幕墙热工计算书

**************幕墙设计热工计算书(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》 JGJ26 -2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ/T134-2010《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《建筑玻璃应用技术规程》JGJ 113-2009《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T 151-2008《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)各种情况下都应选用下列光谱：S(λ)：标准太阳辐射光谱函数（ISO 9845-1）；D(λ)：标准光源（CIE D65，ISO 10526）光谱函数；R(λ)：视见函数（ISO/CIE 10527）。

(2)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=3.6 W/(m2.K)室外对流换热系数 hc,out=16 W/(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 =300 W/m2(3)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=2.5 W/(m2.K)室外对流换热系数 hc,out=16 W/(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=500 W/m2(4)计算传热系数应采用冬季计算标准条件，并取Is= 0 W/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Tout=25 ℃。

(6)抗结露性能计算的标准边界条件应为：室内环境温度 Tin=20 ℃室外环境温度 Tout=0 ℃或 Tout=-10 ℃或 Tout=-20 ℃室内相对湿度 RH=30% 或 RH=60%室外对流换热系数 hc,out=20 W/(m2.K)室外风速 V=4 m/s(7)计算框的太阳能总透射比gf应使用下列边界条件：qin=α·Isqin通过框传向室内的净热流(W/m2)；α框表面太阳辐射吸收系数；Is太阳辐射照度 =500 W/m2。

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。

(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 4.2.2-1、表4.2.2-2、表4.2.2-3、表4.2.2-4、表4.2.2-5以及表4.2.2-6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K m 。

表4.2.2-1 严寒地区A 区围护结构传热系数限值表4.2.2-2 严寒地区B 区围护结构传热系数限值表4.2.2-3 寒冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值-表4.2.2-4 夏热冬冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值表4.2.2-5 夏热冬暖地区围护结构传热系数和遮阳系数限值表4.2.2-6 不同气候区地面和地下室外墙热阻限值(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。

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=2238 mm 总高： H=1125 mm幕墙计算单元的总面积： At=W×H=2.5 m2幕墙计算单元的玻璃总面积： Ag=2.45 m2幕墙计算单元的框总面积： Af=0.07 m2幕墙计算单元的玻璃区域周长： lψ=6.600 m二、幕墙计算单元的传热系数计算：1.框的传热系数Uf框的传热系数Uf：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=8.0W/(m2·K)和外表面换热系数h out=23 W/(m2·K)。

(1) 塑料窗框：表B.0.2 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B.0.2-2，U f的数值可以从图B.0.2-1中选取。

图B.0.2-1:木窗框以及金属-木窗框的热传递与窗框厚度d f的关系图B.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步骤计算获得：1）金属窗框U f 的传热系数公式为：ed e ef f i d i i f f A h R A h U ,,,,1++= （JGJ/T 151-2008 B.0.2-1）式中：A d.i , A d,e , A f,i , A f,e ——窗各部件面积(m 2)，其定义如图3.2.2所示；图3.2.2 窗各部件面积划分示意图h i ——窗框的内表面换热系数[W/(m 2·K )]； h e ——窗框的外表面换热系数[W/(m 2·K )]；R f ——窗框截面的热阻[当隔热条的导热系数为0.2～0.3W/(m·K ) ] (m 2·K/W )。

2）金属窗框截面的热阻R f 按下式计算： 17.01-=f f U R （JGJ/T 151-2008 B.0.2-2） 没有隔热的金属框，使用U f0 =5.9 W/(m 2·K)；具有隔热的金属窗框，U f0的数值从图B.0.2-3中粗线中选取，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：f jjb b2.0≤∑ （JGJ/T 151-2008 B.0.2-3）式中：d ——热断桥对应的铝合金截面之间的最小距离(mm)；b j ——热断桥j 的宽度(mm)； b f ——窗框的宽度(mm)。

图B.0.2-3 带热断桥的金属窗框的传热系数值图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）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：f jjb b3.0≤∑ （JGJ/T 151-2008 B.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)；b j ——热断桥j 的宽度 (mm); b f ——窗框的宽度(mm)。

框的传热系数: U f =2.80 W/(m 2.K) 2.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B.0.3估算窗框与玻璃结合处的线传热系数ψ：注：这些值用来计算低辐射的中空玻璃窗，U g=1.3W/(m 2·K)，以及更低传热系数的中空玻璃。

线传热系数ψ=0.02 W/(m.k) 3.玻璃的传热系数U g玻璃传热系数计算方法1.1基本公式 (1)一般原理本方法是以下列公式为计算基础的：ti e h h h U 1111++= （JGJ 113-2009 A.0.1-2） 式中e h ——玻璃的外表换热系数[W/(m 2·K )]；i h ——玻璃的内表换热系数[W/(m 2·K )]；t h ——多层玻璃系统导热系数[W/(m 2·K )]。

多层玻璃系统导热系数按下式计算：m Mm M Ns s t r d h h ∑∑==+=1111 （JGJ 113-2009 A.0.2-1）式中s h ——气体空隙的导热率[W/(m 2·K )]；N ——气体层的数量； M ——材料层的数量；m d ——每一个材料层的厚度(m)；m r ——每一个材料层的热阻(m·K/W )。

气体间隙的导热率按下式计算：r g s h h h += （JGJ 113-2009 A.0.2-2）式中r h ——辐射导热系数[W/(m 2·K )]；g h ——气体的导热系数(包括传导和对流) [W/(m 2·K )]。

(2)辐射导热系数r h辐射导热系数r h 由下式给出： 3121)111(4m r T h ⨯-+=-εεσ （JGJ 113-2009 A.0.2-10）式中σ——斯蒂芬－波尔兹曼常数：σ=0.0000000567；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；m T ——气体平均绝对温度(K) ，m T =273+T ，T 为摄氏温度(℃)。

(3)气体导热系数g h气体导热系数g h 由下式给出： sN h ug λ= （JGJ 113-2009 A.0.2-3）式中s ——气体层的厚度(m)； λ——气体导热率[W/(m ·K)]。

u N 是努塞特准数，由下式给出：n r r u P G A N )(⨯= （JGJ 113-2009 A.0.2-4） 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：22381.9μρm r T T s G ∆= （JGJ 113-2009 A.0.2-5）普兰特准数按下式计算： λμcP r =（JGJ 113-2009 A.0.2-6） 式中T ∆——气体间层两侧玻璃内表面的温度差(K)；ρ——气体密度(3/m kg )；μ——气体的动态粘度[)/(s m kg ⋅]；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（JGJ 113-2009 A.0.2-4）。