鋁合金窗的熱工性能計(jì)算書(shū)

1、鋁合金窗的熱工性能計(jì)算書(shū) (一)本計(jì)算概況： 傳熱系數(shù)限值： 2.50 (w/m2.k)(二)參考資料： 民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）jgj26-95 夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)jgj134-2001 民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范gb50176-93 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)gb50189-2005 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)dbj 01-621-2005 居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)dbj 01-602-2004 建筑門(mén)窗幕墻熱工計(jì)算及分析系統(tǒng)(w-energy2.0)(三)計(jì)算基本條件： 1.計(jì)算實(shí)際工程所用的建筑門(mén)窗和玻璃幕墻熱工性能所采用的邊界條件應(yīng)符合相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)或節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。2.設(shè)計(jì)或

2、評(píng)價(jià)建筑門(mén)窗、玻璃幕墻定型產(chǎn)品的熱工參數(shù)時(shí)，所采用的環(huán)境邊界條件應(yīng)統(tǒng)一采用規(guī)定的計(jì)算條件。3.以下計(jì)算條件可供參考： (1)各種情況下都應(yīng)選用下列光譜： s()：標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)輻射光譜函數(shù)（iso 9845-1）； d()：標(biāo)準(zhǔn)光源（cie d65，iso 10526）光譜函數(shù)； r()：視見(jiàn)函數(shù)（iso/cie 10527）。 (2)冬季計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)條件應(yīng)為： 室內(nèi)環(huán)境溫度 tin=20 室外環(huán)境溫度 tout=0 內(nèi)表面對(duì)流換熱系數(shù) hc,in=3.6 w/m2.k 外表面對(duì)流換熱系數(shù) hc,out=20 w/m2.k 太陽(yáng)輻射照度 is=300 w/m2 (3)夏季計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)條件應(yīng)為： 室內(nèi)環(huán)境溫度

3、 tin=25 室外環(huán)境溫度 tout=30 外表面對(duì)流換熱系數(shù) hc,in=2.5 w/m2.k 外表面對(duì)流換熱系數(shù) hc,out=16 w/m2.k 室外平均輻射溫度 trm=tout 太陽(yáng)輻射照度 is=500 w/m2 (4)計(jì)算傳熱系數(shù)應(yīng)采用冬季計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)條件，并取is= 0 w/m2。 (5)計(jì)算遮陽(yáng)系數(shù)、太陽(yáng)能總透射比應(yīng)采用夏季計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)條件，并取tout=25。 (6)抗結(jié)露性能計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)邊界條件應(yīng)為： 室內(nèi)環(huán)境溫度 tin=20 室外環(huán)境溫度 tout=-20 或 tout=-30 室內(nèi)相對(duì)濕度 rh=30% 或 rh=50% 或 rh=70% 室外風(fēng)速 v=4m/s (7)計(jì)算

4、框的太陽(yáng)能總透射比gf應(yīng)使用下列邊界條件： qin=is qin 通過(guò)框傳向室內(nèi)的凈熱流（w/m2）； 框表面太陽(yáng)輻射吸收系數(shù)； is 太陽(yáng)輻射照度 =500 w/m2。4.設(shè)計(jì)或評(píng)價(jià)建筑門(mén)窗、玻璃幕墻定型產(chǎn)品的熱工參數(shù)時(shí)，門(mén)窗框或幕墻框與墻的連接界面應(yīng)作為絕熱邊界條件處理。5.公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)gb50189-2005有關(guān)規(guī)定： (1)各城市的建筑氣候分區(qū)應(yīng)按表4.2.1確定。表4.2.1-1 主要城市所處氣候分區(qū)氣候分區(qū)代 表 性 城 市嚴(yán)寒地區(qū)a區(qū)海倫、博克圖、伊春、呼瑪、海拉爾、滿(mǎn)洲里、齊齊哈爾、富錦、哈爾濱、牡丹江、克拉瑪依、佳木斯、安達(dá)嚴(yán)寒地區(qū)b區(qū)長(zhǎng)春、烏魯木齊、延吉、通遼、通化

5、、四平、呼和浩特、撫順、大柴旦、沈陽(yáng)、大同、 本溪、阜新、哈密、鞍山、張家口、酒泉、伊寧、吐魯番、西寧、銀川、丹東寒冷地區(qū)蘭州、太原、唐山、阿壩、喀什、北京、天津、大連、陽(yáng)泉、平?jīng)觥⑹仪f、德州、晉城、天水、西安、拉薩、康定、濟(jì)南、青島、安陽(yáng)、鄭州、洛陽(yáng)、寶雞、徐州夏 熱冬冷地區(qū)南京、蚌埠、鹽城、南通、合肥、安慶、九江、武漢、黃石、岳陽(yáng)、漢中、安康、上海、杭州、寧波、宜昌、長(zhǎng)沙、南昌、株洲、零陵、贛州、韶關(guān)、桂林、重慶、達(dá)縣、萬(wàn)州、涪陵、南充、宜賓、成都、貴陽(yáng)、遵義、凱里、綿陽(yáng)夏熱冬暖地區(qū)福州、莆田、龍巖、梅州、興寧、英德、河池、柳州、賀州、泉州、廈門(mén)、廣州、深圳、湛江、汕頭、?？?、南寧、北海

6、、梧州 (2)根據(jù)建筑所處城市的建筑氣候分區(qū)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能應(yīng)分別符合表4.2.2-1、表4.2.2-2、表4.2.2-3、表4.2.2-4、表4.2.2-5以及表4.2.2-6的規(guī)定，其中外墻的傳熱系數(shù)為包括結(jié)構(gòu)性熱橋在內(nèi)的平均值km。表4.2.2-1 嚴(yán)寒地區(qū)a區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)限值圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位體型系數(shù) 0.3傳熱系數(shù)kw/ (m2k)0.3體型系數(shù)0.4傳熱系數(shù)kw/ (m2k)屋 面0.350.30外 墻(包括非透明幕墻)0.450.40底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板0.450.40非采暖房間與采暖房間的隔墻或樓板0.60.6單一朝向外窗(包括透明幕墻)窗墻面積比0.2. 3.0

7、2.70.2 窗墻面積比0.32.82.50.3 窗墻面積比0.42.52.20.4 窗墻面積比0.52.01.70.5 窗墻面積比0.71.71.5屋頂透明部分2.5表4.2.2-2 嚴(yán)寒地區(qū)b區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)限值圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位體型系數(shù)0.3傳熱系數(shù) kw/(m2k)0.3體型系數(shù)0.4傳熱系數(shù)kw/(m2k)屋 面0.450.35外 墻(包括非透明幕墻)0.500.45底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板0.500.45非采暖房間與采暖房間的隔墻或樓板0.80.8單一朝向外窗(包括透明幕墻)窗墻面積比0.2. 3.22.80.2 窗墻面積比0.32.92.50.3 窗墻面積比0.42.62.2

8、0.4 窗墻面積比0.52.11.80.5 窗墻面積比0.71.81.6屋頂透明部分2.6表4.2.2-3 寒冷地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和遮陽(yáng)系數(shù)限值-圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位體型系數(shù)0.3傳熱系數(shù)kw/(m2k)0.3體型系數(shù)0.4傳熱系數(shù)kw/(m2k)屋面0.550.45外墻(包括非透明幕墻)0.600.50底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板0.600.50非采暖空調(diào)房間與采暖空調(diào)房間的隔墻或樓板1.51.5外窗（包括透明幕墻）傳熱系數(shù)kw/(m2k)遮陽(yáng)系數(shù)sc(東、南、西向/北向)傳熱系數(shù)kw/(m2k)遮陽(yáng)系數(shù)sc(東、南、西向/北向)單一朝向外窗(包括透明幕墻)窗墻面積比0.23.53.00.2窗

9、墻面積比0.33.02.50.3窗墻面積比0.42.70.70/2.30.70/0.4窗墻面積比0.52.30.60/2.00.60/0.5窗墻面積比0.72.00.50/1.80.50/屋頂透明部分2.70.502.70.50注:有外遮陽(yáng)時(shí)，遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)外遮陽(yáng)的遮陽(yáng)系數(shù)；無(wú)外遮陽(yáng)時(shí)，遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)。表4.2.2-4 夏熱冬冷地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和遮陽(yáng)系數(shù)限值圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位傳熱系數(shù)k w/(m2k)屋面 0.70外墻（包括非透明幕墻） 1.0底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板 1.0外窗（包括透明幕墻）傳熱系數(shù)kw/(m2k)遮陽(yáng)系數(shù)sc(東、南、西向/北向)單一朝向外窗(包

10、括透明幕墻)窗墻面積比0.2 4.70.2窗墻面積比0.3 3.5 0.55/0.3窗墻面積比0.4 3.0 0.50/0.600.4窗墻面積比0.5 2.8 0.45/0.550.5窗墻面積比0.7 2.5 0.40/0.50屋頂透明部分3.00.40注:有外遮陽(yáng)時(shí),遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)外遮陽(yáng)的遮陽(yáng)系數(shù)；無(wú)外遮陽(yáng)時(shí)，遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)。表4.2.2-5 夏熱冬暖地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和遮陽(yáng)系數(shù)限值圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位傳熱系數(shù)k w/(m2k)屋面 0.90外墻（包括非透明幕墻） 1.5底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板 1.5外窗（包括透明幕墻）傳熱系數(shù)kw/(m2k)遮陽(yáng)系數(shù)sc(東、南、西

11、向/北向)單一朝向外窗(包括透明幕墻)窗墻面積比0.2 6.50.2窗墻面積比0.3 4.7 0.50/0.600.3窗墻面積比0.4 3.5 0.45/0.550.4窗墻面積比0.5 3.0 0.40/0.500.5窗墻面積比0.7 3.0 0.35/0.45屋頂透明部分3.50.35注:有外遮陽(yáng)時(shí),遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)外遮陽(yáng)的遮陽(yáng)系數(shù)；無(wú)外遮陽(yáng)時(shí)，遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)。表4.2.2-6 不同氣候區(qū)地面和地下室外墻熱阻限值氣候分區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位熱阻 r (m2k)/w嚴(yán)寒地區(qū)a區(qū)地 面: 周邊地面非周邊地面 2.0 1.8采暖地下室外墻（與土壤接觸的墻） 2.0嚴(yán)寒地區(qū)b區(qū)地 面: 周

12、邊地面非周邊地面 2.0 1.8采暖地下室外墻（與土壤接觸的墻） 1.8寒冷地區(qū)地 面: 周邊地面非周邊地面 1.5采暖、空調(diào)地下室外墻（與土壤接觸的墻） 1.5夏熱冬冷地區(qū)地面 1.2地下室外墻（與土壤接觸的墻） 1.2夏熱冬暖地區(qū)地面 1.0地下室外墻（與土壤接觸的墻） 1.0注：周邊地面系指距外墻內(nèi)表面2米以?xún)?nèi)的地面； 地面熱阻系指建筑基礎(chǔ)持力層以上各層材料的熱阻之和； 地下室外墻熱阻系指土壤以?xún)?nèi)各層材料的熱阻之和。 (3)外墻與屋面的熱橋部位的內(nèi)表面溫度不應(yīng)低于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度。一、基本計(jì)算參數(shù)： 本計(jì)算為單層窗系統(tǒng)的熱工性能計(jì)算。1.窗的有關(guān)參數(shù) 總寬： w=1500mm 總高： h

13、=1800mm 窗的總面積： at=wh=2.7m2 玻璃總面積： ag=2.22m2 窗框總面積： af=0.48m2 玻璃區(qū)域周長(zhǎng)： l=12.000m二、窗的傳熱系數(shù)計(jì)算： 1.窗框的傳熱系數(shù)uf框的傳熱系數(shù)uf：可以通過(guò)輸入數(shù)據(jù)，用二維有限單元法進(jìn)行數(shù)字計(jì)算，得到窗框的傳熱系數(shù)。在沒(méi)有詳細(xì)的計(jì)算結(jié)果可以應(yīng)用時(shí)，可以應(yīng)用按以下方法得到窗框的傳熱系數(shù)。本系統(tǒng)中給出的所有的數(shù)值全部是窗垂直安裝的情況。傳熱系數(shù)的數(shù)值包括了外框面積的影響。計(jì)算傳熱系數(shù)的數(shù)值時(shí)取內(nèi)表面換熱系數(shù)hin=8.0 w/m2k和外表面換熱系數(shù)hout=23 w/m2k。(1) 塑料窗框：窗框材料窗框種類(lèi)uf(w/m2k)

14、聚胺脂帶有金屬加強(qiáng)筋凈厚度5mm2.8pvc腔體截面從室內(nèi)到室外為兩腔結(jié)構(gòu)2.2從室內(nèi)到室外為三腔結(jié)構(gòu)2.0表e.0.2-1 帶有金屬鋼襯的塑料窗框的傳熱系數(shù)(2) 木窗框木窗框的uf值是在水氣含量在12%的情況下獲得，窗框厚度df的定義見(jiàn)圖e.0.2-2。uf的數(shù)值可以從圖e.0.2-1中選取。圖e.0.2-1:木窗框以及金屬-木窗框的熱傳遞與窗框厚度df的關(guān)系圖e.0.2-2:不同窗戶(hù)系統(tǒng)窗框厚度df的定義(3) 金屬窗框：框的傳熱系數(shù)uf的數(shù)值可以通過(guò)下列程序獲得：a)對(duì)沒(méi)有熱斷橋的金屬框，使用uf0 =5.9 w/(m2k)；b)對(duì)具有斷橋的金屬框，uf0的數(shù)值從圖e.0.2-3中粗線

15、中選?。粓De.0.2-3 帶熱斷橋的金屬窗框的傳熱系數(shù)值金屬窗框rf的熱阻通過(guò)下式獲得： （e.0.2-1）金屬窗框uf的傳熱系數(shù)公式為： （e.0.2-2）圖e.0.2-4 截面類(lèi)型1（采用導(dǎo)熱系數(shù)低于0.3w/m.k的隔熱條） 式中：ad.i, ad,e, af,i, af,e窗各部件面積，m2；其定義如圖e.0.2-5所示。圖e.0.2-5 窗各部件面積劃分示意圖hi窗框的內(nèi)表面換熱系數(shù)，w/m2k；he窗框的外表面換熱系數(shù)，w/m2k；rf窗框截面的熱阻（隔熱條的導(dǎo)熱系數(shù)為0.20.3w/m.k），m2k/w。d熱斷橋?qū)?yīng)的鋁合金截面之間的最小距離；bj熱斷橋j的寬度；bf窗框的寬度（

16、）。圖e.0.2-6 截面類(lèi)型2（采用導(dǎo)熱系數(shù)低于0.2w/m.k的泡沫材料）其中：d熱斷橋?qū)?yīng)的鋁合金截面之間的最小距離；bj熱斷橋的寬度j;bf窗框的寬度（）。 窗框的傳熱系數(shù): uf=2.80w/m2.k2.窗框與玻璃結(jié)合處的線傳熱系數(shù)窗框與玻璃結(jié)合處的線傳熱系數(shù)：窗框與玻璃結(jié)合處的線傳熱系數(shù)，主要描述了在窗框、玻璃和間隔層之間交互作用下附加的熱傳遞，線性熱傳遞傳熱系數(shù)主要受間隔層材料傳導(dǎo)率的影響。在沒(méi)有精確計(jì)算的情況下，可采用表e.0.3估算窗框與玻璃結(jié)合處的線傳熱系數(shù)：表e.0.3鋁合金、鋼（不包括不銹鋼）中空玻璃的線傳熱系數(shù)窗框材料雙層或者三層未鍍膜充氣或者不充氣中空玻璃 ( w/

17、m.k)雙層low-e鍍膜三層采用兩片low-e鍍膜充氣或者不充氣中空玻璃 ( w/m.k)木窗框和塑料窗框0.040.06帶熱斷橋的金屬窗框0.060.08沒(méi)有斷橋的金屬窗框00.02注：這些值用來(lái)計(jì)算低輻射的中空玻璃窗，ug=1.3w/(m2.k)，以及更低傳熱系數(shù)的中空玻璃。 線傳熱系數(shù)=0.04w/m.k3.玻璃的傳熱系數(shù)ug 選擇玻璃類(lèi)型： 單層玻璃 玻璃厚度=19.0mm 玻璃內(nèi)表面換熱系數(shù)取為8w/m2.k 玻璃外表面換熱系數(shù)取為21w/m2.k玻璃傳熱系數(shù)計(jì)算方法1.1基本公式(1)一般原理本方法是以下列公式為計(jì)算基礎(chǔ)的： （1）式中玻璃的外表?yè)Q熱系數(shù)；玻璃的內(nèi)表?yè)Q熱系數(shù)；多層

18、玻璃系統(tǒng)導(dǎo)熱系數(shù)；多層玻璃系統(tǒng)導(dǎo)熱系數(shù)按下式計(jì)算： （2）式中氣體空隙的導(dǎo)熱率；空氣層的數(shù)量；材料層的數(shù)量；每一個(gè)材料層的厚度；每一個(gè)材料層的熱阻；空氣間隙的導(dǎo)熱率按下式計(jì)算： （3）式中輻射導(dǎo)熱系數(shù)；氣體的導(dǎo)熱系數(shù)(包括傳導(dǎo)和對(duì)流)。(2)輻射導(dǎo)熱系數(shù)輻射導(dǎo)熱系數(shù)由下式給出： （4）式中斯蒂芬波爾茲曼常數(shù)：和在間隙層中的玻璃界面平均絕對(duì)溫度下的校正發(fā)射率。(3)氣體導(dǎo)熱系數(shù)氣體導(dǎo)熱系數(shù)由下式給出： （5）式中氣體層的厚度，m；氣體導(dǎo)熱率，w/(mk)；是努塞特準(zhǔn)數(shù)，由下式給出： （6）式中一個(gè)常數(shù)；格拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù)；普蘭特準(zhǔn)數(shù)；冪指數(shù)。如果，則取1。格拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù)由下式計(jì)算： （7）普蘭特準(zhǔn)數(shù)

19、按下式計(jì)算： （8） 式中 玻璃兩側(cè)的溫度差，k；p氣體密度，；氣體的動(dòng)態(tài)粘度，；氣體的比熱，j/(kgk),氣體平均溫度，k。對(duì)于垂直空間，其中a0.035,n=0.38；水平情況：a=0.16,n=0.28;傾斜45度：a=0.10,n=0.31. 玻璃傳熱系數(shù)ug=5.22w/m2.k4.整窗的傳熱系數(shù)ut的計(jì)算 ut=(agug+afuf+l)/at =(2.225.22+0.482.80+12.0000.04)/2.70 =4.97w/m2.k窗的傳熱系數(shù)不符合要求！ 三、太陽(yáng)能透射比及遮陽(yáng)系數(shù)計(jì)算： 1.太陽(yáng)能總透射比gt 通過(guò)門(mén)窗或幕墻構(gòu)件成為室內(nèi)得熱量的太陽(yáng)輻射與投射到門(mén)窗或幕

20、墻構(gòu)件上的太陽(yáng)輻射的比值。成為室內(nèi)得熱量的太陽(yáng)輻射部分包括直接的太陽(yáng)能透射得熱和被構(gòu)件吸收的太陽(yáng)輻射再經(jīng)傳熱進(jìn)入室內(nèi)的得熱。2.框的太陽(yáng)能總透射比gf gf=fuf/(asurf/afhout)式中： hout - 外表面換熱系數(shù) w/m2.k； f - 框表面太陽(yáng)輻射吸收系數(shù)； uf - 框的傳熱系數(shù) w/m2.k； asurf - 框的外表面面積 m2； af - 框面積 m2； gf=fuf/(asurf/afhout) =(0.42.80)/(0.48/0.4821) =0.0533.窗玻璃(或者其它鑲嵌板)區(qū)域太陽(yáng)能總透射比 gg - 玻璃區(qū)域太陽(yáng)能總透射比； gg=0.790 gp

21、 - 其它鑲嵌板區(qū)域太陽(yáng)能總透射比；4.整窗太陽(yáng)能總透射比gt： gt=(aggg+afgf)/at =(2.220.790+0.480.053)/2.70 =0.665.整窗的遮陽(yáng)系數(shù) 整窗的遮陽(yáng)系數(shù)應(yīng)為整窗的太陽(yáng)能總透射比與標(biāo)準(zhǔn)3mm 厚透明玻璃的太陽(yáng)能總透射比的比值： sc=gt/0.87式中： sc - 整窗的遮陽(yáng)系數(shù)； gt - 整窗太陽(yáng)能總透射比。 sc=gt/0.87=0.66/0.87=0.76四、可見(jiàn)光投射比計(jì)算t 標(biāo)準(zhǔn)光源透過(guò)門(mén)窗或幕墻構(gòu)件成為室內(nèi)的人眼可見(jiàn)光與投射到門(mén)窗或幕墻構(gòu)件上的人眼可見(jiàn)光，采用人眼視見(jiàn)函數(shù)加權(quán)的比值。 整窗可見(jiàn)光透射比的計(jì)算公式為 t=(agv)/a

22、t式中： t - 整窗可見(jiàn)光透射比； ag - 窗玻璃的面積 m2； at - 窗的總面積 m2。 v - 玻璃可見(jiàn)光透射比為0.770； t=(agv)/at =(2.220.770)/2.70 =0.63五、結(jié)露計(jì)算： 1.在進(jìn)行建筑門(mén)窗、玻璃幕墻產(chǎn)品性能分級(jí)時(shí)，所采用的計(jì)算條件如下： 室內(nèi)環(huán)境溫度 tin=20； 室外環(huán)境溫度 tout=-20； 室內(nèi)相對(duì)濕度 rh=30% 或 rh=50% 或 rh=70%； 室外風(fēng)速 v=4m/s； 室外平均輻射溫度等于室外環(huán)境氣溫； 室內(nèi)平均輻射溫度等于室內(nèi)環(huán)境氣溫。2.水（冰）表面的飽和水蒸汽壓可采用下式計(jì)算： es=e010(at)/(b+t)式中： e0 - 空氣溫度為0時(shí)的飽和水蒸汽壓，取e0=6.11 hpa； t - 空氣溫度，； a、b - 參數(shù)，對(duì)于水面（t0），a=7.5，b237.3；對(duì)于冰面（t0），a=9.5，b265.5。3.在空氣相對(duì)濕度f(wàn)下