平均传热系数计算方法的修订

（m· K）]； lj —— 单元墙体第j个结构性热桥的计算长度（m）； A —— 单元墙体的面积（m2）。
ψj ——
单元墙体上的第j个结构性热桥的线传热系数 [ W/

•
Q
2D
KA(tn te ) Q KC l (tn te ) l (t n te )
2D
式中：A —— 以热桥为一边的某一块矩形墙体的面积（m2）； l —— 热桥的长度（m），计算Ψ时通常取1 m； C —— 该块矩形另一条边的长度（m），即A =l ∙ C，一般情况 下 C≥ 1 m； Q2D —— 流过该块墙体的热流（W），上角标2D表示二维传热； K —— 墙体主断面的传热系数 [ W/（m2· K）]； tn —— 墙体室内侧的空气温度（K）； te —— 墙体室外侧的空气温度（K）。
热流流出侧 Q出 L出 K出 27.666 3.32 -0.42 27.858 3.34 -0.42 25.237 3.32 -0.38 25.237 3.12 -0.38 22.109 3.32 -0.33 21.574 3.28 -0.33 20.094 3.32 -0.3 19.081 3.24 -0.29 18.7 3.32 -0.28 3.2
• ―线传热系数（Ψ）”的概念
– ISO 10211-2:2001 Thermal bridges in building construction -- Calculation of heat flows and surface temperatures -- Part 2: Linear thermal bridges [S] – 单位温差下，通过单位长度热桥节点所增加的 热流 [W/(m· K)] – Ψ值的大小，直观地反映了某种热桥对主体传 热系数的影响程度
200mm
Ψ＝-0.03 Q＝4.29 B＝1.3 Ψ＝0.01 Q＝4.29 B＝1.1 200mm
C＝b1
d1
B＝b1+d1
Ψ＝-0.05 Q＝12.067 B＝1.16
Ψ＝-0.02 Q＝12.067 B＝1.1
Ψ＝-0.06 Q＝12.384 B＝1.2
Ψ＝-0.00 Q＝12.384 B＝1.1
Q计 17.147 17.347 16.25 16.25 15.145 14.606 14.41 13.389 13.899
Ψ 计算 L计 K主 0.6 0.65 0.6 0.656 0.6 0.564 0.6 0.564 0.6 0.44 0.6 0.44 0.6 0.361 0.6 0.361 0.6 0.305
节点1 Ψ Q 节点2 Ψ Q
0 0.24 74.602 0.01 13.583
-10 0.24 111.950 0.01 20.388
-20 0.25 149.527 0.01 27.192
-30 0.25 186.881 0.01 33.997
Ψ的计算
公式（B.0.4） 中的C应取结构部 分的尺寸。
b2 d2
d1
d1、d2
C＝b1+d1
60mm
Ψ＝-0.05 Q＝12.067 B＝1.16 Ψ＝-0.02 Q＝12.067 B＝1.1 60mm
100mm
Ψ＝-0.04 Q＝7.883 B＝1.2 Ψ＝-0.00 Q＝7.883 B＝1.1 100mm
150mm
Ψ＝-0.03 Q＝5.537 B＝1.25 Ψ＝0.00 Q＝5.537 B＝1.1 120mm
– 优点：与标准图衔接，便于建筑设计应用 – 缺点：无法适应不断更新的构造做法
方法1
方法2
方法3
方法4
计算依据
标准规定的Km计算 标准规定的Ψ和Km计 公式， 算公式， 不同节点构造Ψ值图 二维传热计算软件 表 可以解决任意热桥 计算问题
需要完成所有计算 过程，工作量最 大 特殊的、要求高的 少量工程
– 优点：可以解决任意热桥计算问题 – 缺点：Ψ值的计算，仍然要通过人工建模的方 式完成，花费时间、精力。
解决途径2
• 对结构性热桥按照出现的位置进行了分类， 并分别对各种保温形式下常用的节点构造， 当取不同结构材料和保温层厚度时的Ψ值进 行了计算，编制成表。 • 按构造查表，代入公式B.0.1计算Km值
Ψ 0.46 0.473 0.474 0.474 0.49 0.466 0.5 0.453 0.51
-17.435 1.3 -0.67 17.236
-0.37 12.423 0.6 0.305 0.438
Ψ的计算
阳台、挑板部 位的热流应当直接 统计从构件根部流 出的全部热流
外 内 外 内
方法1 ×
关键问题
• 通过热桥部位热流的计算
– 开发了二维传热的计算软件PTemp。
• • • • 计算模型采用图形化方式输入 二维传热计算 结果以图形或文字的方式输出 可进行节点结露验算，以图形方式输出节点中低于 露点温度的区域
解决途径1
• 通过公式B.0.1、B.0.4，二维传热软件 PTemp ，计算Ψ和Km。
K m : 外墙平均传热系数[W /( m 2 K )]；
K B1 KP
K p : 外墙主体部位的传热系数[W /( m 2 K )]； K Bi : 外墙周边第i个热桥部位的传热系数[W /( m 2 K )]； FP : 外墙主体部位的面积(m 2 )； FBi : 外墙周边第i个热桥部位的面积(m 2 )；
Ψ的计算
• 节点构造简化的基本原则
– 计算简图中应当包括主要的结构层和保温层 – 与热流垂直方向的粉刷层、防水层等厚度小、 热阻低的构造层可以省略 – 与热流平行方向，特别是穿透保温层且热阻低 的构造必须反映在模型中 – 计算模型各部位的尺寸与设计一致
Ψ的计算
室内外空气温差对Ψ值影响不大
室外空气 计算温度
Ψ
0.31
Ψ
0.73
新计算方法的运用
Km的计算
• 确定建筑中存在的热桥部位 • 按B.0.4式计算出每种热桥的线传热系数（Ψ ） • 按标准B.0.1式计算墙体的平均传热系数（Km）
– 整栋建筑外墙平均传热系数的计算可以参照上述方法 进行计算，此时，公式中外墙的面积A是建筑全部外墙 的面积，而热桥线传热系数与热桥长度乘积的和，应 当包括建筑中全部的热桥在内。 – 当建筑各面外墙主体部位传热系数不一致时，标准 B.0.9条规定，可以先计算各个不同单元墙的平均传热 系数，然后再按照面积加权的原则，计算整栋建筑的 平均传热系数。
标准给出的Km简化 计算公式， 修正系数φ值表
标准图集 墙体平均传热系数计 算软件 与标准图衔接，便于 建筑设计应用
无法适应不断更新的 构造做法
优点
避免重复计算相同构 快速、简便 造的Ψ值
仍然需要手工计算 K m值
缺点
适应性差
使用范围
要求较高、凸出节点 设计的工程
只能适用于构造相同 工程，或用于方 一般性工程设计 案、初步设计中
200 D
外
200 D
外
内
D Ψ 50 0.43 60 0.44 80 0.47 100 0.48 120 0.50 D Ψ 50 0.10 60 0.10
内
80 0.11 100 0.12 120 0.13 D Ψ 50 0.61 60 0.63
内
80 0.66 100 0.68 120 0.70
方法2 √
Байду номын сангаас
D 前Ψ 后Ψ
50 0.28 0.60
60 0.30 0.60
80 0.31 0.56
100 0.33 0.56
120 0.33 0.53
D Ψ Ψ
50 0.10 0.22
– 优点：避免重复计算相同构造的Ψ值 – 缺点：仍然需要手工计算Km值 ；构造数量有限
解决途径3
• 标准引入“外墙主断面传热系数的修正系 数φ‖ ，选择最常用构造，按照保温形式、 外窗类型等，计算出热桥有与无两种情况 下墙体传热系数的比值，即为修正系数φ ， 见表B.0.11，Km＝φ· K
– 优点：快速、简便，一般性工程均可采用 – 缺点：适应性差，建筑节点构造需要与条文说 明中给出的做法一致或接近，且建筑的规定性 指标符合标准要求
0.40
0.35 0.30 0.25
1.2
1.3 1.3 1.4
1.3
1.4 1.4 1.5
解决途径4
• 出版了相关标准图集，采用图集构造做法，并且 规定性指标符合规范要求的建筑可以直接选取需 要的保温层厚度。 • 开发出了墙体平均传热系数的辅助计算软件，软 件中包含了图集中常用的节点构造的Ψ 值。当规 定性指标不满足规范要求时，只需输入建筑的基 本信息，挑选好不同部位采用的节点构造，即可 直接计算Km值。
外墙传热系数 限值Km
外保温 普通窗 凸窗
0.70 0.65
0.60 0.55 0.50 0.45
1.1 1.1
1.1 1.2 1.2 1.2
1.2 1.2
1.3 1.3 1.3 1.3
Km＝φ· K
（B.0.11）
式中：Km ——外墙平均传热系数 [W/(m2· K)]。 K ——外墙主断面传热系数 [W/(m2· K)]。 φ ——外墙主断面传热系数的 修正系数
计算方法详解
Ψ的计算
• 计算条件
– 室外侧空气温度：te按照《民 第三类边界条件 用建筑热工设计规范》附表 α=23W/(㎡ . K) e 3.1中Ⅰ型围护结构的室外计 算温度采用 第二类边界条件 te – 室内侧空气温度：18℃ q=0 W/㎡ – 内表面对流换热系数：8.7 W/m2· K ti – 外表面对流换热系数：23 W/m2· K – 节点室内外表面边界均为第三 第三类边界条件 . α=8.7W/(㎡ K) i 类边界条件 – 构件延伸段的端头为绝热边界
保温层厚度60
保温层厚度120
280
保温层 建模方法 厚度 50 60 80 100 120 不变厚度 变厚度 不变厚度 变厚度 不变厚度 变厚度 不变厚度 变厚度 不变厚度 变厚度
热流流入侧 Q入 L入 K入 -27.675 1.3 -1.06 -28.044 1.3 -1.08 -25.426 1.3 -0.98 -25.426 1.3 -0.98 -22.119 1.3 -0.85 -21.766 1.3 -0.84 -20.103 1.3 -0.77 -19.276 1.3 -0.74 -18.709 1.3 -0.72
外
200 D
30
外
200 D
30
外
200 D
内
D Ψ 50 0.09 60 0.10 80 0.10 100 0.11 120 0.11 D Ψ 50 0.13 60 0.14
内
80 0.14 100 0.15 120 0.16 D Ψ 50 0.67 60 0.68
内
80 0.70 100 0.71 120 0.72
典型的结构性热桥
外保温构造中的热桥部位
外墙阳角
外墙阴角
内外墙交接
门窗口
楼板
阳台
檐口
Ψ的特点
• 热桥部位的构造沿长度方向是线性的 • 通过热桥部位的热流要通过二维传热计算 得到 • 平行热桥间距很小时，应合并计算 • Ψ值的大小与节点构造、主体结构和热桥部 位传热系数的相对大小密切相关
外
200 D
Ψ＝-0.06 Q＝12.491 B＝1.22
Ψ＝0.00 Q＝12.491 B＝1.1
Ψ＝-0.09 Q＝12.775 B＝1.3
Ψ＝0.02 Q＝12.775 B＝1.1
b1
计算墙体
b
B＝b1
Ψ的计算
直接暴露在空气中 的结构尺寸减小了
240 180
340
保温层不 连续的节点， 保温层厚度变 化时，应建立 不同的模型进 行计算
计算假设
• 一维传热
问题
K值计算结果表 [W/(㎡· ] K)
一维计算结果 左图 2.61
二维计算结果 2.51
相对误差 4.0%
右图
1.91
1.33
43.6%
新计算方法
基于Ψ的Km计算方法
Km
•
K
j j
l
A
式中：Km —— 单元墙体的平均传热系数 [ W/（m2· K）]； K —— 单元墙体的主断面传热系数 [ W/（m2· K）]；
《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》 （JGJ26-2010）
平均传热系数计算方法的修订
建筑物理研究所 董宏
主要内容
• • • • • 修订的原因 新计算方法 使用方法 计算详解 工程实例
修订的原因
F B2
95标准中的计算方法
K B2 F B3 K B3 KP FP
F B1
Km
K P FP K B1 FB1 K B 2 FB 2 K B 3 FB 3 FP FB1 FB 2 FB 3