窗户节能计算书.docx
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窗户节能计算书
(A4—01)项目铝合金门窗工程ﻭ外装饰结构热工性能
设计计算书
设计:
校对:
审核:
批准:
河南装饰工程有限公司
二〇一五年十月十五日
1计算引用的规范、标准及资料ﻩ0
2 计算中采用的部分条件参数及规定0
2。
2《居住建筑节能设计标准意见稿》的部分规定1
3 门窗系统结构基本参数5
3。
1地区参数:
ﻩ5
3.2建筑参数:
ﻩ6
3.3环境参数ﻩ6
3。
4单元参数ﻩ6
3.5 框传热系数相关参数ﻩ6
4玻璃的传热系数U值的计算ﻩ6
4.1计算基础及依据7
4.2室外表面换热系数ﻩ7
4.3 室内表面换热系数ﻩ8
4。
4多层玻璃系统材料的固体热阻8
4.5多层玻璃系统内部气体间层的热阻ﻩ8
5门窗系统框的传热系数U值的计算ﻩ10
5.1框的传热系数Ufﻩ10
6 门窗系统整体的传热系数U值ﻩ14
7太阳光透射比及遮阳系数计算ﻩ15
7.1太阳光总透射比gt15
7。
2门窗系统计算单元的遮阳系数16
8结露计算ﻩ17
8。
1水表面的饱和水蒸气压计算17
8。
2 在空气相对湿度f下,空气的水蒸气压计算18
8.3 空气的结露点温度计算ﻩ18
8。
4 门窗系统玻璃内表面的计算温度ﻩ18
8。
5结露性能评价ﻩ18
建筑门窗系统热工设计计算书
11计算引用的规范、标准及资料
《建筑幕墙》 GB/T21086-2007
《民用建筑热工设计规范》 GB50176-93
《公共建筑节能设计标准》 GB50189-2005
《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》 JGJ26—2010
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》 JGJ134-2010
《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》 JGJ75-2003
《居住建筑节能设计标准意见稿》 [建标2006-46号]
《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》 JGJ/T151-2008
《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ113-2009
《玻璃幕墙光学性能》 GB/T18091—2000
《建筑玻璃可见光、透射比等以及有关窗玻璃参数的测定》GB/T2680—94
《建筑节能工程施工质量验收规范》 GB50411-2007
《居住建筑节能检测标准》 JGJ/T132—2009
《公共建筑节能改造技术规范》 JGJ176—2009
《公共建筑节能检测标准》 JGJ/T177-2009
《既有居住建筑节能改造技术规程》 JGJ129—2000
《节能建筑评价标准》 GB/T50668—2011
《建筑幕墙工程技术规范》 DGJ08-56—2012
12计算中采用的部分条件参数及规定
12.1计算所采纳的部分参数
按《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151—2008采用
(1)冬季标准计算条件应为:
室内空气温度:
Tin=20℃;
室外空气温度:
Tout=-20℃;
室内对流换热系数:
hc,in=3。
6W/(m2·K);
室外对流换热系数:
hc,out=16W/(m2·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:
Is=300W/m2;
(2)夏季标准计算条件应为:
室内空气温度:
Tin=25℃;
室外空气温度:
Tout=30℃;
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:
Is=500W/m2;
(3)计算传热系数应采用冬季标准计算条件,并取Is=0W/m2;
(4)计算遮阳系数、太阳光总透射比应采用夏季标准计算条件;
(5)结露性能计算的标准边界条件应为:
室内环境温度:
20℃;
室内环境湿度:
30%,60%;
室外环境温度:
0℃,-10℃,-20℃
(6)框的太阳光总透射比gf应采用下列边界条件:
qin=α·Is
α:
框表面太阳辐射吸收系数;
Is:
太阳辐射照度(W/m2);
qin:
框吸收的太阳辐射热(W/m2);
12.2《居住建筑节能设计标准意见稿》的部分规定
(1)结构所在的建筑气候分区应该按下面表格取用.
表4。
1。
1居住建筑节能设计气候分区
气候分区
分区依据
严寒地区
(Ⅰ区)
严寒A区
5500≤HDD18<8000
严寒B区
5000≤HDD18<5500
严寒C区
3800≤HDD18<5000
寒冷地区
(Ⅱ区)
寒冷A区
2000≤HDD18<3800,CDD26≤100
寒冷B区
2000≤HDD18<3800,100<CDD26≤200
夏热冬冷地区(Ⅲ区)
夏热冬冷A区
1000≤HDD18<2000,50 夏热冬冷B区 1000≤HDD18<2000,150<CDD26≤300 夏热冬冷C区 600≤HDD18<1000,100 夏热冬暖地区(Ⅳ区) 夏热冬暖地区 HDD18<600,CDD26>200 温和地区 (Ⅴ区) 温和A区 600≤HDD18<2000,CDD26≤50 温和B区 HDD18<600,CDD26≤50 居住建筑的设计,用采暖度日数HDD18和空调度日数CDD26衡量当地寒冷和炎热的程度。 依据不同的采暖度日数HDD18和空调度日数CDD26范围,将全国划分为表4。 1。 1所示的五个气候区,十一个气候子区。 (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下面各表的相关规定。 表4。 1。 4居住建筑的体形系数限值 建筑层数 ≤3层 4~6层 7~9层 ≥10层 严寒地区 ≤0。 55 ≤0.30 ≤0.26 ≤0。 24 寒冷地区 ≤0.55 ≤0。 35 ≤0.30 ≤0.26 夏热冬冷地区、温和地区A区 ≤0.55 ≤0。 40 ≤0。 35 ≤0。 30 夏热冬暖地区、温和地区B区 不限 表4。 2.2—1严寒地区A区围护结构传热系数限值 围护结构部位 传热系数KW/(m2·K) 外墙 ≥10层建筑 0.48 7~9层的建筑 0.40 4~6层的建筑 0.40 ≤3层建筑 0.33 外窗(含阳台门透明部分) 窗墙面积比≤20% 2。 5 20%<窗墙面积比≤30% 2。 2 30%<窗墙面积比≤40% 2.0 40%<窗墙面积比≤50% 1。 7 表4.2.2-2严寒地区B区围护结构传热系数 围护结构部位 传热系数KW/(m2·K) 外墙 ≥10层建筑 0.45 7~9层的建筑 0。 45 4~6层的建筑 0。 45 ≤3层建筑 0。 40 外窗(含阳台门透明部分) 窗墙面积比≤20% 2。 8 20%<窗墙面积比≤30% 2。 5 30%<窗墙面积比≤40% 2.1 40%<窗墙面积比≤50% 1.8 表4.2.2—3 严寒地区C区围护结构传热系数 围护结构部位 传热系数KW/(m2·K) 外墙 ≥10层建筑 0。 50 7~9层的建筑 0。 50 4~6层的建筑 0。 50 ≤3层建筑 0.40 外窗(含阳台门透明部分) 窗墙面积比≤20% 2。 8 20%<窗墙面积比≤30% 2.5 30%<窗墙面积比≤40% 2.3 40%<窗墙面积比≤50% 2.1 表4。 2.2—4 寒冷地区A区围护结构传热系数 围护结构部位 传热系数KW/(m2·K) 外墙 ≥10层建筑 0.50 7~9层的建筑 0。 50 4~6层的建筑 0.50 ≤3层建筑 0.45 外窗(含阳台门透明部分) 窗墙面积比≤20% 2.8 20%<窗墙面积比≤30% 2.8 30%<窗墙面积比≤40% 2。 5 40%<窗墙面积比≤50% 2。 0 表4.2。 2-5寒冷地区B区围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) 轻钢、木结构、轻质 墙板等围护结构 重质围护结构 外墙 ≥10层建筑 0.50 0。 60 7~9层的建筑 0.50 0.60 4~6层的建筑 0.50 0。 60 ≤3层建筑 0。 45 0。 50 传热系数K W/(m2·K) 遮阳系数SC(东、西向 /南、北向) 外窗(含阳台门透明部分) 窗墙面积比≤20% 3.2 --— 20%<窗墙面积比≤30% 3。 2 —-— 30%<窗墙面积比≤40% 2。 8 0.70/ ——— 40%<窗墙面积比≤50% 2。 5 0。 60/——- 表4。 2.2—6夏热冬冷地区A区围护结构传热系数和遮阳系数限值表 围护结构部位 传热系数K W/(m2·K) 轻钢、木结构、轻质 墙板等围护结构 重质围护结构 外墙 ≥10层建筑 ≤0。 5 ≤1。 0 7~9层的建筑 ≤0。 5 ≤1.0 4~6层的建筑 ≤0。 5 ≤1。 0 ≤3层建筑 ≤0.4 ≤0.8 传热系数KW/(m2·K) 遮阳系数SC(东、南、西向/ 北向) 外窗(含阳台门透明部分) 窗墙面积比≤20% ≤4.7 ———-— 20%<窗墙面积比≤30% ≤3.2 ≤0。 80 / -—-- 30%<窗墙面积比≤40% ≤3。 2 ≤0.70 /0。 80 40%<窗墙面积比≤50% ≤2。 5 ≤0.60 / 0。 70 天窗 天窗面积占屋顶面积≤4% ≤3.2 ≤0。 6 表4。 2。 2-7夏热冬冷地区B区围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) 轻钢、木结构、轻质 墙板等围护结构 重质围护结构 外墙 ≥10层建筑 ≤0。 5 ≤1.0 7~9层的建筑 ≤0。 5 ≤1。 0 4~6层的建筑 ≤0.5 ≤1.0 ≤3层建筑 ≤0。 4 ≤0。 8 传热系数KW/(m2·K) 遮阳系数SC(东、、南、西 向/ 北 向) 外窗(含阳台门透明部分) 窗墙面积比≤20% ≤4。 7 —--—- 20%<窗墙面积比≤30% ≤3。 2 ≤0。 70/0.80 30%<窗墙面积比≤40% ≤3.2 ≤0。 60 /0.70 40%<窗墙面积比≤50% ≤2。 5 ≤0.50/ 0。 60 天窗 天窗面积占屋顶面积≤4% ≤3.2 ≤0。 5 表4.2。 2—8夏热冬冷地区C区围护结构传热系数和遮阳系数限值 围护结构部位 传热系数K W/(m2·K) 轻钢、木结构、轻质墙板等围护结构 重质围护结构 外墙 ≥10层建筑 ≤0。 75 ≤1.5 7~9层的建筑 ≤0.75 ≤1.5 4~6层的建筑 ≤0.75 ≤1.5 ≤3层建筑 ≤0。 6 ≤1.2 传热系数KW/(m2·K) 遮阳系数SC(东、南、西向 /北向) 外窗(含阳台门透明部分) 窗墙面积比≤20% ≤4.7 ----— 20%<窗墙面积比≤30% ≤4。 0 ≤0。 70/0.80 30%<窗墙面积比≤40% ≤3.2 ≤0。 60 /0。 70 40%<窗墙面积比≤50% ≤2。 5 ≤0.50/0.60 天窗 天窗面积占屋顶面积≤4% ≤4.0 ≤0.5 表4。 2。 2—9夏热冬暖地区围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) 轻钢、木结构、轻质墙板等围护结构 重质围护结构 外墙 ≥10层建筑 ≤1。 0 ≤2.0 7~9层的建筑 ≤1.0 ≤2。 0 4~6层的建筑 ≤1.0 ≤2。 0 ≤3层建筑 ≤0.7 ≤1.5 传热系数KW/(m2·K) 遮阳系数SC(东、南、西 向/ 北向) 外窗(含阳台门透明部分) 窗墙面积比≤20% --—-- ————— 20%<窗墙面积比≤30% ---—- ≤0。 65/0.75 30%<窗墙面积比≤40% ————- ≤0.55/0。 65 40%<窗墙面积比≤50% -—-—- ≤0。 45/0。 55 天窗 天窗面积占屋顶面积≤4% -——-— ≤0。 4 表4.2。 2-10温和地区A 区围护结构传热系数和遮阳系数限值表 围护结构部位 传热系数KW/(m2·K) 轻钢、木结构、轻质 墙板等围护结构 重质围护结构 外墙 ≥10层建筑 ≤0。 5 ≤1。 0 7~9层的建筑 ≤0。 5 ≤1.0 4~6层的建筑 ≤0.5 ≤1.0 ≤3层建筑 ≤0。 4 ≤0。 8 传热系数K W/(m2·K) 遮阳系数SC(东、南、西向 /北向) 外窗(含阳台门透明部分) 窗墙面积比≤20% ≤4.7 —-——— 20%<窗墙面积比≤30% ≤4。 0 ≤0。 80/0。 80 30%<窗墙面积比≤40% ≤3。 2 ≤0.70/0。 70 40%<窗墙面积比≤50% ≤2。 5 ≤0.60/ 0.60 天窗 天窗面积占屋顶面积≤4% ≤4。 0 ≤0.6 表4。 2。 2-11 温和地区B围护结构传热系数和遮阳系数限值 围护结构部位 传热系数K W/(m2·K) 轻钢、木结构、轻质墙 板等围护结构 重质围护结构 外墙 ---- ———— 传热系数K W/(m2·K) 遮阳系数SC(东、南、西向/北 向) 外窗(含阳台门透明部分及天窗) ——-- ——-- 注: 1、外墙的传热系数是指考虑了热桥影响后计算得到的平均传热系数,软件按传统加权平均法进行计算; 2、建筑朝向的范围: 北(偏东600至偏西600);东、西(东或西偏北300至偏南600);南(偏东300至偏西300); 3、表中的窗墙面积比按不同朝向分别计算; 4、表中的遮阳系数系指外窗透明部分的遮阳系数: 有外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数; 无外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数; 13门窗系统结构基本参数 13.1地区参数: 郑州,地区类别属于夏热冬冷地区B区; 13.2建筑参数: 建筑物长度: 51550m; 建筑物宽度: 16400m; 建筑物高度: 110m; 建筑物朝向: 南; 建筑物体形系数: 0。 103; 建筑物窗墙比: 0.4; 计算项目类型: 门窗系统; 13.3环境参数 建筑物采用集中取暖系统: 13.4单元参数 中空玻璃: 5+9(中空层)+5(mm); 外片: 普通玻璃; 内片: 普通玻璃; 中空气体间层气体: 空气; 门窗系统的面积: A=3。 64m2; 门窗系统玻璃的面积: Ag=2。 3m2; 门窗系统框的面积: Af=1。 34m2; 门窗系统框的总表面面积: Asurf=1.98m2; 玻璃区域的总周长: lψ=13。 7m; 门窗系统角度: θ=90度; 计算单元高度: H=110mm; 13.5框传热系数相关参数 Ad,i=1.5m2 Ad,e=0.5m2 Af,i=1m2 Af,e=0。 3m2 14玻璃的传热系数U值的计算 玻璃传热分析简图如下: 14.1计算基础及依据 计算玻璃的传热系数U值,依据《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151—2008进行计算。 U值是表征玻璃传热的参数。 表示热量通过玻璃中心部位而不考虑边缘效应,稳态条件下,玻璃两表面在单位环境温度差条件时,通过单位面积的热量.U值的单位是W/(m2·K). 按规范6.4。 1规定,计算玻璃的传热系数应该采用下面的公式: Ug=1/Rt 6.4。 1—2 [JGJ/T151—2008] 而玻璃系统的传热阻Rt应为各层玻璃、气体间层、内外表面换热阻之和,应该下面计算公式采用: Rt=1/hout+∑Ri+∑Rg,i+1/hin 6.4。 1—3[JGJ/T151—2008] Rg,i=tg,i/λg,i i=1~n 6。 4。 1-4[JGJ/T151—2008] Ri=(Tf,i-Tb,i—1)/qii=2~n6.4。 1—5[JGJ/T151—2008] qi=hc,i(Tf,i-Tb,i—1)+hr,i(Tf,i—Tb,i-1)6.3。 1-6[JGJ/T151-2008] 式中: Rg,i: 第i层玻璃的固体热阻(m2·K/W); Ri: 第i层气体间层的热阻(m2·K/W); Tf,i、Tb,i-1: 第i层气体间层的外表面和内表面的温度(K); qi: 第i层气体间层的热流密度。 14.2室外表面换热系数 外表面的换热系数应按如下公式计算: hout=hr,out+hc,out参10。 4.1—2[JGJ/T151-2008] 式中: hout: 玻璃外表面的换热系数; hr,out: 玻璃外表面的辐射换热系数; hc,out: 玻璃外表面的对流换热系数,按规范取16W/(m2·K); hr,out=3.9εs,out/0.837 10.3.5—3[JGJ/T151-2008] 式中: εs,out: 玻璃外表面半球发射率; hout=hr,out+hc,out =3.9×0.837/0。 837+16 =19.9W/(m2·K) 14.3室内表面换热系数 室内表面换热系数hin可用下式表达: hin=hr,in+hc,in 参10.4.1—2[JGJ/T151-2008] 上式中: hr,in: 辐射导热系数; hc,in: 对流导热系数; hr,in=4。 4εs/0。 83710.3.4—4[JGJ/T151—2008] εs: 玻璃表面校正发射率,由厂家给出; 本处玻璃是普通玻璃,按上面的约定,其εs取值为0。 837,带入,得: hr,in=4。 4εs/0。 837 =4。 4×0。 837/0.837 =4。 4W/(m2·K) 按规范: hc,in的值冬季取是3。 6W/(m2·K),夏季取2.5W/(m2·K)。 对于通常情况下的玻璃表面辐射和自由对流: 冬季: hin=hr,in+hc,in =4。 4+3。 6 =8W/(m2·K) 夏季: hin=hr,in+hc,in =4.4+2。 5 =6。 9W/(m2·K) 14.4多层玻璃系统材料的固体热阻 Rg,i=tg,i/λg,i 6。 4。 1-4[JGJ/T151-2008] tg,i: 第i层固体材料的的厚度; λg,i: 第i层固体材料的导热系数,玻璃取l.00W/m·K; ∑Rg,i=5/1000+5/1000 =0.01m2·K/W 14.5多层玻璃系统内部气体间层的热阻 (1)玻璃中空气体间层两侧玻璃的辐射换热系数: hr=4σ(1/ε1+1/ε2—1)-1×Tm3 6。 3.7[JGJ/T151-2008] 式中: σ: 斯蒂芬-玻尔兹曼常数,取σ=5.67×10—8W/(m2·K); ε1、ε2: 气体间层中两表面在平均绝对温度Tm下的半球发射率: ε1=0.837,ε2=0。 837; Tm: 气体间层两表面的平均绝对温度(K),取Tm=273K; hr=4σ(1/ε1+1/ε2—1)—1×Tm3 =4×5。 67×10—8×(1/0.837+1/0.837—1)-1×2733 =3.321W/(m2·K) (2)玻璃中空气体间层两侧玻璃的对流换热系数: hc,i=Nui×(λg,i/dg,i)6.3。 2[JGJ/T151—2008] 式中: Nui: 努谢尔特数,是瑞利数Raj、气体气体间层高厚比和气体间层倾角θ的函数; λg,i: 所充气体的导热系数W/(m·K); dg,i: 气体间层的厚度; 瑞利数Ra的计算: Ra=γ2d3GβcpΔT/μλ 6。 3.3-1[JGJ/T151—2008] β=1/Tm 6。 3.3-2[JGJ/T151—2008] Ag,i=H/dg,i 6.3.3—3[JGJ/T151—2008] 式中: Ra: 瑞利(Rayleigh)数; γ: 气体密度(kg/m3); G: 重力加速度,取9。 8m/s2; cp: 常压下气体比热容(J/(kg·K)); μ: 常压下的气体黏度(kg/(m·s)); λ: 常压下气体的导热系数(W/(m·K)); ΔT: 气体间层前后玻璃表面的温度差(K); β: 将填充气体作为理想气体处理时的气体热膨胀系数; Tm: 填充气体的平均温度(K); H: 气体间层顶底距离,取门窗系统透光区域高度(m); Ag,i: 气体间层的高厚比; dg,i: 气体间层的厚度; β=1/Tm =1/273 =0.00366 Ag,i=H/dg,i =110/9 =12.222 Ra=γ2d3GβcpΔT/μλ =1.78342×(9/1000)3×9。 8×0.00366×521。 9285×3/0.000021/0.0163 =380.415 空腔的努谢尔特数应该按下面的公式计算: 1)气体间层倾角0≤θ<60° Nu=1+1.44[1—1708/Racosθ]×[1—1708sin1.6(1。 8θ)/Racosθ] +[(Racosθ/5830)1/3-1]× 6.3。 4—1[JGJ/T151—2008] Ra〈105,Ag,i〉20 式中: 函数[x]×表示为: [x]×=(x+|x|)/2 2)气体间层倾角θ=60° Nu=(Nu1,Nu2)max6.3.4—2[JGJ/T151-2008] 式中: Nu1=[1+(0.0936Ra0.314/(1+GN))7]1/7 Nu2=(0.104+0。 175/Ag,i)Ra0.283 GN=0.5/([1+(Ra
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