条件应为：室内空气温度： T =20in室外空气温度： Tout =- 20室内对流换热系数：hc,in=3.6 W/m2.K室外对流换热系数：hc,out =16 W/m2.K室内平均辐射温度：T=Tinrm,in室外平均辐射温度：Trm,out =Tout太阳辐射照度： I s=300 W/m24、夏季计算标准条件应为：室内空气温度： T =25in室外空气温度： Tout =30室内对流换热系数：hc,in=2.5 W/m2.K室外对流换热系数：hc,out =16 W/m

3、2.K室内平均辐射温度：Trm,in =Tin室外平均辐射温度：Trm,out =Tout太阳辐射照度：I s=500 W/m25、传热系数计算应采用冬季计算标准条件，并取I s= 0 W/m2 。计算门窗的传热系数时，门窗周边框的室外对流换热系数hc,out 应取 8W/(m2.k) ，周边框附近的边缘(65mm内 ) 的室外对流换热系数hc,out 应取 12W/(m2.k)6、遮阳系数、太阳能总透射比计算应采用夏季计算标准条件。7、结露性能评价与计算的标准计算条件应为：室内环境温度：Tin =20室内环境湿度：RH=30%、60%室外环境温度：Tout =0， - 10， - 20室外对

4、流换热系数：20 W/m2.K8、计算框的太阳能总透射比gf 应使用下列边界条件qin =* Is：框表面太阳辐射吸收系数Is：太阳辐射照度qin ：通过框传向室内的净热流（W/m2）9、计算窗产品的热工性能时，框与墙的界面应作为绝热边界处理10、幕墙截面的几何描述应根据框截面、 镶嵌板类型的不同将幕墙框节点进行分类，不同种类的框截面节点均应计算其传热系数及对应框和镶嵌面板接缝的线传热系数。11、幕墙在进行热工计算时应进行如下面积划分：框投影面积Af ：指从室内、 外两侧分别投影， 得到的可视框投影面积中较大值，简称“框面积”；玻璃投影面积Ag( 或其他镶嵌板的投影面积Ap) ：指室内、外侧可

5、见玻璃 ( 或其他镶嵌板)边缘围合面积的较小值，简称“玻璃面积”( 或“镶嵌板面积”)幕墙总投影面积At ：指框面积Af 与幕墙玻璃面积Ag( 或其他镶嵌板的面积Ap) 之和，简称“幕墙面积”。12、幕墙玻璃 ( 或其他镶嵌板 ) 和框结合的线传热系数对应的边缘长度L 为框与面板的接缝长度，并应取室内、外接缝长度的较大值。13、当所用的玻璃为单层玻璃，由于没有空气层的影响，不考虑线传热，线传热系数=0。14、本系统中给出的所有的数值全部是幕墙垂直安装的情况。传热系数的数值包括了外框面积的影响。计算传热系数的数值时，按以下取值:2内表面换热系数：hin =8W/m.k2外表面换热系数：hout

6、=23W/m.k一、幕墙基本信息地区类型 : 夏热冬冷地区所在城市 : 南京幕墙面积与墙面的面积比范围: 窗墙面积比 0.2幕墙朝向 : 东、南、西向幕墙型材厂家: 伟业铝材幕墙系列 :120幕墙类型 : 半隐框玻璃幕墙幕墙分格尺寸:分格宽度W(mm):950分格高度H(mm):800二、幕墙框传热系数Uf 计算1、幕墙框料面积计算：(1) 幕墙框料面积计算示意图如下：(2) 该幕墙的窗料由以下截面组成：序号幕墙框料幕墙框料室内投影室内表面室外投影室外表面隔热桥对名称类型面积面积面积面积应的铝合fi2di2fe2de2金截面之A (m )A (m )A (m )A (m )间的最小距离 dmm

7、1幕墙框料穿条式隔3144257.51热铝幕墙框料(4)幕墙框料室内总投影面积fi2A (m )Afi =3=3(5) 幕墙框料室外总投影面积 Afe (m2) Afe =4=4(6)幕墙框料总面积Af (m2)Af=max(A , A )fife=max(3,4)=42、幕墙框料的传热系数计算(Uf ) ：可以通过输入数据， 用二维有限元法进行数字计算， 得到幕墙框料的传热系数。 在没有详细的计算结果可以应用时，可以按以下方法得到窗的传热系数：幕墙框料类型：穿条式隔热铝合金(1)穿条式隔热的铝合金框，相对应金属框之的最小距离d(mm)，示意图：注意： 1) 采用导热系数 =0.3(w/m.k

8、)的隔热条2) 隔热条总宽度 b1+b2+b3+b4=0.2*bf( 幕墙框料宽 )(2)穿条式隔热的铝合金框的Uf0 数值，根据“相对应金属框之间的最小距离d(mm)”，从下图的粗线中选取：(3) 幕墙框料传热系数计算：1)传热系数计算：1.1)隔热条相对应的金属框之间的最小距离d=7.5(mm)f02从上图中查出 U =3.588(W/m .K)1.2)幕墙框料热阻R 计算：fRf =1/U f0 - 0.17=1/3.588 - 0.17=0.109(m2K/W)1.3)幕墙框料传热系数计算：幕墙框料的室内投影面积：Af,i=3( 平方米 )幕墙框料的室内表面面积：A=14( 平方米 )

9、d,i幕墙框料的室外投影面积：Af,e =4( 平方米 )幕墙框料的室外表面面积：Ad,e =25( 平方米 )f2幕墙框料热阻： R =0.109m .K2内表面换热系数：hi =8W/m.k2外表面换热系数：he=23W/m.kUf =1/(Af,i/(h i *Ad,i )+Rf +Af,e /(h e*Ad,e )=1/(3/(8*14)+0.109+4/(23*25)=7.006(W/m2.K)幕墙各框料传热系数列表：序号幕墙框料名称幕墙框料类型幕墙框料投影面该类型材的传热2系数积 A (m )fUf (W/(m2.K)1幕墙框料 1穿条式隔热铝幕47.006墙框料三、幕墙框料与玻璃

10、边缘结合处的线传热系数计算( ) ：幕墙框料与玻璃边缘结合处的线传热系数 ( ) ， 主要描述了在幕墙框、 玻璃和间隔层之间交互作用下的附加热传递。线性热传递系数，主要受间隔层材料传导率的影响。在没有精确计算的情况下，可采用下表数据，来估算幕墙框料与玻璃结合处的线传导系数。幕墙框料与单层玻璃边缘结合处的线传热系数很小，计算时默认为0。各类幕墙框料、中空玻璃的线传热系数幕墙框料材料双层或三层玻璃双层 LOW-E镀膜或三层 ( 其中未镀膜中空玻璃两片 LOW-E镀膜 ) 中空玻璃带热断桥的金属窗框0.060.08没有热断桥的金属窗框00.02注意：这些数据用来计算低辐射的中空玻璃，即：Ug=1.3

11、W/(m 2.K)各玻璃板块查询上表后，各玻璃板块的线传热系数如下：序号玻 璃 板幕 墙 框玻 璃 块第一层 第二层第三层玻璃边 线传热块名称料类型板类型玻璃玻璃玻璃缘 长 度系数(m)(W/m.K)1玻 璃 板隔 热 铝双 层 玻普通玻 普通玻400.06块 1合 金 幕璃璃璃墙框料( 玻璃排列顺序由室外到室内，分别为第一层、第二层、第三层)四、玻璃传热系数(Ug) 计算：按照建筑玻璃应用技术规程1、 的传热系数计算：1)基本信息：2玻璃板块类型：双层玻璃第一层玻璃种类：普通玻璃第一层玻璃厚度：5(mm)JGJ113-2003附录C第一层校正发射率： 0.837第一气体层气体类型：空气第一气

12、体层气体厚度： 12第二层玻璃种类：普通玻璃第二层玻璃厚度： 5(mm)第二层校正发射率： 0.8372)普朗特准数 P 计算：r计算依据： P =* / r按照建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003 C.0.2-8气体的动态粘度： 0.00001711kg/(ms)气体的比热 ： 1008J/(kg.K)气体的热导率 ： 0.02416W/(m.K)按照建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003表 D.0.3Pr =* / =0.00001711*1008/0.02416=0.7143)格尔晓夫数 G 计算：r322计算依据： G=9.81*S *T* /(T * )rm按照建筑玻璃应用

13、技术规程JGJ113-2003 C.0.2-7气体的动态粘度： 0.00001711kg/(ms)气体的密度 ： 1.277kg/m 3气体平均绝对温度 Tm： 283K气体的间隙前后玻璃表面的温度差T： 15K气体的间隔层厚度 s：0.012m按照建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003表 D.0.3及 C.0.5Gr =9.81*S 3*T* 2/(T m* 2)=9.81*0.0123*15*1.2772/(283*0.000017112)=5004.9454)努塞尔准数 Nu 计算：计算依据： Nu=A*(Gr *Pr ) n格尔晓夫准数Gr ： 5004.945普朗特准数 Pr ：

14、0.714A和 n 是常数：垂直空间，A=0.035 ， n=0.38 ；水平空间， A=0.16 ， n=0.28 ；倾斜 45度， A=0.1， n=0.31 ；(幕墙按垂直空间计算)按照建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003 C.0.2-6Nurr)n=A*(G *P=0.035*(5004.945*0.714)0.38=0.784由于： Nu=11所以，努塞尔准数取1。即： N =1u按照建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003 C.0.2-65)气体导热系数 hg 计算：计算依据： h =N *( /s)gu努塞尔准数Nu：1气体的热导率： 0.02416W/(m.K)气体的间

15、隔层厚度s：0.012m按照建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003 C.0.2-5hg=Nu*( /s)=1*(0.02416/0.012)=2.0136)气体辐射导热系数h 计算：r计算依据： hr =4*(1/ 1+1/ 2 -1)-13*T m斯蒂芬 - 波尔兹曼常数 ： 5.67*10 -8间隔层中两表面在平均绝对温度Tm下的校正发射率1、 2：1： 0.8372： 0.837平均绝对温度T ： 283Km按照建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003 C.0.2-4hr =4*(1/ 1+1/ 2 -1) -1 *T m3=4*5.67*10-8 *(1/0.837+1/0.83

16、7-1)-1 *283 3=3.77)气体间隔层的导热率hs 计算：计算依据： h =h +hsgr气体辐射导热系数hr ： 3.7气体导热系数hg： 2.013按照建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003 C.0.2-3hs =hg+hr=2.013+3.7=5.7138)多层玻璃系统的内部传热系数计算：计算依据： 1/ht=1/hs+d*rmm气体间隔层的导热率hs：5.713第一层玻璃的厚度dm： 0.005m第二层玻璃的厚度dm： 0.005m玻璃的热阻 r m：1m.K/W按照建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003 C.0.2-21/ht=1/hs+d*rmm=1/5.713+

17、0.005*1.0+0.005*1.0=0.185多层玻璃系统的内部传热系数ht =5.4059)玻璃传热系数计算：计算依据： 1/U=1/h e+1/h t +1/h i玻璃的室外表面换热系数he： 23.0玻璃的室内表面换热系数h ： 8.0i多层玻璃系统的内部传热系数ht ：5.405按照建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003 C.0.2-11/U=1/h+1/h+1/hiet2hout ： 19W/m.KUf ： 7.006W/m2.K2Asurf ： 25m2Af ： 4m=1/23.0+1/5.405+1/8.0=0.353的传热系数 Ug=2.833W/(m 2.K)五、幕墙

18、整体传热系数计算(Ut ) ：1、幕墙面积计算(A t ) ：At =Ag+Af2幕墙框料面积Af =4m2玻璃面积： Ag=10mAt =Af+Ag=4+10=142、幕墙整体传热系数计算(Ut ) ：U t =( Ag*Ug+Af*Uf +l* )/A t各玻璃块板的面积：Ag(m2)各玻璃块板的传热系数：g2U (W/m.K)2各幕墙框料的面积： A (m )f各幕墙框料的传热系数：Uf (W/m2.K)各玻璃块板与幕墙框料相结合边缘的周长：l (m)各玻璃块板与幕墙框料相结合边缘的传热系数： (W/m2.K)U t =( Ag*Ug+Af*Uf +l* )/A t=(4*7.006+1

19、0*2.833+40*0.06)/14=4.197该幕墙整体传热系数4.197= 该幕墙的允许的整体传热系数 =4.7 。该幕墙的整体传热性能满足要求。六、太阳能透射比(g t ) 、遮阳系数 (S c ) 计算：太阳能透射比是指： 通过幕墙构件成为室内得热量的太阳辐射， 与投射到幕墙构件上的太阳辐射的比值。 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传热进入室内的得热。1、幕墙框的太阳能透射比(g f ) 计算：1)的太阳能透射比(g f ) 计算：幕墙框料表面太阳辐射吸收系数f ：0.4幕墙框料的传热系数幕墙框料的外表面积幕墙框料的外投影面积幕墙框料

20、的外表面换热系数 g f = f *Uf /(A surf /A f *h out )=0.4*7.006/(25/4*19)=0.0242、太阳能总透射比 (g t ) 计算：各玻璃板块的面积： agm2各玻璃板块的太阳能透射比：gg各幕墙框料外表面投影面积：2af m各幕墙框料的太阳能透射比：gfg t =( Af *g f +A*g)/Atgg=(4*0.024+10*0.75)/14=0.5433、幕墙整体遮阳系数(S c ) 计算：幕墙整体遮阳系数： 幕墙整体太阳能总透射比与标准3mm厚透明玻璃的太阳能总透射比的比值。0.87是：标准 3mm厚透明玻璃的太阳能总透射比理论值S =g

21、/0.87dt=0.543/0.87=0.624七、可见光透射比 ( t ) 计算：标准光源透过幕墙构件成为室内的人眼可见光与投射到幕墙构件上的人眼可见光，采用人眼视见函数加权的比值。各玻璃板块的面积：Ag(m2)幕墙总面积：At (m2 )玻璃可见光透射比：v t =( Ag* v)/At=(10*0.71)/14=0.507八、结露计算：标准计算条件：室内环境温度Tin =20室外环境温度Tout =0,- 10,- 20室内环境湿度：RH=30%、60%室外对流换热系数：20W/(m2.k)1、室内空气的饱和水蒸汽压(E s) 计算：空气温度为0时的饱和水蒸汽压E0 为： 6.11HPa

22、室内环境温度t 为： 20当 t0 时， a、b 参数分别取： a=7.5 ， b=237.3E s=E0*10 (a*t/(b+t)=6.11*10=23.389(7.5*20/(237.3+20)2、在相对湿度f=0.3下，空气的水蒸汽压(e) 的计算：空气相对湿度f 为： 0.3室内空气的饱和水蒸汽压(E s) ： 23.389e=f*E s=0.3*23.389=7.0173、空气结露点温度(T d) 计算：在相对湿度 f=0.3下，空气的水蒸汽压e： 7.017室内空气的水蒸汽压(E) ：7.017当 t0 时， a、b 参数分别取： a=7.5 ， b=237.3 T d=b/(a/lg(e/6.11)-1)注意： lg(e/6.11)为以 10 为底的自然对数=237.3/(7.5/lg(7.017/6.11)-1)=1.9174、室内玻璃表面温度(T pj ) 计算：1) 玻璃板块： 的室内表面温度 (T pj ) 计算：室内环境温度 Tin ： 20室外环境温度Tout ： -10玻璃传热系数Ug： 2.833玻璃室内表面换热系数hbi ： 8Tpj =Tin -(Tin -T out )*U g/h bi=20-(20+10)*2.833/8=9.376空气结露点温度1.917 =该玻璃板块的玻璃表面温度Tpj= =9.376 。该玻璃板块不结露。