热工性能计算书

建筑门窗热工性能计算书
－泗泾颐景园铝合金门窗工程
参考资料:
《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
《民用建筑热工设计规范》GB50176-93
《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
《公共建筑节能设计标准》DBJ 01-621-2005
《居住建筑节能设计标准》DBJ 01-602-2004
《BKCADPM集成系统(BKCADPM2006版)》
一、基本计算参数：
本计算为门窗的热工性能计算。

1.门窗计算单元的有关参数
总宽： W=1800mm
总高： H=1800mm
门窗的总面积： A t=W×H=3.24 m2
门窗玻璃总面积： A g=2.61 m2
门窗框总面积： A f=0.63 m2
玻璃区域周长： lψ= 13 m
二、门窗的传热系数计算：
1.门窗框的传热系数U f
框的传热系数U f：
可以通过输入数据，用二维有限单元法进行数字计算，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h in =8.0 W/m 2·K 和外表面换热系数h out =23 W/m 2·K 。

(1) 塑料窗框：
表E.0.2-1 带有金属钢衬的塑料窗框的传热系数
(2) 木窗框
木窗框的U f 值是在水气含量在12%的情况下获得，窗框厚度d f 的定义见图E.0.2-2。

U f
的数值可以从图E.0.2-1中选取。

图E.0.2-1:木窗框以及金属-木窗框的热传递与窗框厚度d f 的关系
窗框材料 窗框种类
U f (W/m 2·K) 聚胺脂 带有金属加强筋 净厚度≥5mm
2.8 PVC 腔体截面 从室内到室外为两腔结构 2.2 从室内到室外为三腔结构
2.0
图E.0.2-2:不同窗户系统窗框厚度d f的定义(3) 金属窗框：
框的传热系数U f的数值可以通过下列程序获得：
a)对没有热断桥的金属框，使用U f0 =5.9 W/(m2·K)；
b)对具有断桥的金属框，U f0的数值从图E.0.2-3中粗线中选取；
图E.0.2-3 带热断桥的金属窗框的传热系数值
金属窗框R f的热阻通过下式获得：
17
.0
1
-
=
f
f U
R（E.0.2-1）
金属窗框U f的传热系数公式为：
e
d
e
e
f
f
i
d
i
i
f
f
A
h
A
R
A
h
A
U
,
,
,
,
1
+
+
=（E.0.2-2）
图E.0.2-4 截面类型1（采用导热系数低于0.3W/m.K的隔热条）
式中：A d.i, A d,e, A f,i, A f,e——窗各部件面积，m2；其定义如图E.0.2-5所示。

图E.0.2-5 窗各部件面积划分示意图
h i——窗框的内表面换热系数，W/m2K；
h e——窗框的外表面换热系数，W/m2K；
R f——窗框截面的热阻（隔热条的导热系数为0.2～0.3W/m.K），m2K/W。

d——热断桥对应的铝合金截面之间的最小距离；
b j——热断桥j的宽度；
b f——窗框的宽度（∑≤
j f
j b
b2.0）。

图E.0.2-6 截面类型2（采用导热系数低于0.2W/m.K的泡沫材料）其中：d——热断桥对应的铝合金截面之间的最小距离；
b j——热断桥的宽度j;
b f——窗框的宽度（∑≤
j f
j b
b3.0）。

所以， 55系列断桥平开窗的d = 10mm
从图E.0.2-3中粗线中选取
门窗框的传热系数: U f=3.38W/m2.K
2.门窗框与玻璃结合处的线传热系数ψ
窗框与玻璃结合处的线传热系数ψ：
窗框与玻璃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附加的热传递，线性热传递传热系数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，可采用表E.0.3估算窗框与玻璃结合处的线传热系数ψ：
窗框材料双层或者三层
未镀膜
充气或者不充气中空玻璃
ψ ( W/m.K)
双层Low-E镀膜
三层采用两片Low-E镀膜
充气或者不充气中空玻璃
ψ ( 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
没有断桥的金属窗框0 0.02
注：这些值用来计算低辐射的中空玻璃窗，U g=1.3W/(m2.K)，以及更低传热系数的中空玻璃。

线传热系数ψ=0.08W/m.K
3.玻璃的传热系数U g
选择玻璃类型：单中空玻璃
玻璃采用Low-E 玻璃。

玻璃采用5.0+12.0A+5.0中空玻璃
玻璃内表面换热系数取为8W/m 2
.K
玻璃外表面换热系数取为23W/m 2
.K
玻璃传热系数计算方法
1.1基本公式
1. 1一般原理
本方法是以下列公式为计算基础的：
t
i e h h h U 1111++= （1）
式中e h ——玻璃的外表换热系数；
i h ——玻璃的内表换热系数；
t h ——多层玻璃系统导热系数；
多层玻璃系统导热系数按下式计算：
m M
m M N
s s t r d h h ∑∑==+=1
111 （2）
式中s h ——气体空隙的导热率；
N ——空气层的数量；
M ——材料层的数量；
m d ——每一个材料层的厚度；
m r ——每一个材料层的热阻；
空气间隙的导热率按下式计算： r g s h h h += （3）
式中
r h ——辐射导热系数；
g h ——气体的导热系数(包括传导和对流)。

1．2辐射导热系数r h
辐射导热系数
r h 由下式给出：
3
12
1
)11
1
(4m
r
T h ⨯-+
=-εεσ （4）
式中
ε
——斯蒂芬－波尔兹曼常数：
1ε和2ε——在间隙层中的玻璃界面平均绝对温度m T 下的校正发射率。

1．3气体导热系数g h
气体导热系数
g h 由下式给出：
s N h u
g λ
= （5）
式中s ——气体层的厚度，m ；
λ——气体导热率，W/(mK)；
u N 是努塞特准数，由下式给出：
n
r
r u P G A N )(⨯= （6） 式中
A ——一个常数；
r G ——格拉斯霍夫准数；
r P ——普兰特准数；
n ——幂指数。

如果
1≤u N ，则取1。

格拉斯霍夫准数由下式计算：
2
2
381.9μm r
T Tp s G ∆= （7）
普兰特准数按下式计算：
λμc
P r
= （8）
式中 T ∆——玻璃两侧的温度差，K ；
P ——气体密度，
3/m kg ；
μ——气体的动态粘度，)/(ms kg ；
c ——气体的比热，J/(kgK), m T ——气体平均温度，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.
所以，玻璃传热系数U g =1.8W/m 2
.K
4.门窗计算单元的总传热系数U t 的计算 U t =(ΣA g ·U g +ΣA f ·U f +Σl ψ·ψ)/A t
=(2.61×1.8+0.63×3.38+13×0.08)/3.24
=2.43W/m 2
.K
计算传热系数小于设计要求 2.8 W/m 2
.K ，仍能满足设计要求。