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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