幕墙热工计算书DOC.docx
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幕墙热工计算书DOC
**************
幕墙设计
热工计算书
(3)夏季计算标准条件应为:
室内空气温度Tin=25C室外空气温度Tout=30C室内对流换热系数室外对流换热系数室内平均辐射温度室外平均辐射温度
2
hc,in=2.5W/(m.K)hc,out=16W/(m2.K)
Trm,in=Tn
Trm,out=Tout
(一)本计算概况:
气候分区:
夏热冬冷地区工程所在城市:
无锡
传热系数限值:
<2.10(W/(m2.K))
遮阳系数限值(东、南、西向/北向):
<0.40
(二)参考资料:
《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》
《民用建筑热工设计规范》
《公共建筑节能设计标准》
《公共建筑节能设计标准》
《居住建筑节能设计标准》
《建筑玻璃应用技术规程》
JGJ26-2010
JGJ/T134-2010GB50176-93GB50189-2005
DBJ01-621-2005
DBJ01-602-2004
JGJ113-2009
太阳辐射照度Is=500w/m
(4)计算传热系数应采用冬季计算标准条件,并取Is=0W/m2。
(5)计算遮阳系数、太阳能总透射比应采用夏季计算标准条件,并取
(6)抗结露性能计算的标准边界条件应为:
室内环境温度Tin=20C室外环境温度Tout=0C或Tout=-10C或Tout=-20C室内相对湿度RH=30%或RH=60%室外对流换热系数hc,out=20W/(m2.K)室外风速V=4m/s
(7)q
qin
a
I
计算框的太阳能总透射比gf应使用下列边界条件:
in=a•Is
通过框传向室内的净热流(w/m);框表面太阳辐射吸收系数;太阳辐射照度=500W/m2。
Tout=25C。
《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151-2008
《建筑门窗幕墙热工计算及分析系统(W-Energy3.0)》
(三)计算基本条件:
1.计算实际工程所用的建筑门窗和玻璃幕墙热工性能所采用的边界条件应符合相应的建筑设计或节能设计标准。
2.设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时,所采用的环境边界条件应统一采用规定的计算条件。
3.以下计算条件可供参考:
(1)
S(
D(
R(
(2)
4.设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时,门窗框或幕墙框与墙的连接界面应作为绝热边界条件处理。
5.《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005有关规定:
(1)各城市的建筑气候分区应按表4.2.1确定。
各种情况下都应选用下列光谱:
入):
标准太阳辐射光谱函数(ISO9845-1);入):
标准光源(CIED65,ISO10526;光谱函数;入):
视见函数(ISO/CIE10527)。
冬季计算标准条件应为:
室内空气温度Tin=20C室外空气温度Tout=-20C室内对流换热系数室外对流换热系数室内平均辐射温度室外平均辐射温度
2
hc,in=3.6W/(m.K)hc,out=16W/(m2.K)
Trm,in=Tin
Trm,out=T)ut
太阳辐射照度Is=300W/mi
气候分区
代表性城市
严寒地区A区
海伦、博克图、伊春、呼玛、海拉尔、满洲里、齐齐哈尔、富锦、哈尔滨、牡丹江、克拉玛依、佳木斯、安达
严寒地区B区
长春、乌鲁木齐、延吉、通辽、通化、四平、呼和浩特、1抚顺、大柴旦、沈阳、大同、本溪、阜新、哈密、鞍
山、张家口、
酒泉、伊宁、吐鲁番、西宁、银川、丹东
寒冷地区
兰州、太原、唐山、阿坝、喀什、北京、天津、大连、阳泉、
平凉、石家庄、德州、晋城、天水、西安、拉萨、康定、济南、青岛、安阳、郑州、洛阳、宝鸡、徐州
夏热冬冷地区
南京、蚌埠、盐城、南通、合肥、安庆、九江、武汉、黄石、岳阳、汉中、安康、上海、杭州、宁波、宜昌、长沙、南昌、株洲、零陵、赣州、韶关、桂林、重庆、达县、万州、涪陵、南充、宜宾、成都、贵阳、遵义、凯里、绵阳
表4.2.1-1主要城市所处气候分区
夏热冬暖地
区
福州、莆田、龙岩、梅州、兴宁、英德、河池、柳州、贺州、泉州、厦门、广州、深圳、湛江、汕头、海口、南宁、北海、梧州
(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表422-1、表
422-2、表422-3、表422-4、表422-5以及表422-6的规定,其中外墙的传热系数为包括结构性热桥在内的平均值Kmo
表422-1严寒地区A区围护结构传热系数限值
围护结构部位
体型系数<0.3传热系数K
W/(m2•K)
0.3<体型系数W0.4传热系数KW/(m2•K)
屋面
<0.35
<0.30
外墙(包括非透明幕墙)
<0.45
<0.40
底面接触室外空气的架空或外挑
楼板
<0.45
<0.40
非采暖房间与采暖房间的隔墙或楼板
<0.6
<0.6
单一朝向外窗(包括透明幕墙)
窗墙面积比W
0.2.
<3.0
<2.7
0.2<窗墙面积比W
0.3
<2.8
<2.5
0.3<窗墙面积比W
0.4
<2.5
<2.2
0.4<窗墙面积比W
0.5
<2.0
<1.7
0.5<窗墙面积比W
0.7
<1.7
<1.5
屋顶透明部分
<2.5
非采暖房间与采暖房间的隔墙或楼板
<0.8
<0.8
单一朝向外窗(包括透明幕
墙)
窗墙面积比W
0.2.
<3.2
<2.8
0.2<窗墙面积比W
0.3
<2.9
<2.5
0.3<窗墙面积比W
0.4
<2.6
<2.2
0.4<窗墙面积比W
0.5
<2.1
<1.8
0.5<窗墙面积比W
0.7
<1.8
<1.6
屋顶透明部分
<2.6
围护结构部位
体型系数W0.3传热系数K
w/(m•K)
0.3<体型系数W0.4传热系数KW/(m•K)
屋面
<0.45
<0.35
外墙(包括非透明幕墙)
<0.50
<0.45
底面接触室外空气的架空或外挑楼板
<0.50
<0.45
表422-2严寒地区B区围护结构传热系数限值
围护结构部位
体型系数W0.3传热系数K
W/(m•K)
0.3<体型系数W0.4传热系数K
W/(m•K)
屋面
<0.55
<0.45
外墙(包括非透明幕墙)
<0.60
<0.50
底面接触室外空气的架空或外挑楼板
<0.60
<0.50
非采暖空调房间与采暖空调房间的隔墙或楼板
<1.5
<1.5
外窗(包括透明幕墙)
传热系
数KW/^•
K)
遮阳系数
SC
(东、南、西
向/北向)
传热系
数K
W/^•K)
遮阳系数SC
(东、南、西向/北向)
单一朝向外窗(包括透明幕墙)
窗墙面积比W0.2
<3.5
——
<3.0
——
0.2<窗墙面积比W
0.3
<3.0
——
<2.5
——
0.3<窗墙面积比W
0.4
<2.7
<0.70/—
<2.3
<0.70/—
0.4<窗墙面积比W
0.5
<2.3
<0.60/—
<2.0
<0.60/—
0.5<窗墙面积比W
0.7
<2.0
<0.50/—
<1.8
<0.50/—
屋顶透明部分
<2.7
<0.50
<2.7
<0.50
注:
有外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数X外遮阳的遮阳系数;无外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数。
表422-3寒冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值
表422-4夏热冬冷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/(m•K)
屋面
<0.70
外墙(包括非透明幕墙)
<1.0
底面接触室外空气的架空或外挑楼板
<1.0
外窗(包括透明幕墙)
传热系数K
W/(m•K)
遮阳系数SC
(东、南、西向/北向)
单一朝向外窗
(包括透明幕
墙)
窗墙面积比W0.2
<4.7
——
0.2V窗墙面积比W
0.3
<3.5
<0.55/—
0.3V窗墙面积比W
0.4
<3.0
<0.50/0.60
0.4V窗墙面积比W
0.5
<2.8
<0.45/0.55
0.5V窗墙面积比W
0.7
<2.5
<0.40/0.50
屋顶透明部分
<3.0
<0.40
注:
有外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数X外遮阳的遮阳系数;无外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数。
表422-6不同气候区地面和地下室外墙热阻限值
气候分区
围护结构部位
热阻R(m2•K)/W
严寒地区A区
地面:
周边地面
非周边地面
>2.0
>1.8
采暖地下室外墙(与土壤接触的墙)
>2.0
严寒地区B区
地面:
周边地面
非周边地面
>2.0
>1.8
采暖地下室外墙(与土壤接触的墙)
>1.8
寒冷地区
地面:
周边地面
非周边地面
>1.5
采暖、空调地下室外墙(与土壤接触的墙)
>1.5
夏热冬冷地区
地面
>1.2
地下室外墙(与土壤接触的墙)
>1.2
夏热冬暖地区
地面
>1.0
地下室外墙(与土壤接触的墙)
>1.0
注:
周边地面系指距外墙内表面2米以内的地面;地面热阻系指建筑基础持力层以上各层材料的热阻之和;地下室外墙热阻系指土壤以内各层材料的热阻之和。
(3)外墙与屋面的热桥部位的内表面温度不应低于室内空气露点温度。
围护结构部位
传热系数KW/(m2•K)
屋面
<0.90
外墙(包括非透明幕墙)
<1.5
底面接触室外空气的架空或外挑楼板
<1.5
外窗(包括透明幕墙)
传热系数
K
W/(m•K)
遮阳系数SC
(东、南、西向/北向)
单一朝向外窗
(包括透明幕墙)
窗墙面积比W0.2
<6.5
——
0.2V窗墙面积比W0.3
<4.7
<0.50/0.60
0.3V窗墙面积比W0.4
<3.5
<0.45/0.55
0.4V窗墙面积比W0.5
<3.0
<0.40/0.50
0.5V窗墙面积比W0.7
<3.0
<0.35/0.45
屋顶透明部分
<3.5
<0.35
注:
有外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数X外遮阳的遮阳系数;无外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数。
表422-5夏热冬暖地区围护结构传热系数和遮阳系数限值
一、基本计算参数:
本计算为幕墙系统的热工性能计算。
1.幕墙计算单元的有关参数
总宽:
W=2238mm
总高:
H=1125mm
!
S-
高
-3}-
—”-i一•
fI
幕墙计算单兀的总面积:
At=W^H=2.5幕墙计算单元的玻璃总面积:
Ag=2.45m幕墙计算单元的框总面积:
Af=0.07m2幕墙计算单元的玻璃区域周长:
I5=6.600m二、幕墙计算单元的传热系数计算:
1.框的传热系数U
框的传热系数U:
窗框材料
窗框种类
U
[W/(m2•K)]
聚胺脂
带有金属加强筋
型材壁净厚度》5mm
2.8
PVC空体截面
从室内到室外为两腔结构,无金属加强筋
2.2
从室内到室外为两腔结构,带金属加强筋
2.7
从室内到室外为三腔结构,无金属加强筋
2.0
2=0
木窗框的U值是在水气含量在12%勺情况下获得,窗框厚度df的定义见图B.0.2-2,U的数值可以从图B.0.2-1中选取。
U
3.0
、
、
、
、
、
、
•
、
、
*
/
、
、
J
/
、
丄
1.0
150
in
S木1密度为700kg;/z=0,18W/(mK)
软木(密度为500kg///,=0J3W.''(rnK)
50100
窗框的厚度dfmrn
图B.0.2-1:
木窗框以及金属
金属-木
-木窗框的热传递与窗框厚度df的关系
内部=
窗框断面右边
■血►
4^2*
金属-木
[/|-K/、
4宀
卜纲彳
金属-木
外部=
窗框断面左边
可以通过输入数据,用二维有限单元法进行数字计算,算结果可以应用时,可以应用按以下方法得到窗框的传热系数。
本系统中给出的所有的数值全部是窗垂直安装的情况。
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取内表面换热系数hin=8.0W/(m2•K)和外表面换热系数hout=23W/(卅•K)。
(1)塑料窗框:
得到窗框的传热系数。
在没有详细的计
"i■*
、、、、、、、、yzfff
表B.0.2带有金属钢衬的塑料窗框的传热系数
(2)木窗框
不同窗户系统窗框厚度*的定义
窗户系统窗框厚度df的定义
图B.0.2-2:
不同
(3)金属窗框:
框的传热系数U的数值可以通过下列步骤计算获得:
1)金属窗框U的传热系数公式为:
Uf=Afi1
—+Rf+
hAd,iheAd,e
式中:
Ad.i,Ad,e,Af,i,Af,e窗各部件面积(m2),其定义如图3.2.2所示;
Afi=AtAg
RfAf,e
(JGJ/T151-2008B.0.2-1)
式中:
Zbj<0.2bf(JGJ/T151-2008B.0.2-3)
d——热断桥对应的铝合金截面之间的最小距离(mm);
bj热断桥j的宽度(mm);
bf窗框的宽度(mm)b
=max
1
L
扇(活动)T
框個定i
'\\
/州1x7
P
仏L
Al
%
内部
外部
图B.0.2-3带热断桥的金属窗框的传热系数值
fii-iW/UtCK)
图3.2.2窗各部件面积划分示意图hi――窗框的内表面换热系数[W/(m2-K)];
he窗框的外表面换热系数[W/(m2•K)];
R――窗框截面的热阻2)金属窗框截面的热阻
1
Rf=丄-0.17
Uf0
[当隔热条的导热系数为0.2〜0.3W/(m・K)](m2•K/W)。
Rf按下式计算:
(JGJ/T151-2008B.0.2-2)
没有隔热的金属框,使用
粗线中选取,图B.0.2-4、B.0.2-5为两种不同的隔热金属框截面类型示意。
图B.0.2-3中,带隔热条的金属窗框适用的条件是:
Uf0=5.9W/(m2•K);具有隔热的金属窗框,U。
的数值从图B.0.2-3中
bf一
•I
图B.0.2-4截面类型1(采用导热系数低于0.3W/(m・K)的隔热条)
没有断桥的金属窗框
0.02
图B.0.2-5截面类型2(采用导热系数低于0.2W/(m-K)的泡沫材料)图B.0.2-3中,采用泡沫材料隔热金属窗框的适用条件是:
Zbj<0.3bf(JGJ/T151-2008B.0.2-4)
其中:
d——热断桥对应的铝合金截面之间的最小距离(mm);
bj――热断桥j的宽度(mm);
bf窗框的宽度(mm)=
框的传热系数:
Uf=2.80W/(m2.K)
2.框与玻璃结合处的线传热系数书
窗框与玻璃结合处的线传热系数书:
窗框与玻璃结合处的线传热系数书,主要描述了在窗框、玻璃和间隔层之间交互作用下附加的热传递,线性热传递传热系数书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,可采用表B.0.3估算窗框与玻璃结合处的线传热系数书:
表B.0.3铝合金、钢(不包括不锈钢)中空玻璃的线传热系数书
窗框材料
双层或者三层
未镀膜
充气或者不充气中空玻璃
[W/m-K]
双层Low-E镀膜
三层米用两片Low-E镀膜充气或者不充气中空玻璃
(W/m-K)
木窗框和塑料窗
框
0.04
0.06
带热断桥的金属窗框
0.06
0.08
注:
这些值用来计算低辐射的中空玻璃窗,Lg=1.3W/(m2-K),以及更低传热系数的中空玻璃。
线传热系数书=0.02W/(m.k)
3.玻璃的传热系数Ug
玻璃传热系数计算方法
1.1基本公式
(1)一般原理
式中
本方法是以下列公式为计算基础的:
丄丄一_
Uhe
hht
(JGJ113-2009A.0.1-2)
he——玻璃的外表换热系数
2
[W/(m-K)];
hi――玻璃的内表换热系数[W/(m-K)];
.2
ht――多层玻璃系统导热系数[W/(m-K)]。
多层玻璃系统导热系数按下式计算:
1N1M
=送+送dM*
htS=3hsm=3
(JGJ113-2009A.0.2-1)
式中
hs――气体空隙的导热率[W/(m2-K)];
N——气体层的数量;
M材料层的数量;
dm――每一个材料层的厚度(m);
rm每一个材料层的热阻(m-K/V)。
气体间隙的导热率按下式计算:
hs=hg+hr
(JGJ113-2009A.0.2-2)
式中
如果Nu<1,则取1。
2
hr――辐射导热系数[W/(m•K)];
格拉斯霍夫准数由下式计算:
hg――气体的导热系数(包括传导和对流)[W/(m2-K)]。
Gr」81呼2
Tm"
(JGJ113-2009A.0.2-5)
(2)辐射导热系数hr
普兰特准数按下式计算:
式中
辐射导热系数hr由下式给出:
11
hr=4口(一+——1)fTm
(JGJ113-2009A.0.2-10
式中
口——斯蒂芬—波尔兹曼常数:
口=0.0000000567;
斬和S2――在间隙层中的玻璃界面平均绝对温度Tm下的校正发射率;
Tm――气体平均绝对温度(K)
Tm=273+T,T为摄氏温度「C)。
(3)气体导热系数hg
气体导热系数hg由下式给出:
hg
A
=Nu—
s
(JGJ113-2009A.0.2-3
式中
s――气体层的厚度(m);
A――气体导热率[W/(m•K)]。
Nu是努塞特准数,由下式给出:
Nu=AQPr)n
(JGJ113-2009A.0.2-4
式中
个常数;
Gr――格拉斯霍夫准数;
Pr――普兰特准数;
n幕指数。
Pr」C
A
(JGJ113-2009A.0.2-6)
at――气体间层两侧玻璃内表面的温度差(K);
P——气体密度(kg/m3);
卩一一气体的动态粘度[kg/(ms)];
c――气体的比热[J/(kg•K)]。
对于垂直空间,其中A=0.035,n=0.38;水平情况:
A=0.16,n=0.28;倾斜45度:
A=0.10,n=0.31
(JGJ113-2009A.0.2-4)。
本系统中取虫T=15K(JGJ113-2009A.0.3-3);采用垂直空间,取A=0.035,n=0.38。
本工程中,玻璃系统传热系数的计算过程选择玻璃类型:
中空玻璃计算模型如下所示:
玻璃采用:
6.000+12.000A+6.000中空玻璃
(1)、计算玻璃系统的总热阻Rsum
①第一块玻璃的热阻R计算过程
玻璃厚度:
6.000mm玻璃导热系数:
1.000W/(m.k)
玻璃校正发射率:
£1=0.100
Ri=diri(第一层玻璃的热阻)
=(6.000/1000)/1.000
2
=0.006m.K/W
②第一块玻璃与第二块玻璃之间的总热阻Fb计算过程
玻璃厚度:
6.000mm
玻璃导热系数:
1.000W/(m.k)
玻璃校正发射率:
£2=0.837
气体层厚度:
S=12.000mm
气体密度:
P=1.232kg/m3气体导热率:
入=2.496X10-2W/(m.k)气体比热:
c=1.008X103J/(kg.K)气体动态粘度:
卩=1.761X10-5kg/(m.s)气体名称:
空气
气体绝对温度:
Tn=283.000K
Pr=UXC/入
=1.761/100000X1.008X103/(2.496/100)
=0.711
Gr=9.81XS3XATXP7(TmXy2)
=9.81X(12.000/1000)3X15X(1.232)2/(283.000X(1.761X10-5)2)=4397.646
Nu=A(GXPr)n
=0.035X(0.711X4397.646)0.38
=0.745
因为Nv=1,所以M的取值为1
hg=NX入/s
=1.000X(2.496/100)/(12.000/1000)
=2.080
13
hr=4c(1/£1+1/£2-1)-Tm
=4X0.0000000567X(1/0.100+1/0.837-1)-1X283.0003
=0.504
hs=hg+hr=2.080+0.504=2.584
Ra=1/hs=1/2.584=0.387m2.K/W(第一层气体的热阻)
Rb=d2r2=(6.000/1000)/1.000=0.006m2.K/W(第二层玻璃的热阻)
R2=R+Fa+R
=0.006+0.387
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