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计算规程》JGJ/T151-2008相关计算和定义均按照ISO10077-1和ISO10077-2的方法进行计算和定义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/m24、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/m25、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.K8、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、幕墙截面的几何描述应根据框截面、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计算其传热系数及对应框和镶嵌面板接缝的线传热系数。11、幕墙在进行热工计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、幕墙基本信息地区类型:夏热冬冷地区所在城市:南京幕墙面积与墙面的面积比范围: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计算1、幕墙框料面积计算：(1)幕墙框料面积计算示意图如下：(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dmm1幕墙框料1穿条式隔热铝幕墙框料3144257.5(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)=42、幕墙框料的传热系数计算(Uf)：可以通过输入数据，用二维有限元法进行数字计算，得到幕墙框料的传热系数。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(幕墙框料宽)(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)幕墙框料传热系数计算：1)幕墙框料1传热系数计算：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计算：Rf=1/Uf0-0.17=1/3.588-0.17=0.109(m2K/W)1.3)幕墙框料1幕墙框料传热系数计算：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.kUf=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47.006三、幕墙框料与玻璃边缘结合处的线传热系数计算(ψ)：幕墙框料与玻璃边缘结合处的线传热系数(ψ)，主要描述了在幕墙框、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，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很小，计算时默认为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0.060.08没有热断桥的金属窗框00.02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普通玻璃普通玻璃400.06(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C1、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：10(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：0.8372)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.0.3Pr=μ*С/λ=0.00001711*1008/0.02416=0.7143)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.0.5Gr=9.81*S3*ΔT*ρ2/(Tm*μ2)=9.81*0.0123*15*1.2772/(283*0.000017112)=5004.9454)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：0.714A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；(幕墙按垂直空间计算)按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-6Nu=A*(Gr*Pr)n=0.035*(5004.945*0.714)0.38=0.784由于：Nu=11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.0.2-65)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.0.2-5hg=Nu*(λ/s)=1*(0.02416/0.012)=2.0136)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.0.2-4hr=4*σ*(1/ε1+1/ε2-1)-1*Tm3=4*5.67*10-8*(1/0.837+1/0.837-1)-1*2833=3.77)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.0.2-3hs=hg+hr=2.013+3.7=5.7138)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.0.2-21/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=5.4059)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.0.2-11/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、幕墙整体传热系数计算(Ut)：1、幕墙面积