建筑门窗热工性能估算报告1.docx
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建筑门窗热工性能估算报告1
建筑门窗热工性能估算报告
II、计算基本条件：
1、设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工性能时，应统一采用本规程规定的标准计算条件进行计算。
2、在进行实际工程设计时，门窗、玻璃幕墙热工性能计算所采用的边界条件应符合相应建筑设计或节能设计标准的规定。
3、冬季计算标准条件应为：
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
4、夏季计算标准条件应为：
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
5、传热系数计算应采用冬季计算标准条件，并取Is=0W/m2。
计算门窗的传热系数时，门窗周边框的室外对流换热系数hc,out应取8W/（m2.k），周边框附近的边缘（65mm内）的室外对流换热系数hc,out应取12W/（m2.k）
6、遮阳系数、太阳能总透射比计算应采用夏季计算标准条件。
7、结露性能评价与计算的标准计算条件应为：
室内环境温度：
Tin=20℃
室内环境湿度：
RH=30%、60%
室外环境温度：
Tout=0℃，-10℃，-20℃
室外对流换热系数：
20W/m2.K
8、计算框的太阳能总透射比gf应使用下列边界条件
qin=α*Isα：
框表面太阳辐射吸收系数Is：
太阳辐射照度
qin：
通过框传向室内的净热流（W/m2）
9、计算窗产品的热工性能时，框与墙的界面应作为绝热边界处理
10、整窗截面的几何描述
整档窗应根据框截面的不同对窗框进行分类，每个不同类型框截面均应计算框传热系数、线传热系数。
不同类型窗框相交部分的传热系数宜采用邻近框中较高的传热系数代替。
如上图所示的窗，应计算1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6、7-7七个框段的框传热系数和对应的框和玻璃接缝线传热系数。
两条框相交部分简化为其中的一条框来处理。
计算1-1、2-2、4-4截面的传热时，与墙面相接的边界作为绝热边界处理。
计算3-3、5-5、6-6截面的传热时，与相邻框相接的边界作为绝热边界处理。
计算7-7截面的传热时，框材中心线对应的边界作为绝热边界处理。
11、窗在进行热工计算时应进行如下面积划分：
窗框投影面积Af：
指从室内、外两侧分别投影，得到的可视框投影面积中的较大者，简称“窗框面积”；
玻璃投影面积Ag（或其他镶嵌板的投影面积Ap）：
指从室内、外侧可见玻璃（或其他镶嵌板）边缘围合面积的较小值，简称“玻璃面积”（或“镶嵌板面积”）；
整樘窗总投影面积At：
指窗框面积Af与窗玻璃面积Ag（或者是其它镶嵌板的面积Ap）之和，简称“窗面积”
12、玻璃和框结合处的线传热系数对应的边缘长度Lψ应为框与玻璃接缝长度，并应取室内、外值中的较大值
13、当所用的玻璃为单层玻璃，由于没有空气层的影响，不考虑线传热，线传热系数ψ=0。
14、本系统中给出的所有的数值全部是幕墙垂直安装的情况。
传热系数的数值包括了外框面积的影响。
计算传热系数的数值时，按以下取值:
内表面换热系数：
hin=8W/m2.K外表面换热系数：
hout=23W/m2.K
一、门窗基本信息
地区类型:
夏热冬冷地区所在城市:
杭州
窗墙面积比范围:
0.2<窗墙面积比≤0.3
门窗朝向:
东、南、西向型材厂家:
力尔
门窗系列:
70门窗类型:
推拉窗
窗型尺寸:
窗宽W（mm）:
1500窗高H（mm）:
1500
窗型样式:
二、窗框传热系数Uf计算
1、窗框面积计算：
窗框面积计算示意图如下：
（1）平开类窗框面积计算示意图：
（2）推拉类窗框面积计算示意图：
（3）该门窗的窗框由以下截面组成：
序号
窗框
名称
窗框类型
室内投
影面积
Afi（m2）
室内表
面面积
Adi（m2）
室外投
影面积
Afe（m2）
室外表
面面积
Ade（m2）
隔热桥对应的
铝合金截面之间
的最小距离dmm
1
边框
穿条式
隔热铝窗框
0.643
0.888
0.643
0.888
9.5
2
扇中梃
穿条式
隔热铝窗框
0.091
0.134
0.091
0.134
9.5
（4）窗框室内总投影面积Afi（m2）
ΣAfi=0.643+0.091=0.734
（5）窗框室外总投影面积Afe（m2）
ΣAfe=0.643+0.091=0.734
（6）窗框总面积Af（m2）
Af=max（ΣAfi,ΣAfe）=max（0.734,0.734）=0.734
2、窗框的传热系数计算（Uf）：
可以通过输入数据，用二维有限元法进行数字计算，得到窗框的传热系数。
在没有详细的计算结果可以应用时，可以按以下方法得到窗框的传热系数：
窗框类型：
穿条式隔热铝合金
（1）穿条式隔热的铝合金框，相对应金属框之的最小距离d（mm），示意图：
注意：
1）采用导热系数<=0.3（w/m.k）的隔热条
2）隔热条总宽度b1+b2+b3+b4<=0.2*bf（窗框宽）
（2）穿条式隔热的铝合金框的Uf0数值，根据“相对应金属框之间的最小距离d（mm）”，从下图的粗线中选取：
（3）窗框传热系数计算：
1）<边框>传热系数计算：
1.1）<边框>隔热条相对应的金属框之间的最小距离
d=9.5（mm）从上图中查出Uf0=3.285（W/m2.K）
1.2）<边框>窗框热阻Rf计算：
Rf=1/Uf0-0.17
=1/3.285-0.17
=0.134（m2K/W）
1.3）<边框>窗框传热系数计算：
窗框的室内投影面积：
Af,i=0.643m2
窗框的室内表面面积：
Ad,i=0.888m2
窗框的室外投影面积：
Af,e=0.643m2
窗框的室外表面面积：
Ad,e=0.888m2
窗框热阻：
Rf=0.134m2.K
内表面换热系数：
hi=8W/m2.K
外表面换热系数：
he=23W/m2.K
Uf=1/（Af,i/（hi*Ad,i）+Rf+Af,e/（he*Ad,e））
=1/（0.643/（8*0.888）+0.134+0.643/（23*0.888））
=3.906（W/m2.K）
2）<扇中梃>传热系数计算：
2.1）<扇中梃>隔热条相对应的金属框之间的最小距离
d=9.5（mm）从上图中查出Uf0=3.285（W/m2.K）
2.2）<扇中梃>窗框热阻Rf计算：
Rf=1/Uf0-0.17=1/3.285-0.17=0.134（m2K/W）
2.3）<扇中梃>窗框传热系数计算：
窗框的室内投影面积：
Af,i=0.091（平方米）
窗框的室内表面面积：
Ad,i=0.134（平方米）
窗框的室外投影面积：
Af,e=0.091（平方米）
窗框的室外表面面积：
Ad,e=0.134（平方米）
窗框热阻：
Rf=0.134m2.K
内表面换热系数：
hi=8W/m2.k
外表面换热系数：
he=23W/m2.k
Uf=1/（Af,i/（hi*Ad,i）+Rf+Af,e/（he*Ad,e））
=1/（0.091/（8*0.134）+0.134+0.091/（23*0.134））
=4.026（W/m2.K）
该门窗各窗框传热系数列表：
序号
窗框名称
窗框类型
窗框投影面积Af（m2）
该类型材的传热系数
Uf（W/（m2.K））
1
边框
穿条式隔热铝窗框
0.643
3.906
2
扇中梃
穿条式隔热铝窗框
0.091
4.026
三、窗框与玻璃边缘结合处的线传热系数计算（ψ）：
窗框与玻璃边缘结合处的线传热系数（ψ），主要描述了在窗框、玻璃和间隔层之间交互作用下的附加热传递。
线性热传递系数ψ，主要受间隔层材料传导率的影响。
在没有精确计算的情况下，可采用下表数据，来估算窗框与玻璃结合处的线传导系数ψ。
窗框与单层玻璃边缘结合处的线传热系数很小，计算时默认为0。
各类窗框、中空玻璃的线传热系数
窗框材料
双层或三层玻璃
未镀膜中空玻璃
双层LOW-E镀膜或三层（其中两片
LOW-E镀膜）中空玻璃
木窗框及塑料窗框
0.04
0.06
带热断桥的金属窗框
0.06
0.08
没有热断桥的金属窗框
0
0.02
注意：
这些数据用来计算低辐射的中空玻璃，即：
Ug<=1.3W/（m2.K）
各玻璃板块查询上表后，各玻璃板块的线传热系数如下：
序号
玻璃板块
名称
窗框类型
玻璃块板
类型
第一层
玻璃
第二层
玻璃
第三层
玻璃
玻璃边缘
长度（m）
线传热系数
（W/m.K）
1
玻璃
板块1
隔热铝合
金窗框
双层玻璃
普通
玻璃
普通
玻璃
3.734
0.06
2
玻璃
板块2
隔热铝合
金窗框
双层玻璃
普通
玻璃
普通
玻璃
3.734
0.06
（玻璃排列顺序由室外到室内，分别为第一层、第二层、第三层）
四、玻璃传热系数（Ug）计算：
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003附录C
1、<玻璃板块1>的传热系数计算：
1）<玻璃板块1>基本信息：
玻璃板块面积：
0.758（m2）：
玻璃板块类型：
双层玻璃
第一层玻璃种类：
普通玻璃第一层玻璃厚度：
5（mm）
第一层校正发射率：
0.837第一气体层气体类型：
空气
第一气体层气体厚度：
12第二层玻璃种类：
普通玻璃
第二层玻璃厚度：
5（mm）第二层校正发射率：
0.837
2）<中空玻璃间隔层气体：
空气>普朗特准数Pr计算：
计算依据：
Pr=μ*С/λ
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-8
气体的动态粘度μ：
0.00001711kg/（ms）
气体的比热С：
1008J/（kg.K）
气体的热导率λ：
0.02416W/（m.K）
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003表D.0.3
Pr=μ*С/λ
=0.00001711*1008/0.02416
=0.714
3）<中空玻璃间隔层气体：
空气>格尔晓夫数Gr计算：
计算依据：
Gr=9.81*S3*ΔT*ρ2/（Tm*μ2）
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-7
气体的动态粘度μ：
0.00001711kg/（ms）
气体的密度ρ：
1.277kg/m3
气体平均绝对温度Tm：
283K
气体的间隙前后玻璃表面的温度差ΔT：
15K
气体的间隔层厚度s：
0.012m
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003表D.0.3及C.0.5
Gr=9.81*S3*ΔT*ρ2/（Tm*μ2）
=9.81*0.0123*15*1.2772/（283*0.000017112）=5004.945
4）<中空玻璃间隔层气体：
空气>努塞尔准数Nu计算：
计算依据：
Nu=A*（Gr*Pr）n
格尔晓夫准数Gr：
5004.945普朗特准数Pr：
0.714
A和n是常数：
垂直空间，A=0.035，n=0.38；水平空间，A=0.16，
n=0.28；倾斜45度，A=0.1，n=0.31；
（门窗按垂直空间计算）
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-6
Nu=A*（Gr*Pr）n=0.035*（5004.945*0.714）0.38=0.784
由于：
Nu=1<1，所以，努塞尔准数取1。
即：
Nu=1
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-6
5）<中空玻璃间隔层气体：
空气>气体导热系数hg计算：
计算依据：
hg=Nu*（λ/s）努塞尔准数Nu：
1
气体的热导率λ：
0.02416W/（m.K）气体的间隔层厚度s：
0.012m
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-5
hg=Nu*（λ/s）=1*（0.02416/0.012）=2.013
6）<中空玻璃间隔层气体：
空气>气体辐射导热系数hr计算：
计算依据：
hr=4*σ*（1/ε1+1/ε2-1）-1*Tm3
斯蒂芬-波尔兹曼常数σ：
5.67*10-8
间隔层中两表面在平均绝对温度Tm下的校正发射率ε1、ε2：
ε1：
0.837ε2：
0.837
平均绝对温度Tm：
283K
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-4
hr=4*σ*（1/ε1+1/ε2-1）-1*Tm3
=4*5.67*10-8*（1/0.837+1/0.837-1）-1*2833=3.7
7）<中空玻璃间隔层气体：
空气>气体间隔层的导热率hs计算：
计算依据：
hs=hg+hr
气体辐射导热系数hr：
3.7气体导热系数hg：
2.013
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-3
hs=hg+hr=2.013+3.7=5.713
8）<玻璃板块1>多层玻璃系统的内部传热系数计算：
计算依据：
1/ht=Σ1/hs+Σdm*rm
气体间隔层的导热率hs：
5.713
第一层玻璃的厚度dm：
0.005m
第二层玻璃的厚度dm：
0.005m
玻璃的热阻rm：
1m.K/W
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-2
1/ht=Σ1/hs+Σdm*rm=1/5.713+0.005*1.0+0.005*1.0=0.185
多层玻璃系统的内部传热系数ht=5.405
9）<玻璃板块1>玻璃传热系数计算：
计算依据：
1/U=1/he+1/ht+1/hi
玻璃的室外表面换热系数he：
23.0
玻璃的室内表面换热系数hi：
8.0
多层玻璃系统的内部传热系数ht：
5.405
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-1
1/U=1/he+1/ht+1/hi=1/23.0+1/5.405+1/8.0=0.353
<玻璃板块1>的传热系数Ug=2.833W/（m2.K）
2、<玻璃板块2>的传热系数计算：
1）<玻璃板块2>基本信息：
玻璃板块面积：
0.758（m2）：
玻璃板块类型：
双层玻璃
第一层玻璃种类：
普通玻璃第一层玻璃厚度：
5（mm）
第一层校正发射率：
0.837第一气体层气体类型：
空气
第一气体层气体厚度：
12第二层玻璃种类：
普通玻璃
第二层玻璃厚度：
5（mm）第二层校正发射率：
0.837
2）<中空玻璃间隔层气体：
空气>普朗特准数Pr计算：
计算依据：
Pr=μ*С/λ
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-8
气体的动态粘度μ：
0.00001711kg/（ms）
气体的比热С：
1008J/（kg.K）
气体的热导率λ：
0.02416W/（m.K）
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003表D.0.3
Pr=μ*С/λ=0.00001711*1008/0.02416=0.714
3）<中空玻璃间隔层气体：
空气>格尔晓夫数Gr计算：
计算依据：
Gr=9.81*S3*ΔT*ρ2/（Tm*μ2）
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-7
气体的动态粘度μ：
0.00001711kg/（ms）
气体的密度ρ：
1.277kg/m3气体平均绝对温度Tm：
283K
气体的间隙前后玻璃表面的温度差ΔT：
15K
气体的间隔层厚度s：
0.012m
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003表D.0.3及C.0.5
Gr=9.81*S3*ΔT*ρ2/（Tm*μ2）=9.81*0.0123*15*1.2772/（283*0.000017112）=5004.945
4）<中空玻璃间隔层气体：
空气>努塞尔准数Nu计算：
计算依据：
Nu=A*（Gr*Pr）n格尔晓夫准数Gr：
5004.945
普朗特准数Pr：
0.714
A和n是常数：
垂直空间，A=0.035，n=0.38；水平空间，A=0.16，n=0.28；倾斜45度，A=0.1，n=0.31；
（门窗按垂直空间计算）
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-6
Nu=A*（Gr*Pr）n=0.035*（5004.945*0.714）0.38=0.784
由于：
Nu=1<1，所以，努塞尔准数取1。
即：
Nu=1
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-6
5）<中空玻璃间隔层气体：
空气>气体导热系数hg计算：
计算依据：
hg=Nu*（λ/s）努塞尔准数Nu：
1
气体的热导率λ：
0.02416W/（m.K）气体的间隔层厚度s：
0.012m
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-5
hg=Nu*（λ/s）=1*（0.02416/0.012）=2.013
6）<中空玻璃间隔层气体：
空气>气体辐射导热系数hr计算：
计算依据：
hr=4*σ*（1/ε1+1/ε2-1）-1*Tm3
斯蒂芬-波尔兹曼常数σ：
5.67*10-8
间隔层中两表面在平均绝对温度Tm下的校正发射率ε1、ε2：
ε1：
0.837ε2：
0.837平均绝对温度Tm：
283K
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-4
hr=4*σ*（1/ε1+1/ε2-1）-1*Tm3
=4*5.67*10-8*（1/0.837+1/0.837-1）-1*2833=3.7
7）<中空玻璃间隔层气体：
空气>气体间隔层的导热率hs计算：
计算依据：
hs=hg+hr气体辐射导热系数hr：
3.7
气体导热系数hg：
2.013
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-3
hs=hg+hr=2.013+3.7=5.713
8）<玻璃板块2>多层玻璃系统的内部传热系数计算：
计算依据：
1/ht=Σ1/hs+Σdm*rm气体间隔层的导热率hs：
5.713
第一层玻璃的厚度dm：
0.005m第二层玻璃的厚度dm：
0.005m
玻璃的热阻rm：
1m.K/W
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-2
1/ht=Σ1/hs+Σdm*rm=1/5.713+0.005*1.0+0.005*1.0=0.185
多层玻璃系统的内部传热系数ht=5.405
9）<玻璃板块2>玻璃传热系数计算：
计算依据：
1/U=1/he+1/ht+1/hi玻璃的室外表面换热系数he：
23.0
玻璃的室内表面换热系数hi：
8.0多层玻璃系统的内部传热系数ht：
5.405
按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-1
1/U=1/he+1/ht+1/hi=1/23.0+1/5.405+1/8.0=0.353
<玻璃板块2>的传热系数Ug=2.833W/（m2.K）
五、整窗传热系数计算（Ut）：
1、整窗面积计算（At）：
At=ΣAg+ΣAf
窗框面积Af=0.643+0.091=0.734m2玻璃面积：
Ag=0.758+0.758=1.516m2
At=ΣAf+ΣAg=0.734+1.516=2.25
2、整窗传热系数计算（Ut）：
Ut=（ΣAg*Ug+ΣAf*Uf+Σlψ*ψ）/At
各玻璃块板的面积：
Ag（m2）
各玻璃块板的传热系数：
Ug（W/m2.K）
各窗框的面积：
Af（m2）各窗框的传热系数：
Uf（W/m2.K）
各玻璃块板与窗框相结合边缘的周长：
lψ（m）
各玻璃块板与窗框相结合边缘的传热系数：
ψ（W/m2.K）
Ut=（ΣAg*Ug+ΣAf*Uf+Σlψ*ψ）/At
=（0.643*3.906+0.091*4.026+0.758*2.833+0.758*2.833+3.734*0.06+3.734*0.06）
/2.25=3.387
该门窗整窗传热系数3.387<=该门窗的允许整窗传热系数=3.5。
该门窗的整窗传热性能满足要求。
六、太阳能透射比（gt）、遮阳系数（Sc）计算：
太阳能透射比是指：
通过门窗构件成为室内得热量的太阳辐射，与投射到门窗构件上的太阳辐射的比值。
成为室内得热量的太阳辐射部分包括：
直接的太阳能透射得热和被构件吸收的太阳辐射再经传热进入室内的得热。
1、窗框的太阳能透射比（gf）计算：
1）<边框>的太阳能透射比（gf）计算：
窗框表面太阳辐射吸收系数αf：
0.4
窗框的传热系数Uf：
3.906W/m2.K
窗框的外表面积Asurf：
0.888m2
窗框的外投影面积Af：
0.643m2
窗框的外表面换热系数hout：
19W/m2.K
gf=αf*Uf/（Asurf/Af*hout）=0.4*3.906/（0.888/0.643*19）=0.06
2）<扇中梃>的太阳能透射比（gf）计算：
窗框表面太阳辐射吸收系数αf：
0.4
窗框的传热系数Uf：
4.026W/m2.K
窗框的外表面积Asurf：
0.134m2
窗框的外投影面积Af：
0.091m2
窗框的外表面换热系数hout：
19W/m2.K
gf=αf*Uf/（Asurf/Af*hout）=0.4*4.026/（0.134/0.091*19）=0.058
2、太阳能总透射比（gt）计算：
各玻璃板块的面积：
agm2各玻璃板块的太阳能透射比：
gg
各窗框外表面投影面积：
afm2各窗框的太阳能透射比：
gf
gt=（ΣAf*gf+ΣAg*gg）/At=（0.643*0.06+0.091*0.058+0.758*0.45+0.758*0.45）
/2.25=0.323
3、整窗遮阳系数（Sc）计算：
整窗遮阳系数：
整窗太阳能总透射比与标准3mm厚透明玻璃的太阳能总透射比的比值。
0.87是：
标准3mm厚透明玻璃的太阳能总透射比理论值
Sd=gt/0.87=0.323/0.87=0.371
该门窗遮阳系数0.371<=该门窗的允许遮阳系数=0.55。
该门窗的遮阳性能满足要求。
七、可见光透射比（τt）计算：
标准光源透过门窗构件成为室内的人眼可见光与投射到门窗构件上的人眼可见光，采用人眼视见函数加权的比值。
各玻璃板块的面积：
Ag（m2）门窗总面积：
At（m2）玻璃可见光透射比：
τv
τt=（ΣAg*τv）/At=（0.758*0.38+0.758*0.38）/2.25=0.256
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