建筑门窗幕墙热工计算分析课件.ppt

1、建筑门窗幕墙热工计算建筑门窗幕墙热工计算建筑门窗幕墙的热工计算 目 录（1）设计、计算边界条件（2）幕墙、门窗几何描述与热工性能指标规范（3）建筑门窗整体性能计算实例一般计算条件一般计算条件 设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工性能时，应统一采用建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程第十章中的相关规定的标准计算条件进行计算。计算边界条件中主要分为产品设计边界条件、工程设计边界条件；冬季计算边界条件及夏季计算边界条件；产品设计产品设计-冬季计算标准条件冬季计算标准条件 室内空气温度室内空气温度Tin=20 室外空气温度室外空气温度Tout=-20 室内对流换热系数室内对流换热系数hc,in=3.6

2、W/(m2K)室外对流换热系数室外对流换热系数hc,out=16 W/(m2K)室内平均辐射温度室内平均辐射温度Trm,in=Tin 室外平均辐射温度室外平均辐射温度Trm,out=Tout 太阳辐射照度太阳辐射照度Is=300 W/m2产品设计产品设计-夏季计算标准条件夏季计算标准条件 室内空气温度室内空气温度Tin=25 室外空气温度室外空气温度Tout=30 室内对流换热系数室内对流换热系数hc,in=2.5 W/(m2K)室外对流换热系数室外对流换热系数hc,out=16 W/(m2K)室内平均辐射温度室内平均辐射温度Trm,in=Tin 室外平均辐射温度室外平均辐射温度Trm=Tou

3、t 太阳辐射照度太阳辐射照度Is=500 W/m2 计算标准条件计算标准条件 传热系数计算应采用冬季标准计算条件，传热系数计算应采用冬季标准计算条件，并取并取Is=0 W/m2；计算门窗的传热系数时，计算门窗的传热系数时，门窗周边框门窗周边框的室的室外对流换热系数外对流换热系数hc,out应取应取8 W/(m2K)；边框附近玻璃边缘边框附近玻璃边缘（65mm内）的室外对流内）的室外对流换热系数换热系数hc,out应取应取12 W/(m2K)。遮阳系数、太阳光总透射比遮阳系数、太阳光总透射比计算应采用夏计算应采用夏季标准计算条件。季标准计算条件。结露性能评价与计算条件结露性能评价与计算条件 室内

4、环境温度：室内环境温度：20；室内环境湿度：室内环境湿度：30，60；室外环境温度：室外环境温度：0，-10，-20；室外对流换热系数：室外对流换热系数：20 W/(m2K)。门窗框与墙的连接界面处理门窗框与墙的连接界面处理 在计算门窗、玻璃幕墙产品的热工参数时，门窗框与墙的连接界面可作为绝热边界条件处理。对流换热计算对流换热计算 实际工程，当室内气流速度足够小（即小于0.3m/s），内表面的对流换热应按自然对流换热计算。内表面的对流热换热按自然对流计算时，自然对流换热系数：hc,in=3.6 W/m2.K (冬季)hc,in=2.5 W/m2.K (夏季)84.04.4.iinrh对流换热计

5、算对流换热计算 当内表面有较高速度气流时，室内对流换热按强制对流计算。门窗内侧强制对流用下列关系式计算。VS为门窗壁面附近的气流速度，m/s。,44c inshV外表面对流换热外表面对流换热 外表面对流换热应按强制对流换热计算。外边界层对流换热的热流密度按下式计算：,()c inc outs outoutqhTT,44c outshV,4.77.6c outshV性能计算性能计算节能计算节能计算综合对流和辐射换热综合对流和辐射换热 外表面或内表面的换热：式中：)(nsTThqcrhhh建筑门窗幕墙的热工计算 目 录（1）设计、计算边界条件（2）幕墙、门窗几何描述与热工性能指标规范 1）门窗几何

6、描述与热工计算 2）幕墙几何描述与热工计算（3）建筑门窗整体性能计算实例整窗的几何描述整窗的几何描述 整樘窗应根据框截面的不同对窗框进行分类，每个不同类型窗框截面均应计算框传热系数、线传热系数。不同类型窗框相交部分的传热系数宜采用邻近框中较高的传热系数代替。整窗的几何描述整窗的几何描述 窗在进行热工计算时应按下列规定进行面积划分：窗框投影面积Af：指从室内、外两侧分别投影，得到的可视框投影面积中的较大值，简称“窗框面积”；玻璃投影面积Ag（或其他镶嵌板的投影面积 Ap）：指从室内、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”）；整樘窗总投影面积At：指窗

7、框面积Af与窗玻璃面积Ag(或其他镶嵌板的面积Ap)之和，简称“窗面积”。整窗的几何描述整窗的几何描述 A5 A6 Af,e Aw 外部 A7 A8 A4 A3 A1 Af,i=Af Ag 内部 A2 框(固定)Af =max(Af,i ;Af,e)Aw=Af+Ag Ad,i =A1+A2+A3+A4 Ad,e=A5+A6+A7+A8 扇(活动)整窗的几何描述整窗的几何描述 玻璃区域的周长l(或者是不透明板的周长 lp)是门窗玻璃（或者不透明板）室内、外两侧的全部可视周长的之和的较大值。lg 玻璃 lg Ag 整窗的传热系数计算整窗的传热系数计算 整窗的传热系数的计算公式为：tffggtAUA

8、UAUAg为窗玻璃面积；Af为窗框的投射面积；为玻璃区域的周长；Ug为窗玻璃（或者不透明板）中央区域的传热系数；Uf为窗框的面传热系数，见第5章；为窗框和窗玻璃（或者不透明板）之间的线传热系数。遮阳系数计算遮阳系数计算 整体门窗太阳能总透过率的计算公式为：tffggtAAgAgggg为窗玻璃区域（或者不透明板gp）太阳能总透过率，对给定窗的不同部分分别计算求和gf为窗框太阳能总透过率，对给定窗的不同部分分别计算求和At为整窗的总投影面积 tdtCggS遮阳系数计算遮阳系数计算 框和非透明面板的太阳能总透过率 outfsurffffhAAUg 整体门窗可见光透射比的计算公式为：tgvtAA建筑门

9、窗幕墙的热工计算 目 录（1）设计、计算边界条件（2）幕墙、门窗几何描述与热工性能指标规范 1）门窗几何描述与热工计算 2）幕墙几何描述与热工计算（3）建筑门窗整体性能计算实例幕墙的几何描述幕墙的几何描述 应根据框截面、镶嵌面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。幕墙的几何描述幕墙的几何描述 在进行幕墙热工计算时应按下列规定进行面积划分 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的较大值，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

10、较小值，简称“玻璃面积”（或“镶嵌板面积”）；A Af =maxmaxA Af,i;A Af,e A At t=A Af f+A+Ag g+A+Ap p A Ad,id,i=A=A1 1+A+A2 2+A+A3 3 A Ad,ed,e=A=A4 4+A+A5 5+A+A6 6幕墙总投影面积At：指框面积Af与玻璃面积Ag g(和其他面板面积 Ap p)之和，简称“幕墙面积”。幕墙的几何描述幕墙的几何描述 Af=maxAf,i;Af,eAt=Af+Ag+ApAd,i=A1+A2+A3Ad,e=A4+A5+A6室 内室 外幕墙的几何描述幕墙的几何描述 幕墙玻璃（或其他镶嵌板）和框结合的线传热系数对

11、应的边缘长度l应为框与面板的接缝长度，并应取室内、室外接缝长度的较大值。AlgAgf玻璃玻璃玻璃lglgAgAgAfAf图4.2.2-2 框与面板结合的几种情况幕墙计算单元划分幕墙计算单元划分 单元式幕墙和构件式幕墙 幕墙计算的边界和单元的划分应根据幕墙型式的不同而采用不同的方式。幕墙计算单元的划分应符合下列规定：1 构件式幕墙计算单元可从型材中线剖分；2 单元式幕墙计算单元可从单元间的拼缝处剖分。幕墙计算单元划分幕墙计算单元划分连接件图4.2.4-1构件式幕墙结构原理AABB图4.2.4-2构件式幕墙的计算单元划分示意图计算单元划分示意图 构造原理图幕墙计算单元划分幕墙计算单元划分连接点图4

12、.2.4-3 单元式幕墙结构原理 单元式幕墙计算单元可从单元间的拼缝处剖分。幕墙计算单元划分幕墙计算单元划分 幕墙计算的节点应包括幕墙所有典型的节点，对于复杂的节点可拆分计算。2222113AApf局部节点图4.2.5 幕墙计算节点的拆分传热系数计算传热系数计算 幕墙传热系数UCW应采用下式计算：fpgppggffppggCWAAAllAUAUAUUAg 玻璃或透明面板面积（m2）；lg 玻璃或透明面板边缘长度（m）；Ug 玻璃或透明面板传热系数W/(m2K)；g 玻璃或透明面板边缘的线传热系数W/(mK)；Ap 非透明面板面积（m2）；lp 非透明面板边缘长度（m）；Up 非透明面板传热系数

13、W/(m2K)；p 非透明面板边缘的线传热系数W/(mK)；Af框面积（m2）；Uf框的传热系数W/(m2K)。传热系数计算传热系数计算 当幕墙背后有其他墙体（包括实体墙、装饰墙等），且幕墙与墙体之间为封闭空气层时，此部分的室内环境到室外环境的传热系数U应按下式计算：airoutWallinCW11111RhUhUU 幕墙背后多层墙体的传热系数UWall inoutWall111hdhUiii传热系数计算传热系数计算 若幕墙与墙体之间存在热桥，当热桥的总面积不大于墙体部分面积1%时，热桥的影响可忽略；当热桥的总面积大于实体墙部分面积1%时，应计算热桥的影响。计算热桥的影响，可采用当量热阻Reff代替本规程公式中的空气间层热阻Rair。dARAAARbbairbeff遮阳系数计算遮阳系数计算 幕墙整体的太阳能总透射比为：AAgAgAggffppggCW 幕墙整体的遮阳系数为：87.0CWCWgSC可见光透射比计算可见光透射比计算 幕墙整体系统的可见光透射比应按下式计算：tgvtAA建筑门窗整体性能计算实例建筑门窗整体性能计算实例 见演示程序