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