建筑门窗热工性能计算.docx
- 文档编号:23489393
- 上传时间:2023-05-17
- 格式:DOCX
- 页数:32
- 大小:167KB
建筑门窗热工性能计算.docx
《建筑门窗热工性能计算.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《建筑门窗热工性能计算.docx(32页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
建筑门窗热工性能计算
建筑门窗热工性能计算书
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》JGJ113-2009
《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参数时,所采用的环境边界条件应统一采用本标准规定的计算条件。
2、计算实际工程所用的建筑门窗和玻璃幕墙热工性能所采用的边界条件应符合相应的建筑设计或节能设计标准。
3、各种情况下都应选用下列光谱:
S(入):
标准太阳辐射光谱函数(ISO9845-1)
D(入):
标准光源光谱函数(CIED65,ISO10526)
R(入):
视见函数(ISO/CIE10527)。
4、冬季计算标准条件应为:
室内环境温度:
Tin=20C
室外环境温度:
Tout=-20C
2
室内对流换热系数:
hc,in=3.6W/m2.K
2
室外对流换热系数:
hc,out=16W/m2.K
室外平均辐射温度:
Trm=Tout
太阳辐射照度:
Is=300W/m2
5、夏季计算标准条件应为:
室内环境温度:
Tn=25C
室外环境温度:
Tout=30C
室内对流换热系数:
hc,in=2.5W/m2.K
室外对流换热系数:
hc,out=16W/m2.K
室外平均辐射温度:
Trm=Tout
太阳辐射照度:
Is=500W/m2
2
6、计算传热系数应采用冬季计算标准条件,并取Is=0W/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,周边框附近玻璃边缘(65mm内)的室外对
流换热系数hc,out应取12W/m2.K
7、计算遮阳系数、太阳能总透射比应采用夏季计算标准条件.
8、抗结露性能计算的标准边界条件应为:
室内环境温度:
Tin=20C
室外环境温度:
Tout=0C-10C-20C
室内相对湿度:
RH=30%、60%室外对流换热系数:
hc,out=20W/m2.K
9、计算框的太阳能总透射比gf应使用下列边界条件
qin=a*Is
qin:
通过框传向室内的净热流(W/m)
a:
框表面太阳辐射吸收系数
Is:
太阳辐射照度(Is=500W/m)
10、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005有关规定:
(1)各城市的建筑气候分区应按表421确定。
裏要城帘所处气候分区
吒候分区
代表・|±城市
严寒地区A区
海伦、囲直图、伊春r呼玛、海揑凤满洲里、齐齐哈眉S锦、哈尔滨*牡丹江.克拉玛依、佳木斯、安试
严寒删区B区
长春、乌鲁木齐、延吉、通辽、通化、四平r呼和浩特、抚顺、大柴旦、淞乩大同、本溪、阜乐呛團鞍口张家口、酒熟伊宁」土鲁邑西宁*制山丹东
寒冷地区
兰伸h末戻唐L1K阿坝、喀件、北京、天津、犬连、阳泉*平凉.石家左德州、晋姒天水、西味短萨、康定、济南、青岛、安阳、郑州、洛阳、宝鸡、徐州
夏热冬冷地区
南京、蚌埠、盐城、甫通、合肥、安屁九江、武濾董石、岳PS汉中r安康、上海、杭州、宁渡、宜昌、长沙、南昌、株洲、零瞳、礁州、韶关、桂林、重庆、J±B.万洲、疳陵、南充、宜宾=舷都、贵阳、盪义、凯里、缥BE
夏热年暖地凶
福卅h莆田&酋岩、梅州、兴宁、英恳河社o贺州*
泉恂、厦门r厂忡、深圳、湛江、汕头、海口、南宁、北海、梧州
(2)根据建筑所处城市的建筑气候分区,围护结构的热工性能应分别符合表422-1
表422-2、表422-3、表422-4、表422-5以及表422-6的规定,其中外墙的传热系数为包括结构性热桥在内的平均值Km
表422-1严毒地匡A区園护循衲传热系数限值
酣辟部位
体型系数^0.3传热系数KW/(n;・K)
0.SV体型系数W64传热系馥K
W/U'・K)
屋面
G35
^0.30
外墙(包括非透明幕墙)
G45
W0.40
底面接触室外空气的架空或外挑楼椀
^0.4&
W0.4O
非采暖房间与采腹雳1司的隔墙或楼板
^0-6
=^o.e
单一朝向外窗
(包括透
朋寡墻)
倉墻而积比WQ・乳
GO
^2.7
0.2<窗埴面积比疼0”3
^S-S
<2.E
0.3<窗览面积比W0*4
W2・5
<2.2
0.4<窗墻面积比^0.5
WO
0.E<窗堵而积比^0.7
^1-7
^1.5
屋顶透明冑
念6
表42・2・2严寒地区B区圉护结构传热系数限值
围护结构韶位
体型系数W0.3传热系数K
W/(b:
•K)
0.3<体型系数W0・4传执系数KV(3R:
•K)
屋面
W0.45
WO.35
外墙(包括菲透明幕墙)
W0・50
<0.45
底面接触室外空气的架空或外挑楼板
W0.50
WO.45
菲采暖房頂]与采暖馬间的隔墙或楼板
W0・8
<0.8
X“窗墻也积比W0.2.
W3.2
W2.8
瓷l兰。
・2<窗墻酝积比W0.3
W2・9
W2・5
吸竺干0.3<窗埴面积比W0.4
<2.6
W2.2
'韌兰。
・4<积比W0・5
W2・1
W1.8
明吊方)0.5<固垢曲枳忧W0.7
W1.8
W1.6
屋顶透明部分
W2.6
表4.2,..2-3寒;令地区園护结构传热系数和遊阳系数限值-
圉护结构部位
体型系数W0.3传热系数K
W/(m:
•K)
0.3<体型系数W0.4传热系数KW/(m:
-K)
屋面
W0.55
WO.45
外堪(包括非透明幕墙)
WO.60
W0.50
底面接触室外空气的架空或外挑楼板
WO.60
WO.50
非米暖空调房间与米暖空调房间的隔墙或楼板
Wl・5
=$1.5
外窗(包括透明幕墙)
传热系数
K
I/Gn2-K)
遮阳系数SC(东、南、西
向/北向)
传热系数
K
W/(m:
•K)
遮阳系数SC(东、南、西向/
北向)
单一朝向外窗(包括透明幕墙)
窗惜面积比€0・2
<3.6
—
<3.0
——
0.2<窗墙面积比W0・3
<3.0
—
W2.5
—
0.3C窗墙面积比<0.4
W2.7
<0.70/—
<2.3
W0.70/—
0.4V窗墙面积比WO.5
W2・3
<0.60/—
W2・O
W0.60/—
0.5<窗墙面积比WO・7
W2.0
WO.50/—
W1.8
W0・50/—
屋顶透日丿
擲分
<2.7
W0・50
W2.7
W0・50
注:
有外遮阳时,遮闭系数二玻璃的遮阳系数X外遮0日的嗟阳:
玻璃的遮阳系数。
家数;无外1
鹰阳时,題阳系数二
表4,22-4夏热冬冷地区圉护结构•热系数和遮阳系数限值
围护结构部位
传热系数KW/(f・K)
屋面
W0.70
外墙(包括菲透明幕墻)
W仁0
底面接触室外空气的架空或外挑楼板
W1.0
外窗(包括透明幕墻)
传热系数KW/(Y■K)
遮阳系数SC
(东、南、西向/北向)
单一朝向外窗(包括透明幕墙)
窗墻而积比W0・2
W4.7
—
0.2V窗墙而积比WO・3
<3.5
W0.55/—
0.3V窗墙而积比W0.4
W3.0
W0.50/0.60
0・4V窗墻面积比W0.5
W2.8
W0.45/0.55
0・5<窗墙而积比W0.7
W2.5
W0.40/0.50
屋顶遴明韶分
<3.0
540
注:
有外遮阳时,遮阳系数二玻璃的遮阳系数X外遮阳的遮阳系斷无外遮阳时,遮阳系划玻璃的遮阳系数.
表422-5夏热冬暖地区圉护结构传热系数和遮阳系数限值
围护结构部位
传热系数KW/(m2-K)
屋面
W0.90
外墙(包括菲透明慕墻)
^1.5
底面接蝕室外空气的架空或外挑楼板
W1.5
外窗(包括透时幕墙)
传热系数KW/(bc•K)
遮阳系数SC
(东、南、西向/北向)
单一朝向外窗
(包括透明幕墙)
窗墙而积比WO・2
W6・5
—
0.2V窗埴面积比WO・3
W4•了
W0.50/0.60
0.3V窗墙面积比W0.4
<3.5
W0.45/0.55
0.4V窗墻面积比W0.5
W3.0
W0.40/0.50
0.5V窗墻面积比W0.7
W3.0
W0.35/0.45
屋顶透明部分
W3.5
<0.35
注:
有外遮阳时,遮阳系数二玻璃的遮阳系数X外遮玻漓的遮阳系数0
阳的遮阳系勃无外遮阳时,遮阳系齡
表42...2-0不同气候区地面和地下室外墙熱阻限值
气候分区
圉护结构笳位
严寒地区A区
地面:
周边地面
非周辺地面
>2,0
k1.8
采暖地下室外墙土境接触的墻)
>2.0
严寒地区B区
地面:
周边地面非周边地面
>2.0
^1.8
釆暖地下室外墙(与土壤接触的墙)
>1.3
寒袴地区
地面:
周边地面非周边地面
>1.5
采展空调地下室外墙(与土壤接池的墙)
>1.5
夏热零冷地区
地面
^1,2
地下室外墙(2土壤接融閔墙)
^1.2
地面
>1.0
地下室外嗜(与土壤接触的墙)
王1,0
周边地面系指距外墻內表面2米以内的地面;地面热阻系指建筑基硼持力层以上各层材料的热阻之和;地下宣夕卜墙热阴系指土壌职內各层材料的热阻之和.
11、设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时,门窗框或幕墙框与墙的连接界面应作为绝热边界条件处理
12、整窗截面的几何描述
当I散&亶界面处理
整窗应根据框截面的不同对窗框分段,有多少个不同的框截面就应计算多少个不同的
框传热系数和对应的框和玻璃接缝线传热系数。
两条框相交处的传热不作三维传热现象考虑。
如上图所示的窗,应计算1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6、7-7七个框段的框传热系数和对应的框和玻璃接缝线传热系数。
两条框相交部分简化为其中的一条框来处理。
计算1-1、2-2、4-4截面的传热时,与墙面相接的边界作为绝热边界处理。
计算3-3、5-5、6-6截面的传热时,与相邻框相接的边界作为绝热边界处理。
计算7-7截面的传热时,框材中心线对应的边界作为绝热边界处理。
13、门窗在进行热工计算时应进行如下面积划分:
窗框面积A:
指从室内、外两侧可视的凸出的框投影面积大者
玻璃面积Ag:
室内、外侧可见玻璃边缘围合面积小者
整窗的总面积A:
窗框面积A与窗玻璃面积Ag(或者是其它镶嵌板的面积Ap)之和
14、玻璃区域的周长L”是门窗玻璃室内、外两侧的全部可视周长的之和的较大值
15、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。
16、本系统中给出的所有的数值全部是窗垂直安装的情况。
计算传热系数时,按以下取值:
2
内表面换热系数:
hi=8W/m.k
外表面换热系数:
he=23W/m.k
一、门窗基本信息:
地区类型:
夏热冬冷地区
窗墙面积比范围:
0.3<窗墙面积比w0.4
门窗朝向:
东、南、西方向
整窗传热系数限值:
3.0
整窗遮阳系数:
w0.5
型材厂家:
凤铝铝材
门窗系列:
GJ888推拉窗
窗型尺寸:
1500x1500
门窗样式图:
1500
f,
J
O
QP
O
Z
O
■
■
J0001,
厶
1
■
*
1500
二、窗框传热系数Uf计算
1、窗框面积计算:
窗框面积计算示意图如下:
(1)平开类窗框面积计算示意图:
Adj=A1+A2+A3+A4
Ad^=A5+ftS+A7+AB
(2)推拉类窗框面积计算示意图:
(3)中梃窗框面积计算示意图:
(4)该门窗的窗框由以下截面组成:
序号
窗框名称
窗框类型
室内投影面积
Afi(m2)
室内表面面积
Adi(m2)
室外投影面积
Afe(m2)
室外表面面积
Ade(m2)
隔热桥对应的铝合金截面之
间的最小距离d(mm)
1
隔热铝合金框料
浇注式隔热铝窗框
0.560
1.430
0.560
0.628
10.8
⑸窗框室内总投影面积Afi(m2)
工Afi=0.560
=0.560
(6)窗框室外总投影面积Afe(m2)
工Afe=0.560
=0.560
⑺窗框总面积Af(m2)
Af=max(2Afi,工f
=max(0.560,0.560)
=0.560
2、窗框的传热系数计算(Uf):
可以通过输入数据,用二维有限元法进行数字计算,得到窗框的传热系数。
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:
窗框类型:
浇注式隔热铝合金
(1)浇注式隔热的铝合金框,相对应金属框之的最小距离d(mm),示意图:
对*|pfr?
―►)
H络
注意:
1)采用导热系数w0.2(w/m.k)的泡沫材料
2)隔热桥总宽度b1+b2w0.3*bf(窗框宽)
⑵浇注式隔热的铝合金框的Ub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)窗框传热系数计算:
1)【隔热铝合金框料】传热系数计算:
1.1)【隔热铝合金框料】隔热条相对应的金属框之间的最小距离d=10.8(mm)
2
从上图中查出Ufo=3.291(W/m.K)
1.2)【隔热铝合金框料】窗框热阻R计算:
1
Rf=-0.17
=1/3.291-0.17
2
=0.134(m.K/W)
1.3)【隔热铝合金框料】窗框传热系数计算:
2
窗框的室内投影面积:
A,i=0.560(m)
窗框的室内表面面积:
Ad,i=1.430(m)
窗框的室外投影面积:
Af,e=0.560(m2)
窗框的室外表面面积:
Ad,e=0.628(m2)
窗框热阻:
R=0.134m.K/W
内表面换热系数:
hi=8W/m.k
外表面换热系数:
he=23W/nlk
kiAdJ
=1/(0.560/(8*1.430)+0.134+0.560/(23*0.628))
=4.510(W/m2K)
该门窗各窗框传热系数列表:
序号
窗框名称
窗框类型
传热系数Uf
1
隔热铝合金框料
浇注式隔热铝窗框
4.510
三、窗框与玻璃边缘结合处的线传热系数计算(“):
窗框与玻璃边缘结合处的线传热系数(“),主要描述了在窗框、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,来估算窗框与玻璃结合处的线传导系数“。
窗框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。
各类窗框、中空玻璃的线传热系数
窗框材料
双层或三层玻璃
未镀膜
充气或不充气的中空玻璃
双层LOW-E镀膜
三层采用两片LOW-E镀膜充气或不充气的中空玻璃
木窗框和塑料窗框
0.04
0.06
带热断桥的铝合金窗框
0.06
0.08
无热断桥的铝合金窗框
0
0.02
2
注意:
这些数据用来计算低辐射的中空玻璃,即:
Ug<1.3W/(m.K),以及更低传热系数的中
空玻璃。
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
块名称
窗框类
型
玻璃块
板类型
第一层
玻璃
第二层
玻璃
第三层
玻璃
玻璃边
缘长度
(m)
线传热系数®(W/m.K)
1
玻璃板
块1
带热断桥的铝合金窗框
双层玻璃
在线
Low-e
镀膜玻璃
在线
Low-e
镀膜玻璃
6.62
0.06
2
玻璃板
带热断
双层玻
普通玻
普通玻
6.62
0.06
块1
桥的铝合金窗框
璃
璃
璃
(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》JGJ113-2009附录C
1.一般原理:
本方法是以下列公式为计算基础的:
1111
卜1
UkA4
式中he--玻璃的室外表面换热系数;
hi--玻璃的室内表面换热系数;
ht--多层玻璃系统内部热传导系数;
多层玻璃系统内部热传导系数按下式计算
式中hs--气体空隙的导热率;
N--空气层的数量;
M--材料层的数量;
dm--每一个材料层的厚度;
rm--每一个材料层的热阻;
气体间隙的导热率按下式计算:
式中hr--气体空隙的辐射导热系数;
hg--气体空隙的导热系数(包括传导和对流);
2.辐射导热系数hr
辐射导热系数hr由下式给出:
W=4仃I:
十:
_1尸xTj
式中(T--斯蒂芬—波尔兹曼常数:
d和e2-在间隙层中的玻璃界面平均绝对温度Tm下的校正发射率。
3.气体导热系数hg
气体导热系数hg由下式给出:
h=N-
sus
式中s--气体层的厚度,m
入--气体导热率,W/(m.K);
Nu是努塞特准数,由下式给出:
式中A--一个常数;
Gr--
格拉晓夫准数;
Pr--
普郎特准数;
n--幂指数。
如果Nu<1,则将Nu取值为1.
格拉晓夫准数由下式计算
9,81?
AT3P
普郎特准数由下式计算
式中AT--气体间隙前后玻璃表面的温度差,K
P--
气体密度,Kg/m3
气体的动态粘度,Kg/(ms);
c--
气体的比热,J/(kg.K),
Tm-
-气体平均温度,Ko
对于垂直空间,其中A=0.035,n=0.38;水平情况:
A=0.16,n=0.28;倾斜45度:
A=0.10,n=0.31・
依据以上的理论分析,详细计算如下:
1.【玻璃板块1】传热系数计算:
1)【玻璃板块1】的基本信息
玻璃板块类型:
双层玻璃
玻璃板块面积:
1.34m2
第一层玻璃种类:
在线Low-e镀膜玻璃
第一层玻璃厚度:
6(mm)
第一层玻璃校正发射率:
0.40
第二层玻璃种类:
在线Low-e镀膜玻璃
第二层玻璃厚度:
6(mm)
第二层玻璃校正发射率:
0.40
第一气体层气体类型:
空气
第一气体层气体厚度:
9(mm)
2.1)<第一气体层气体:
空气>普朗特准数Pr计算:
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009C.0.2-8
气体的动态粘度(1:
0.00001711kg/(ms)
气体的比热C:
1008J/(kg.K)
气体的热导率入:
0.02416W/(m.K)
=0.00001711*1008/0.02416
=0.714
3.1)
>格拉晓夫准数G计算:
JGJ113-2009C.0.2-7
<第一气体层气体:
空气
按照《建筑玻璃应用技术规程》气体的动态粘度卩:
0.00001711kg/(ms)
3
气体的密度p:
1.277kg/m
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:
0.009m
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009表D.0.3及C.0.5
9.81?
AT3P
=9.81*0.0093*15*1.2772/(283*0.000017112)
=2111.461
4.1)<第一气体层气体:
空气>努塞尔准数Nu计算:
格拉晓夫准数G:
2111.461普朗特准数Pr:
0.714
A=0.16,n=0.28;倾斜45
A和n是常数:
垂直空间,A=0.035,n=0.38;水平空间,
度,A=0.1,n=0.31;
(门窗按垂直空间计算)
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009C.0.2-6
Nu=
=0.035*(2111.461*0.714)0.38
=0.565
根据标准,Nu=0.565<1,取NU数值为1.
5.1)<第一气体层气体:
空气>气体导热系数hg计算:
努塞尔准数Nu:
1.000
气体的热导率入:
0.024
气体的间隔层厚度s:
0.009m
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009C.0.2-5
=1.000*0.02416/0.009
=2.684
6.1)<第一气体层气体:
空气>气体辐射导热系数hr计算:
斯蒂芬-波尔兹曼常数(T:
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:
0.40
£2:
0.40
平均绝对温度Tm:
283K
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009C.0.2-4
®=4b匚十丄—1)■•宥
引习
=4*5.67*10-8*(1/0.40+1/0.40-1)-1*2833
=1.285
7.1)<第一气体层气体:
空气>气体间隔层的导热率hs计算:
气体辐射导热系数hr:
1.285
气体导热系数hg:
2.684
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009C.0.2-3
K二£十hr
=2.684+1.285
=3.969
8)<玻璃板块1>多层玻璃系统的内部传热系数计算:
气体间隔层的导热率hs:
3.969第一层玻璃的厚度dm:
0.006m
第二层玻璃的厚度dm:
0.006m
玻璃的热阻rm:
1m.K/W
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009C.0.2-2
=1/3.969+0.006*1+0.006*1
=0.264
多层玻璃系统的内部传热系数ht=3.788
9)<玻璃板块1>玻璃传热系
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 建筑 门窗 性能 计算