圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工計算

1、10 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工計算10.1 墻體熱工計算10.1.1 墻體傳熱系數(shù)1 傳熱系數(shù)k應(yīng)按下列公式計算： （10.1.11） （10.1.12） （10.1.13） （10.1.14）式中ro傳熱阻，表征圍護(hù)結(jié)構(gòu)（包括兩側(cè)表面空氣邊界層）阻抗熱傳遞的能力，(m2k)/w； ri內(nèi)表面換熱阻，（m2k/w）。一般取ri0.11 （m2k/w），對于分戶墻，兩側(cè)表面的換熱阻均取ri0.11(m2k)/w； re外表面換熱阻，一般取re0.04（m2k）/w； r墻體結(jié)構(gòu)層的熱阻，等于構(gòu)成墻體的各材料層的熱阻之和，由單一或多層材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層的熱阻r按公式（10.1.13）和（10.1.14）計算，由

2、兩種以上材料組成的、兩向非勻質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)（包括多種形式的空心砌塊、填充保溫材料的墻體等，但不包括多孔粘土空心磚），其平均熱阻應(yīng)按民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范gb 50176-93中附錄二的公式（附2.3）進(jìn)行計算，(m2k)/w； 各材料層的厚度，m； 各材料層的計算導(dǎo)熱系數(shù)，w/(mk)； 各材料層材料的導(dǎo)熱系數(shù)，一般為實驗室干燥狀態(tài)下的測定值，w/(mk)； a考慮使用位置和濕度影響的大于1.0的修正系數(shù)。材料的導(dǎo)熱系數(shù)和修正系數(shù)a，可在民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范gb 50176-93的附錄表4.1和附錄表4.2中查取。2 外墻平均傳熱系數(shù)km的計算外墻平均傳熱系數(shù)km是由外墻主體部位的傳熱系數(shù)kp與面積

3、fp和結(jié)構(gòu)性熱橋部位的傳熱系數(shù)kb與面積fb，用加權(quán)平均方法按下式計算：km （10.1.15）式中km外墻平均傳熱系數(shù)，（m2k）/w；kp外墻主體部位傳熱系數(shù)，m2k/w；fp外墻主體部位面積，m2；kb外墻結(jié)構(gòu)性熱橋部位傳熱系數(shù)，m2k/w；fb外墻結(jié)構(gòu)性熱橋部位面積，m2。由于外墻上結(jié)構(gòu)性熱橋部位的傳熱系數(shù)kb和主體部位與結(jié)構(gòu)性熱橋部位的面積fp與fb的計算比較復(fù)雜，而且也不易計算準(zhǔn)確。為方便外墻的建筑熱工節(jié)能設(shè)計，可采用如下便捷方法計算外墻的平均傳熱系數(shù)km。1) 結(jié)構(gòu)性熱橋部位的傳熱系數(shù)kb按公式（10.1.11）計算，計算時，取鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性熱橋部位的計算厚度b與外墻主體部位的

4、計算厚度p相同。2) 根據(jù)所設(shè)計建筑的結(jié)構(gòu)體系按表10.1.1-1選擇外墻主體部位和結(jié)構(gòu)性熱橋部位的面積fp、fb在外墻面積中所占的比值a和b代替公式（10.1.15）中的fp和fb計算外墻的平均傳熱系數(shù)km，見表10.1.1-1。表10.1.1-1 fp、fb在外墻面積中所占比值a和b建筑的結(jié)構(gòu)體系a1.1 b磚混結(jié)構(gòu)體系2.1.1.1.1.1.1 0.750.25框架結(jié)構(gòu)體系0.650.35框剪結(jié)構(gòu)體系0.55（填充墻）2.1.1.1.1.1.2 0.45剪力墻結(jié)構(gòu)體系0.35（填充墻）0.65（剪力墻）亦可直接取剪力墻部位的k作為km10.1.2 結(jié)構(gòu)性熱橋部位的低限傳熱阻ro.min應(yīng)

5、按民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范gb 50176-1993第4.1.1條的規(guī)定進(jìn)行計算，并選擇適宜的保溫措施使ro.min符合采暖期間內(nèi)表面不結(jié)露的要求。若外墻為輕質(zhì)材料或內(nèi)側(cè)復(fù)合輕質(zhì)材料時，該部位的最小傳熱阻ro.min應(yīng)根據(jù)外墻材料與構(gòu)造進(jìn)行附加：1 當(dāng)建筑物處在連續(xù)供熱采暖時，其附加值為30%40%；2 當(dāng)建筑物在間隙供熱采暖時，其附加值為60%80%。10.1.3 嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，當(dāng)采暖建筑外墻的保溫層外側(cè)有密實保護(hù)層，或內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)層為加氣混凝土、磚等多孔材料時，應(yīng)按民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范gb 50176-93第六章的規(guī)定，進(jìn)行內(nèi)部冷凝受潮驗算，并采取適宜的防潮措施以防止外墻內(nèi)部冷凝。10.1.4

6、熱惰性指標(biāo)熱惰性指標(biāo)是目前居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中，評價外墻和屋面隔熱性能的一個設(shè)計指標(biāo)，它是表征在夏季周期傳熱條件下，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)抵抗室外溫度波和熱流波動能力的一個無量綱指標(biāo)，以符號d表示，d值越大，溫度波與熱流波的衰減程度也越大。熱惰性指標(biāo)d應(yīng)按下式計算： （10.1.4）式中dj外墻各材料層的熱惰性指標(biāo)；rj外墻各材料層的熱阻(m2k)/w，按式（10.1.13）和式（10.1.14）計算；sc,j各層材料的計算蓄熱系數(shù)w/(m2k)，為材料的蓄熱系數(shù)sj與修正系數(shù)a的乘積，即sc,jsja。材料的蓄熱系數(shù)s和修正系數(shù)a可由民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范gb 50176-93的附錄表4.1和附錄表4.

7、2中查取?？諝忾g層的熱惰性指標(biāo)da=0。如某層為兩種以上材料組成，應(yīng)按民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范gb50176-93附錄二中的公式（附2.7）和（附2.8）計算該層的平均蓄熱系數(shù)，然后與該層的平均熱阻相乘，即為該層的平均熱惰性指標(biāo)值。同外墻取平均傳熱系數(shù)km一樣，也應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)性熱橋影響的平均熱惰性指標(biāo)dm。dm的計算方法與km的計算方法相同，即由外墻主體部位的熱惰性指標(biāo)dp與面積fp和外墻結(jié)構(gòu)性熱橋部位的熱惰性指標(biāo)db與面積fb，用如同公式（10.1.15）的加權(quán)平均方法計算。10.1.5 保溫隔熱層厚度計算外墻的保溫隔熱層厚度（m）按下式計算：（） （10.1.5）式中保溫材料的計算導(dǎo)熱系數(shù)w/(

8、mk)，a； kre外墻規(guī)定的傳熱系數(shù)限值w/(m2k)，取所在地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的外墻平均傳熱系數(shù)km限值； rc外墻構(gòu)造層中除保溫層外的各層材料的熱阻之和(m2k)/w，按公式（10.1.13）和（10.1.14）計算。10.2 屋面熱工計算10.2.1 傳熱系數(shù)屋面的傳熱系數(shù)k按公式（10.1.11）、（10.1.12）、（10.1.13）計算，計算要點如下：1 外表面的換熱阻re0.04(m2k)/w；2 內(nèi)表面的換熱阻ri0.11(m2k)/w；3 平屋面找坡層的計算厚度取最小厚度，即起坡高度，m；4 防水層的熱阻忽略不計；5 保溫層材料的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)取計算導(dǎo)熱系數(shù)，即應(yīng)以實驗室

9、絕干狀態(tài)下測定的導(dǎo)熱系數(shù)乘以大于1.0的修正系數(shù)a。材料的導(dǎo)熱系數(shù)和修正系數(shù)a可由民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范gb 50176-93中的附表4.1和附表4.2查取；6 采用松散保溫材料攪拌成的漿體材料作保溫層，其導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)以混合后的實際材料導(dǎo)熱系數(shù)計算。10.2.2 熱惰性指標(biāo)屋面的熱惰性指標(biāo)d按公式（10.1.4）計算，計算要點是：1 材料的導(dǎo)熱系數(shù)和蓄熱系數(shù)應(yīng)取計算導(dǎo)熱系數(shù)和計算蓄熱系數(shù)sc；2 如某層材料為兩種以上材料組成時，應(yīng)按民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范gb50176-93附錄二中（二）的要求，先計算該層的平均蓄熱系數(shù)j，然后再計算該層的熱惰性指標(biāo)j。10.2.3 保溫隔熱層厚度計算屋面的保溫隔熱層

10、厚度（m）按公式（10.1.5）計算，計算要點是：1 保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)取計算導(dǎo)熱系數(shù)w/(mk)，a；2 屋面規(guī)定的傳熱系數(shù)krew/(m2k)，取所在地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)k限值。10.3 樓地面熱工計算10.3.1 傳熱系數(shù)樓板層的傳熱系數(shù)k按公式（10.1.11）、（10.1.12）、（10.1.13）計算，計算要點是：1 上下為居室的層間樓板的上、下表面換熱阻均取ra.b0.11(m2k)/w；2 底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板的上表面換熱阻ra0.11(m2k)/w，下表面換熱阻rb0.05(m2k)/w；3 有地下室或地下室停車庫樓板的上表面換熱阻ra0.11

11、 (m2k)/w，下表面換熱阻rb0.08(m2k)/w；4 保溫層材料的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)按公式（10.1.14）取計算導(dǎo)熱系數(shù)；5 有鋼筋混凝土梁、肋的底面接觸室外空氣的架空通風(fēng)或外挑樓板，當(dāng)采用的外保溫系統(tǒng)只是粘結(jié)在樓板底面時，應(yīng)按公式（10.1.15）計算樓板的平均傳熱系數(shù)km，并使km符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的限值。10.3.2 底層地面的熱阻底層地面由于上下不是空氣邊界層，不能采用傳熱系數(shù)k作為評價底層地面的熱工性能指標(biāo)，只能采用熱阻作為評價其熱工性能的指標(biāo)。底層地面的熱阻rg(m2k)/w按下列公式計算：rgra+r （10.3.21）或 rgr （10.3.22）式中 ra地面上表面的換熱阻(m

12、2k)/w，取ra0.11(m2k)/w；r地面至墊層各層材料的熱阻之和(m2k)/w，包括面層、保溫層、墊層，各層材料的熱阻rj按公式（10.1.13）、（10.1.14）計算。底層地面熱阻計算的要點是：1 墊層以上各層材料的導(dǎo)熱系數(shù)可由民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范gb 50176-1993的附錄表4.1中查??；2 嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)的地面應(yīng)將周邊地面和非周邊地面的熱阻分別計算，周邊地面系指距外墻2m以內(nèi)的地面。10.3.3 保溫層厚度計算地面的保溫層厚度（m）按下式計算：（rrerc0.11）（10.3.3）式中保溫層材料的計算導(dǎo)熱系數(shù)，w/(mk)；rre地面要求的熱阻(m2k)/w，取所在地區(qū)建筑

13、節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的地面熱阻r限值；rc地面面層至墊層除保溫層外的各層材料的熱阻之和(m2k)/w，按公式（10.1.12）和（10.1.13）計算。10.4 門窗、幕墻熱工計算10.4.1 建筑門窗的傳熱系數(shù)k應(yīng)按以下公式計算： （10.4.1）式中：k窗的傳熱系數(shù)，w/(m2k)；ag窗玻璃面積，m2；af窗框的投影面積， m2；l玻璃區(qū)域的周長，m；kg窗玻璃中央?yún)^(qū)域的傳熱系數(shù)，w/(m2k)； kf窗框的面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，w/(m2k)；窗框和窗玻璃之間的附加線傳熱系數(shù)，w/(mk)。10.4.2 建筑門窗的遮陽系數(shù)應(yīng)按照以下方法計算。1窗的太陽能總透射比gt采用下式計算： （10.4.2-1

14、）式中g(shù)t窗的太陽能總透射比；ag窗玻璃面積，m2；af窗框的投射面積，m2；gg窗玻璃區(qū)域（或者其它鑲嵌板）太陽能總透射比；gf窗框太陽能總透射比，對給定窗的不同部分應(yīng)分別計算求和；at整窗的總投影面積，m2。2窗的遮陽系數(shù)sc應(yīng)為窗的太陽能總透射比與標(biāo)準(zhǔn)3mm透明玻璃的太陽能總透射比之比，按下式計算： （10.4.2-2）式中sc整窗的遮陽系數(shù)；gt整窗的太陽能總透射比。10.4.3 幕墻單元的傳熱系數(shù)kcw按下式計算： （10.4.3-1）式中 ag 透明面板面積，m2；lg 透明面板邊緣長度，m；kg 透明面板中部的傳熱系數(shù)，w/(m2k)；g 透明面板邊緣附加線傳熱系數(shù)，w/(mk)

15、；ap 非透明面板面積，m2；lp 非透明面板邊緣長度，m；kp 非透明面板中部的傳熱系數(shù)，w/(m2k)；p 非透明面板邊緣附加線傳熱系數(shù)，w/(mk)；af框的投射面積，m2；kf窗框的面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，w/(m2k)；1當(dāng)幕墻背后有實體墻，且幕墻與實體墻之間為封閉空氣層時，實體墻部分的室內(nèi)環(huán)境到室外環(huán)境的傳熱系數(shù)k按下式計算： （10.4.3-2）式中kcw實體墻部分面積范圍內(nèi)外層幕墻的傳熱系數(shù)，w/(m2k)；rair幕墻與墻體間空氣間層的熱阻，一般可取0.17（m2k/ w）；kwall實體墻部分面積范圍內(nèi)實體墻的傳熱系數(shù)，w/(m2k)。2單層墻體的傳熱系數(shù)kwall按下式計算： （10

16、.4.3-3）式中d單層材料的厚度，m；單層材料的導(dǎo)熱系數(shù)，w/（mk）。3多層實體墻的傳熱系數(shù)kwall可采用下式計算： （10.4.3-4）式中di各層單層材料的厚度，m；i各層單層材料的導(dǎo)熱系數(shù)，w/（mk）。若幕墻與實體墻之間存在熱橋，當(dāng)熱橋的面積小于實體墻部分面積1時，熱橋的影響可以忽略；當(dāng)熱橋的面積大于實體墻部分面積1時，應(yīng)計算熱橋的影響。計算熱橋的影響，可采用當(dāng)量熱阻reff代替（10.4.3-2）中的空氣間層熱阻rair。當(dāng)量熱阻reff按下式計算： （10.4.3-5）式中ab熱橋元件的面積，m2；a幕墻單元內(nèi)空氣間層的總面積，m2；熱橋材料導(dǎo)熱系數(shù)，w/（mk）；rair空

17、氣間層的熱阻，m2k/ w。10.4.4 玻璃幕墻單元的太陽能總透射比gg按下式計算： （10.4.4-1）式中 ag 透明面板的面積，m2；gg 透明面板的太陽能總透射比；ap 非透明面板的面積，m2；gp 非透明面板的太陽能總透射比；af 框的面積，m2；gf 框的太陽能總透射比。幕墻的遮陽系數(shù)sc應(yīng)為幕墻的太陽能總透射比與標(biāo)準(zhǔn)3mm透明玻璃的太陽能總透射比的比值，按下式計算： （10.4.4-2）式中sc幕墻的遮陽系數(shù)；gt幕墻的太陽能總透射比。框的太陽能總透射比gf按下式計算： （10.4.4-3）式中框的外表面換熱系數(shù)，w/(m2k)；f框表面太陽輻射吸收系數(shù)，w/(m2k)；kf框

18、的傳熱系數(shù)，w/(m2k)；asurf框的外表面面積，m2；af框面積，m2。10.4.5 用二維有限單元法進(jìn)行數(shù)字計算，可以得到窗框或幕墻框的傳熱系數(shù)。在沒有詳細(xì)的計算結(jié)果可以應(yīng)用時，可以應(yīng)用本條的計算方法得到窗框的傳熱系數(shù)。本節(jié)中給出的框的傳熱系數(shù)值都是對應(yīng)窗或幕墻垂直安裝時的情況?？騻鳠嵯禂?shù)的數(shù)值包括了框表面積的影響。計算傳熱系數(shù)的數(shù)值時取 hin=8.0 w/(m2.k) 和 hout=23 w/(m2.k)。1 塑料窗框的傳熱系數(shù)見表10.4.5-1。窗框材料窗框種類kfw/(m2.k)聚氨酯帶有金屬加強(qiáng)筋型材壁厚的凈厚度5mm2.8pvc腔體截面從室內(nèi)到室外為兩腔結(jié)構(gòu)，無金屬加強(qiáng)筋

19、2.2從室內(nèi)到室外為兩腔結(jié)構(gòu)，帶金屬加強(qiáng)筋2.7從室內(nèi)到室外為三腔結(jié)構(gòu)，無金屬加強(qiáng)筋2.0表10.4.5-1 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kf值是在水汽含量在12%的情況下獲得，窗框厚度見圖10.4.5-2：kf w/(m2k)圖10.4.5-1 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10.4.5-2 不同窗戶系統(tǒng)窗框厚度df的定義3 金屬窗框1）金屬窗框的傳熱系數(shù)kf按下式計算： （10.4.5-1）式中ad,i框的室內(nèi)表面積，m2；ad,e框的室外表面積，m2；af,i室內(nèi)的框投影面積，m2；af,e室外的框投影面積，m2；hi窗框的內(nèi)表面換熱系數(shù)，w/(m2.k)，可取8.0 w/(m2.k)；he窗框的外表面換熱系數(shù)，w/(m2.k)，可取23 w/(m2.k)；rf窗框截面的熱阻，(m2.k) / w，隔熱條的導(dǎo)熱系數(shù)可取為0.3w/m.k，熱阻根據(jù)隔熱條的尺寸和數(shù)