門窗幕墻熱工性能指標計算理體系建立(一)

來源:中國門窗＆配套材料網收集整理　作者:楊仕超　日期:2006-10-19 　頁面功能【字體：大中小】【打印】【投稿】【評論】

　　當前，我國的建筑節能受到前所未有的重視，相關的建筑節能設計標準陸續出臺。在這種形勢下，《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程》的編制任務也由建設部下達。這本標準主要的內容是計算門窗和玻璃幕墻的熱工性能。包括傳熱系數、遮陽系數、可見光透射比和結露性能。

　　國際ISO系列標準有關門窗熱工性能詳細計

　　1.2 有關節能標準對門窗保溫的要求
　　在建筑保溫節能標準方面，現在已經發布的標準有：

　　《民用建筑節能設計標準（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95
　　《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》JGJ134-2001
　　《旅游旅館建筑熱工與空氣調節節能設計標準》GB50189-93
　　《民用建筑熱工設計規范》GB50176-93
　　在《民用建筑節能設計標準（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95中，窗的傳熱系數有如下規定：

　　伊春、海拉爾等嚴寒地區城市：2.00 W/m2.K；

　　吉林、長春、烏魯木齊、哈爾濱等嚴寒地區城市：2.50 W/m2.K；

　　張家口、沈陽、呼和浩特等嚴寒地區城市：3.00 W/m2.K；

　　鄭州、洛陽、徐州、西安、石家莊、北京、天津、蘭州、太原、唐山這些寒冷地區城市：4.00 W/m2.K。

　　《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》JGJ134-2001中規定夏熱冬冷地區窗的傳熱系數見下表：

　　《旅游旅館建筑熱工與空氣調節節能設計標準》GB50189-93中規定：主體建筑標準層窗墻面積比不宜大于0.45，嚴寒地區外窗遮陽系數應大于0.80，保溫性能不應低于Ⅱ級（≤3.0），寒冷地區外窗保溫性能不應低于Ⅲ級（≤4.0），其它地區外窗保溫性能不應低于Ⅳ級（≤5.0）。

　　2 計算的基本條件

　　2.1 環境邊界條件的確定

　　計算實際工程所用的建筑門窗和玻璃幕墻熱工性能所采用的邊界條件應符合相應的建筑設計或節能設計標準。這些標準有《民用建筑熱工設計規范》，《公共建筑節能設計標準》等。

　　設計或評價建筑門窗、玻璃幕墻定型產品的熱工參數時，所采用的環境邊界條件應統一采用標準規定的計算條件。

　　光譜：

　　計算光學性能有關的光譜采用ISO系列標準所采用的光譜：

　　S(λ)：標準太陽輻射光譜函數（ISO 9845-1）；

　　D(λ)：標準光源光譜函數（CIE D65，ISO 10526）；

　　R(λ)：視見函數（ISO/CIE 10527）。

　　冬季計算標準條件：
　　

　　夏季計算標準條件：
　　

　　計算傳熱系數采用冬季計算標準條件，并取l_s=0W/M²。

　　計算遮陽系數、太陽能總透射比采用夏季計算標準條件，并T_out=25℃。

　　以上計算有關熱工性能采用的標準計算條件采用ISO15099的冬季和夏季標準計算條件。但考慮到與我國其它標準的協調性，夏季的室外表面對流換熱系數取16W/m².K，而不按ISO15099取8.0 W/m².K。因為《民用建筑熱工設計規范》取夏季的外表面換熱系數為19W/m².K，相當于室外表面對流換熱系數為14.6W/m².K，與ISO15099相差比較大。抗結露性能計算的標準條件：

　　參考美國的NFRC500標準，并考慮到與我國其它標準的協調性，取抗結露性能的標準計算條件為：

　　室內環境溫度：20℃；

　　室外環境溫度：-10℃，-20℃；

　　室內相對濕度：30%、50%、70%；

　　室外風速：4m/s。

　　設計或評價建筑門窗、玻璃幕墻定型產品的熱工參數時，門窗框或幕墻框與墻的連接界面作為絕熱邊界條件處理。

　　2.2 對流換熱計算

　　對流換熱的計算采用ISO15099的系列方法。

　　設計或評價建筑門窗、玻璃幕墻定型產品的熱工參數時，門窗或幕墻室內、外表面的對流換熱系數按照標準計算條件的規定計算。

　　室內表面：

　　當室內氣流速度足夠小（小于0.3m/s）時，內表面的對流換熱按自然對流換熱計算；當氣流速度大于0.3m/s時，按強迫對流和混合對流計算。

　　當內表面的對流熱換熱按自然對流計算時，自然對流換熱系數h_c,in根據努賽爾數（Nusselt number）Nu的值確定，并按下式計算：

　　

　　當進行建筑的全年能耗計算時，門窗或幕墻構件外表面對流換熱系數應用下列關系式計算：

　　

　　努賽爾數Nu是基于窗高H的雷利數R_aH的函數。努賽爾數Nu的值應是表面傾斜角度θ的函數。

　　在實際工程中，當內表面有較高速度氣流時，室內對流換熱按強制對流計算。門窗內側強制對流用下列關系式計算（ISO 6946）。

　　

　　當進行建筑的全年能耗計算時，門窗或幕墻構件外表面對流換熱系數應用下列關系式計算：

　　

　　門窗、幕墻附近的風速應按照門窗、幕墻的朝向和吹向建筑的風向和風速確定。

　　當外表面風速較低時，外表面自然對流換熱系數，h_com用努賽爾數N_n來確定。

　　

　　努賽爾數N_n是雷利數Ra_H和空腔高度H的函數。

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