建筑幕墙热工性能估算报告.docx

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建筑幕墙热工性能估算报告

建筑幕墙热工性能估算报告

I、设计依据：

«民用建筑节能设计标准〔采暖居住建筑部分〕»JGJ26-95

«夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准»JGJ134-2001

«夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准»JGJ75-2003

«民用建筑热功设计规范»GB50176-93

«公共建筑节能设计标准»GB50189-2005

«建筑玻璃应用技术规程»JGJ113-2003

«建筑门窗玻璃幕墙热工运算规程»JGJ/T151-2020

相关运算和定义均按照ISO10077-1和ISO10077-2的方法进行运算和定义

II、运算差不多条件：

1、设计或评判建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工性能时，应统一采纳本规程规定的标准运算条件进行运算。

2、在进行实际工程设计时，门窗、玻璃幕墙热工性能运算所采纳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、冬季运算标准条件应为：

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、夏季运算标准条件应为：

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、传热系数运算应采纳冬季运算标准条件，并取Is=0W/m2。

运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），周边框邻近的边缘（65mm内）的室外对流换热系数hc,out应取12W/（m2.k）

6、遮阳系数、太阳能总透射比运算应采纳夏季运算标准条件。

7、结露性能评判与运算的标准运算条件应为：

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、运算框的太阳能总透射比gf应使用以下边界条件

qin=α*Is

α：

框表面太阳辐射吸取系数

Is：

太阳辐射照度

qin：

通过框传向室内的净热流〔W/m2〕

9、运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、幕墙截面的几何描述

应依照框截面、镶嵌板类型的不同将幕墙框节点进行分类，不同种类的框截面节点均应运算其传热系数及对应框和镶嵌面板接缝的线传热系数。

11、幕墙在进行热工运算时应进行如下面积划分：

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较大值，简称〝框面积〞；

玻璃投影面积Ag（或其他镶嵌板的投影面积Ap）：

指室内、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〞）

幕墙总投影面积At：

指框面积Af与幕墙玻璃面积Ag（或其他镶嵌板的面积Ap）之和，简称〝幕墙面积〞。

12、幕墙玻璃（或其他镶嵌板）和框结合的线传热系数对应的边缘长度Lψ为框与面板的接缝长度，并应取室内、外接缝长度的较大值。

13、当所用的玻璃为单层玻璃，由于没有空气层的阻碍，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形。

传热系数的数值包括了外框面积的阻碍。

运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、幕墙差不多信息

地区类型:

夏热冬冷地区

所在都市:

南京

幕墙面积与墙面的面积比范畴:

窗墙面积比≤0.2

幕墙朝向:

东、南、西向

幕墙型材厂家:

伟业铝材

幕墙系列:

120

幕墙类型:

半隐框玻璃幕墙

幕墙分格尺寸:

分格宽度W（mm）:

950

分格高度H（mm）:

800

二、幕墙框传热系数Uf运算

1、幕墙框料面积运算：

（1）幕墙框料面积运算示意图如下：

（2）该幕墙的窗料由以下截面组成：

序号

幕墙框料名称

幕墙框料类型

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

幕墙框料1

穿条式隔热铝幕墙框料

3

14

4

25

7.5

（4）幕墙框料室内总投影面积Afi（m2）

ΣAfi=3

=3

（5）幕墙框料室外总投影面积Afe（m2）

ΣAfe=4

=4

（6）幕墙框料总面积Af（m2）

Af=max（ΣAfi,ΣAfe）

=max（3,4）

=4

2、幕墙框料的传热系数运算（Uf）：

能够通过输入数据，用二维有限元法进行数字运算，得到幕墙框料的传热系数。

在没有详细的运算结果能够应用时，能够按以下方法得到窗的传热系数：

幕墙框料类型：

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）采纳导热系数<=0.3（w/m.k）的隔热条

2）隔热条总宽度b1+b2+b3+b4<=0.2*bf（幕墙框料宽）

（2）穿条式隔热的铝合金框的Uf0数值，依照〝相对应金属框之间的最小距离d（mm）〞，从以下图的粗线中选取：

（3）幕墙框料传热系数运算：

1）<幕墙框料1>传热系数运算：

1.1）<幕墙框料1>隔热条相对应的金属框之间的最小距离d=7.5（mm）

从上图中查出Uf0=3.588（W/m2.K）

1.2）<幕墙框料1>幕墙框料热阻Rf运算：

Rf=1/Uf0-0.17

=1/3.588-0.17

=0.109（m2K/W）

1.3）<幕墙框料1>幕墙框料传热系数运算：

幕墙框料的室内投影面积：

Af,i=3（平方米）

幕墙框料的室内表面面积：

Ad,i=14（平方米）

幕墙框料的室外投影面积：

Af,e=4（平方米）

幕墙框料的室外表面面积：

Ad,e=25（平方米）

幕墙框料热阻：

Rf=0.109m2.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/（3/（8*14）+0.109+4/（23*25））

=7.006（W/m2.K）

幕墙各框料传热系数列表：

序号

幕墙框料名称

幕墙框料类型

幕墙框料投影面积Af（m2）

该类型材的传热系数Uf（W/（m2.K））

1

幕墙框料1

穿条式隔热铝幕墙框料

4

7.006

三、幕墙框料与玻璃边缘结合处的线传热系数运算（ψ）：

幕墙框料与玻璃边缘结合处的线传热系数（ψ），要紧描述了在幕墙框、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，要紧受间隔层材料传导率的阻碍。

在没有精确运算的情形下，可采纳下表数据，来估算幕墙框料与玻璃结合处的线传导系数ψ。

幕墙框料与单层玻璃边缘结合处的线传热系数专门小，运算时默认为0。

各类幕墙框料、中空玻璃的线传热系数

幕墙框料材料

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

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：

这些数据用来运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

幕墙框料类型

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

隔热铝合金幕墙框料

双层玻璃

一般玻璃

一般玻璃

40

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）运算：

按照«建筑玻璃应用技术规程»JGJ113-2003附录C

1、<玻璃板块1>的传热系数运算：

1）<玻璃板块1>差不多信息：

玻璃板块面积：

10（m2）：

玻璃板块类型：

双层玻璃

第一层玻璃种类：

一般玻璃

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：

一般玻璃

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运算：

运算依据：

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运算：

运算依据：

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运算：

运算依据：

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；

（幕墙按垂直空间运算）

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

因此，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运算：

运算依据：

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运算：

运算依据：

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：

0.837

ε2：

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运算：

运算依据：

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运算：

运算依据：

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>玻璃传热系数运算：

运算依据：

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）

五、幕墙整体传热系数运算（Ut）：

1、幕墙面积运算（At）：

At=ΣAg+ΣAf

幕墙框料面积Af=4m2

玻璃面积：

Ag=10m2

At=ΣAf+ΣAg

=4+10

=14

2、幕墙整体传热系数运算（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）

各幕墙框料的面积：

Af（m2）

各幕墙框料的传热系数：

Uf（W/m2.K）

各玻璃块板与幕墙框料相结合边缘的周长：

lψ（m）

各玻璃块板与幕墙框料相结合边缘的传热系数：

ψ（W/m2.K）

Ut=（ΣAg*Ug+ΣAf*Uf+Σlψ*ψ）/At

=（4*7.006

+10*2.833

+40*0.06）/14

=4.197

该幕墙整体传热系数4.197<=该幕墙的承诺的整体传热系数=4.7。

该幕墙的整体传热性能满足要求。

六、太阳能透射比（gt）、遮阳系数（Sc）运算：

太阳能透射比是指：

通过幕墙构件成为室内得热量的太阳辐射，与投射到幕墙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：

直截了当的太阳能透射得热和被构件吸取的太阳辐射再经传热进入室内的得热。

1、幕墙框的太阳能透射比（gf）运算：

1）<幕墙框料1>的太阳能透射比（gf）运算：

幕墙框料表面太阳辐射吸取系数αf：

0.4

幕墙框料的传热系数Uf：

7.006W/m2.K

幕墙框料的外表面积Asurf：

25m2

幕墙框料的外投影面积Af：

4m2

幕墙框料的外表面换热系数hout：

19W/m2.K

gf=αf*Uf/（Asurf/Af*hout）

=0.4*7.006/（25/4*19）

=0.024

2、太阳能总透射比（gt）运算：

各玻璃板块的面积：

agm2

各玻璃板块的太阳能透射比：

gg

各幕墙框料外表面投影面积：

afm2

各幕墙框料的太阳能透射比：

gf

gt=（ΣAf*gf+ΣAg*gg）/At

=（4*0.024

+10*0.75）/14

=0.543

3、幕墙整体遮阳系数（Sc）运算：

幕墙整体遮阳系数：

幕墙整体太阳能总透射比与标准3mm厚透亮玻璃的太阳能总透射比的比值。

0.87是：

标准3mm厚透亮玻璃的太阳能总透射比理论值

Sd=gt/0.87

=0.543/0.87

=0.624

七、可见光透射比（τt）运算：

标准光源透过幕墙构件成为室内的人眼可见光与投射到幕墙构件上的人眼可见光，采纳人眼视见函数加权的比值。

各玻璃板块的面积：

Ag（m2）

幕墙总面积：

At（m2）

玻璃可见光透射比：

τv

τt=（ΣAg*τv）/At

=（10*0.71）/14

=0.507

八、结露运算：

标准运算条件：

室内环境温度Tin=20℃

室外环境温度Tout=0℃,-10℃,-20℃

室内环境湿度：

RH=30%、60%

室外对流换热系数：

20W/（m2.k）

1、室内空气的饱和水蒸汽压（Es）运算：

空气温度为0℃时的饱和水蒸汽压E0为：

6.11HPa

室内环境温度t为：

20℃

当t>0℃时，a、b参数分别取：

a=7.5，b=237.3

Es=E0*10（a*t/（b+t））

=6.11*10（7.5*20/（237.3+20））

=23.389

2、在相对湿度f=0.3下，空气的水蒸汽压（e）的运算：

空气相对湿度f为：

0.3

室内空气的饱和水蒸汽压（Es）：

23.389

e=f*Es

=0.3*23.389

=7.017

3、空气结露点温度（Td）运算：

在相对湿度f=0.3下，空气的水蒸汽压e：

7.017

室内空气的水蒸汽压（E）：

7.017

当t>0℃时，a、b参数分别取：

a=7.5，b=237.3

Td=b/（a/lg（e/6.11）-1）

注意：

lg（e/6.11）为以10为底的自然对数

=237.3/（7.5/lg（7.017/6.11）-1）

=1.917

4、室内玻璃表面温度（Tpj）运算：

1）玻璃板块：

<玻璃板块1>的室内表面温度（Tpj）运算：

室内环境温度Tin：

20

室外环境温度Tout：

-10

玻璃传热系数Ug：

2.833

玻璃室内表面换热系数hbi：

8

Tpj=Tin-（Tin-Tout）*Ug/hbi

=20-（20+10）*2.833/8

=9.376

空气结露点温度1.917℃<=该玻璃板块的玻璃表面温度Tpj==9.376℃。

该玻璃板块不结露。