建筑门窗和中空玻璃节能技术.ppt

二0一二年七月,培训教材,建筑门窗和中空玻璃节能技术,2,内容纲要,第三部分 中空玻璃在建筑节能中的重要性及中空玻璃的技术要求 一、中空玻璃在建筑节能中的重要性 二、铝间隔条中空玻璃基本生产设备 三、中空玻璃生产工艺流程及工序要求 四、中空玻璃配套件的技术要求 五、铝合金窗、塑料窗选用不同中空玻璃传热系数计算,3,第一部分 “十二五”期间建筑门窗 节能 技术的发展与走向,建筑节能现状及发展趋势,一,门窗节能的重要性,二,门窗框型材的保温性能,三,玻璃的保温性能,四,一、建筑节能现状与发展 国外现状及发展,随着世界经济的发展，各国能源的消耗量越来越高，世界能源需求量以每年大约2%的比率增长；在亚洲，过去的17年中这一比率为3.5%，在中国、马来西亚、新加坡和泰国，这一增长比率更高，平均每年都超过了5%。对世界能源消费的长期预测表明，2050年能源消费将达到1975年的4倍。其中建筑物能耗占总能耗的11%25%。由此所带来的对环境、社会等的影响也日益引起人们的高度正视。,一、建筑节能现状与发展 国外的现状及发展,自70年代发生全球性的能源危机后，世界各国政府对能源的利用情况进行了全面的量力而行的分析诊断。建筑能耗是一个重要的组成部分，一致以为必需对建筑设计制定节能标准，并提出法规予以执行。于是各国纷纷建立了自己的建筑节能规范。国外一些发达国家早在70年代末就已经开始了建筑节能的工作，强制建筑业在新建建筑中执行节能标准，因而已获得了巨大的成效，整个国家的建筑能耗有较大幅度下降。如丹麦1985年比1972年采暖面积增加了30%，但采暖能能耗却减少了318万吨标准煤，采暖能耗占全国总能耗的比重，也由39%下降为28%。,欧洲国家对住宅墙体的保温隔热和门窗的节能都提出了明确的要求，建筑师必需按国家相关规定进行设计和选用材料，对人体和生态环境产生不良影响的材料被严格禁止。 从上世纪70年代初期开始，外墙、门窗保温隔热和密封技术得到了推广和加强，同时也使室内外空气的交换题目凸显出来；至上世纪80年代初，“智能型房屋呼吸系统”开始进入家庭，空气质量得到了进一步优化，住宅能耗进一步降低。这种“房屋呼吸”概念，即通过对透风量的控制，形成室内外正负压差，让新鲜空气进入主要居室，然后经由卫生间和厨房，将污浊空气排出室外。,国外的现状及发展,欧 洲,欧 洲,在西欧和北欧的一些国家，高恬静度、低能耗的建筑非常普遍。其造价可能比一般建筑高出3，但因为节能和优化组合，每年的运营成本却可节约60。,一、建筑节能现状与发展 欧洲门窗节能介绍：,8,对于欧洲其他国家现在的门窗节能要求，我们可以参见右图，其中上面的数字为2009 年的要求，下面的字体为2012 的要求。到2012 年，除了西班牙Uw 3.1W/m2*K 和法国Uw2.6W/m2*K 外，其他国家的Uw 都在2.0W/m2*K以下，尤其在北欧地区，全部在1.5W/m2*K 以下。,德国,法国,西班牙,英国,丹麦,挪威,瑞典,芬兰,波兰,俄罗斯,比利时,德 国,德国建筑节能体系及技术在欧洲以至全世界都处于领先地位，其建筑节能的政策体系和技术措施对中国发展节能建筑应有一定借鉴作用。德国能源匮乏，石油几乎100依靠进口，天然气80依靠进口，节约能源是德国政府能源开发利用的一贯政策。 在32 年的时间里，门窗传热系数减低了 63 %，也就是说消耗的能源减少了63 %。 接下来，在2010 年Uw 降低到1.0 W/m2*K，到2013 年将降低到0.8W/m2*K 左右.,9,一、建筑节能现状及发展 德国,由于60 年代末的石油危机，欧洲颁布了几项法律法规，以减少建筑能源消耗。德国的传热系数在1995 年以前叫K 值（同我国现在一致），之后改为U值。 1977 年德国要求型材K 值不超过3.5 W/m2 * K，到 1995 年降低为1.8W/m2*K，降低了接近一半； 而到了2002 年则要求整窗Uw 值不超过1.7 W/m2*K，2009年降低为1.3 W/m2*K。在32 年的时间里，门窗传热系数减低了 63 %，也就是说消耗的能源减少了63 %。 接下来，在2010 年Uw 将降低到1.0 W/m2*K，到2013 年将降低到0.8W/m2*K 左右，门窗的传热系数要求基本向墙体靠近。,10,图1 德国门窗节能要求变化历程,英 国,英国政府从1986年开始制订国家节能计划，将建筑节能由低到高分为10个等级。政府强制执行节能计划。目前英国的新建住宅基本上都达到了最高节能等级的要求，按新规范设计的节能型住宅比传统住宅在能量消耗上的花销要减少75。,法 国,在法国，民居建筑的能源消费占法国能源总消费的45，排放的温室气体占法国温室气体总排放量的25。法国家庭的电力消耗20年翻了一倍，其中34用于取暖、8用于烹调、15用于热水、43属于其他用途。为了科学合理地用电，法国政府在引导居民节约电力，减少能源消耗，以及先进建筑物的能源利用效率等方面采取了诸多措施。 12,美国是经济技术高度发达的国家，建筑业、钢铁产业和汽车产业长期被称为经济的“三大支柱”，建筑业也相称发达。美国的建筑与中国的建筑在形式上有着质的差别。美国人口约2.5亿，目前住宅自有率为66，人均栖身面积59平方米，居世界榜首。美国的住宅几乎全部为三层以下。,美 国,美 国,从2000年起，美国房屋所耗能源超过了交通业和工业界，房屋如今消耗美国能源总供给的1/3。近年来，为了节能和环保，美国能源部正在鼎力推广“零能耗住宅”新技术。通过改进建筑设计和材料，美国房屋能耗已比1980年减少了30。美国能源部以为，应该通过外墙（如太阳能吸热壁）、窗户和建筑材料等，不借助任何机械装置，直接利用太阳能进行房屋天然供暖、降温及照明，以减少房屋降温或供暖所需的能源消 。 据美国绿色建筑协会的最新数据，5年内，美国50的新建筑将是绿色建筑。固然建筑成本提高约2，但运营和维护成本将大幅下降，通常两年之内即可收回建筑部门的投资。,亚 洲,在亚洲地区，跟着亚洲经济的发展， 越来越多的国家已经意识到了进步 能源使用效率的重要性，积极的致 力于这方面的工作。很多国家的制 造商也积极提倡采用节能规范和节能 标识，国为这将使他们能更有效地在国际和国内市场上竞争。现在亚洲的韩国、泰国、菲律宾、马来西亚等国家都已经实施了节能规范和标识。,16,一、建筑节能现状与发展 中国节能现状与发展,我国建筑的能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等)约占全社会总能耗的30。,其中最主要的是采暖和空调，占到20。而这“30”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例，如果再加上建材生产过程中耗掉的能源(占全社会总能耗的1 6.7)，和建筑相关的能耗，将占到社会总能耗的46.7。,门窗能耗占建筑能耗的45%-50%, 居住建筑的单位总能耗是发达国家 的3倍左右,外窗能耗是发达国家 的1.52.2倍,门窗空气渗透率 为发达国家的3-6倍.这表明我国 建筑节能水平与国外发达国家的 差距还较大.,17,中国节能现状与发展,在全国实施建筑节能50的基础上，2004年7月1日北京市的居住建筑节能设计标准(节能65)正式实施。该“标准“是在第二步节能设计标准(节能50)的基础上，再节能30。而且这部分节能率完全由提高建筑物围护结构的热工性能来实现，而不考虑靠采暖系统效率的提高来分担。继北京之后，天津、济南、青岛、郑州、开封、洛阳等许多城市陆续执行了节能65的政策。其他地区也陆续制定地方性的建筑节能政策逐步执行节能65政策。,18,中国节能现状与发展,随着国家节能减排形势的需要，建筑节能指标必将进一步提高。今年1月份筑住建部公布了“十二五“建筑节能专项规划(征求意见稿),到“十二五“末期,建筑节能形成1.16亿吨标准煤节能能力。其中发展绿色建筑，加强新建建筑节能工作，新建建筑执行不低于65%标准，形成4500万吨标准煤节能能力。深化供热体制改革，全面推进供热计量收费，推进北方采暖地区既有建筑供热计量及节能改造达到4亿平方米，形成2700万吨标准煤节能能力。,加强公共建筑节能监管体系建设，推动节能改造与运行管理，形成1400万吨煤节能能力。推动可再生能源与建筑一体化应用，形成常规能源替代能力3000万吨标准煤。北京等直辖市和有条件的地区率先推广节能75%，今后更高建筑节能标准的实施，特别是严寒和寒冷地区将主要是依靠提高门窗的节能保温性能这条途径来实现。,中国节能现状与发展,20,二、门窗节能的重要性,一般普通外门窗的保温隔热性能比外墙差很多，而且外门窗和墙连接的周边又是保温的薄弱环节，因此，从降低建筑能耗的角度出发，必须要求建筑外门窗的保温性能。建筑门窗对建筑能耗高低的影响主要有以下几个方面： 一是窗的传热系数影响冬季采暖、夏季空调时的室内外温差传热； 二是窗受太阳辐射影响而造成室内得热； 三是因门窗密封性差室内外冷热空气交换造成的能耗。 在冬季，通过窗户进入室内的太阳辐射有利于建筑节能，因此，减小窗的传热系数抑制温差传热以及提高窗户密封性能是降低窗热损失的主要途径之一； 而夏季，通过窗口进入室内的太阳辐射热成为空调降温的负荷，因此，减少进入室内的太阳辐射热以及减少窗的温差传热及提高窗户密封性能都是降低空调能耗的途径。,21,二、门窗节能的重要性,在整体建筑中，通过围护结构的传热耗热量约为72%，通过门窗缝隙的空气渗透耗热量约为28%。窗户的传热量占22，略低于外墙，但把通过窗户的传热量与空气渗透耗热量相加，即约占全部建筑能耗的50%左右。窗户的热工性能优劣将极大地影响到建筑的采暖和空调能耗。使用节能门窗是降低建筑能耗的重要途径。,22,二、门窗节能的重要性,按照民用建筑热工设计规范GB50176，我国根据气候的不同，分为五个气候区域，从北往南，分别是：严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区，见以下图1：,全国建筑节能设计气候分区,23,中国建筑热工设计分区图,分区指标 严寒地区： 最冷月平均温度-10 寒冷地区： 最冷月平均温度0-10 夏热冬冷地区： 最冷月平均温度010；最热月平均温度2530 夏热冬暖地区： 最冷月平均温度10 ；最热月平均温度2529 温和地区： 最冷月平均温度013；最热月平均温度1825,严寒：采暖为主；寒冷：采暖为主，也需空调；夏热冬冷：空调、采暖； 夏热冬暖：空调为主,建筑热工设计分区及设计要求.,24,中国各气候分区门窗节能要求,右图是我国各气候分区门窗节能要求，其中红色字体为现在的要求，黑色字体为建筑节能70%的要求。通过这个分布图可以看出，我国不同气候分区的门窗传热系数要求大致跟欧洲的变化历程相近，现在北京的节能要求为整窗 Kw值小于2.8W/m2*K，跟德国1984 年的水平基本一致，而东北地区为2.2 W/m2*K,跟德国1995 年的水平相近。为了达到建筑节能70%的要求，北京地区整窗Uw 值需要达到2.0 W/m2*K，东北地区需要达到1.5W/m2*K,这还不及德国现在的节能,25,二、门窗节能的重要性,按照公共建筑节能设计标准GB50189和居住建筑节能设计标准规定的指标要求，不同的地区对于门窗有不同的指标，而居住建筑节能设计标准不仅规定了指标，同时在各个地区也分别规定了A、B甚至C的气候分区，这样规定的目的就是细化不同地区的节能指标。,26,三、门窗框扇型材的保温性能,虽然每种材质具有固定的导热系数，但通过制作成空腔结构或复合结构的窗框型材，其热传导性能会发生改变。因此，型材断面结构的设计对于窗框保温性能至关重要。而门窗框扇型材的结构设计其实是复合设计理念的发展。钢窗从实芯钢框发展为空腹钢框乃至断热钢框；铝窗从普通铝合金框发展成为断热型铝合金框；木窗从实木结构发展成为复合结构；塑窗从单腔结构发展成为两腔、三腔结构，乃至最新出现的七腔、八腔结构的型材。只要设计合理，导热性能高的钢、铝材料，也能制作成为保温性能较好的窗框材料。而相比较之下，塑料与木材由于本身具有优良的保温性能，所以这两种窗框型材的保温设计更简便、保温程度更高、节能成本也更低。,三、门窗框扇型材的保温性能 导热系数和导热率,导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,），在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米度（W/mK，此处为K可用代替）。导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。通常把导热系数较低的材料称为保温材料，而把导热系数在0.05瓦/米度以下的材料称为高效保温材料。,导热率是指当物体内温度降低1度时，单位时间内通过单位截面的热量。导热率是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。所以同类材料的导热率都是一样的，并不会因为厚度不一样而变化。,28,三、门窗框扇型材的保温性能,下面分别选择目前市场上应用量最大的三种节能窗：塑料窗、断热铝合金窗和木窗进行技术说明。,29,三、门窗框扇型材的保温性能,1、塑料型材的保温设计 塑料因自身材质导热系数低，加上空腔结构设计，更大程度上降低了导热性能。相比于金属型材，塑料型材保温性能提高比较容易，提高空间也更大。通过增大塑料型材的厚度，同时增加空腔层数，能进一步提高型材的保温性能。如图2中几种型材。,30,三、门窗框扇型材的保温性能,1.1塑料型材保温性能的影响因素 2010年1月，塑料门窗委员会组织本行业十家型材企业的15种平开系列型材进行了型材传热系数的实测工作，由中国建筑科学研究院建筑幕墙门窗研究中心按照JGJ/T1519.008模拟计算，其计算结果见表6：,31,三、门窗框扇型材的保温性能,从以上结果，可以得出： (1)厚度及腔数对于型材传热系数有影响。4腔型材从60到70约减少0.1W/(m2K)，如果进一步增大型材的厚度尺寸，传热系数还会继续减少。随着型材厚度的增加，如果不改变腔室层数，型材内原有腔室宽度尺寸增加，腔室内空气层厚度同时也增大，这会增加空气对流传热。因此增大型材厚度的同时，还应增加型材腔室层数，从而减少空气对流传热作用。,32,三、门窗框扇型材的保温性能,(2)安装增强型钢增大型材传热系数。在塑料型材主腔内安装增强型钢后，由于钢的导热系数大，在型材主腔内增加传热效果，因此会增大型材的传热系数。如图3中有限元分析模拟出的等温线图：型材两侧的等温线分布很密，说明两侧的传热引起的温度变化很小，保温性能很好；而在装有增强型钢的主腔位置，等温线分布很疏，说明型材受增强型钢传热影响温度变化大，而传热系数增大。,33,三、门窗框扇型材的保温性能,1.2塑料型材提高保温性能的方法 德国于2002年制订并实施节约能(ENEV)。ENEV2002版规定整窗U值1.7w/(m2K)，为进一步提高节能要求，ENEV2009版标准又规定：整窗U值1.40 w/(m2K)，2010年达到1.10w/(m2K)，2012年达到0.9 w/(m2K)。2010年3月在德国纽伦堡国际门窗幕墙展览会上，大量的节能窗产品被展出。展出的国外塑料型材展示了提高保温性各种采用方法，以下举几个例子：,34,三、门窗框扇型材的保温性能,1.2.1增大型材厚度及增加腔数 图4是欧洲展会上展出的8腔三道密封结构的PVC型材，据称保温性能U值达到0.67 w/(m2K)。窗扇型材内采用了8腔均布结构，在型材厚度增大的同时，采用超多腔室层来分割空气层，使隔热层增加的同时，减少空气对流情况；而且扇型材设计不安装增强型钢，进一步对扇的保温效果提高。,35,三、门窗框扇型材的保温性能,1.2.2 采用聚氨酯发泡材料填充型材空腔 图5a中维卡公司的90系列型材，采用了6腔三道密封结构，在框型材主腔室外侧的较大空腔中填充聚氨酯泡沫材料，由于聚氨酯泡沫属于高效保温材料，其导热系数比空气还低，且不产生对流传热，型材保温性能进一步提升至1.2 w/(m2K)。 图5b中维卡公司的高保温型材，虽然型材腔室层数仅有5层，但在窗框和窗扇型材的室外侧均设计了超大空腔(比安装增强型钢的主腔还大)，并在该空腔内填充了聚氨酯泡沫材料，其效果如同在外墙室外侧安装保温层一样。其保温性能U值达到0.8 W/(m2K) 。,图5a 维卡保温型材断面图 图5b维卡高保温型材断面图 图5c聚氨酯填充型材实物图,36,三、门窗框扇型材的保温性能,1.2.3采用型材增强结构取代型钢或者采用断热式增强型钢 由于安装增强型钢后，塑料型材的传热系数会增加0.2_0.3 W/(m2K)。为了进一步提高PVC型材的保温性能，国外还开发了断热式的增强型钢，也有对型材进行增强设计，从而减少增强型钢的使用。如图4中的扇型材，还有如下图6a： 图6a瑞好86系列高性能型材 图6b不装增强型钢的等温线图 图6c填充隔热保温材料 图6a中瑞好公司的86系列高性能型材，采用6腔三密封结构，更为突出之处是其型材主腔两侧改为格式双壁结构，并采用内层纤维材质，大大提高型材的刚性和强度。对于一般的窗型，不安装增强型钢，利用型材自身的强度就能满足抗风压和自承重要求。取消钢衬后减少了型材内部热量的传递，等温线分布更加均匀(见图6b)。因而其保温性能U值能达到1.0 W/(m2K)。另外，在主腔内还可以填充隔热保温材料(见图6c)，其保温性能能进一步提高，U值达到0.85 W/(m2K)。,37,三、门窗框扇型材的保温性能,除了型材改进结构外，还有对增强型钢进行隔热设计的，比如维卡公司开发的6腔3密封型材，框型材主腔安装了断热式增强型钢，并将扇主腔及框和扇的其他部分空腔填充满聚氨酯发泡材料，其保温性能U值达到0.82 w/(m2K)。而瑞好公司开发额70系列5腔型材，框扇装配的均为断热式增强型钢，并对主腔填充聚氨酯发泡材料，其保温性能U值也达到1.2 W/(m2K)。如图7、图8所示：,图7维卡断热式增强型钢型材,图8瑞好70系列断热增强型钢型材,38,三、门窗框扇型材的保温性能,2.金属型材的保温设计 通过设计空腔结构后，利用空气的导热系数低，可以提高型材的保温性能。然而由于金属的导热系数过高，空腔式的金属框材仍然无法有效阻隔传热损耗，需要采用导热性能低的材料将金属的导热通路隔断。由此，断热式的金属型材应运而生。而从保温效果与复合强度方面的考虑，断热桥材料选择尤为重要。在开发初期，曾选用过导热系数为0.17的硬质PVC隔热条，由于强度、刚性等问题，而改用导热系数0.30(W/mK)的玻璃纤维增强尼龙66隔热条。,39,三、门窗框扇型材的保温性能,目前金属型材节能设计的手段还比较单一。隔热条的间隔宽度d决定隔热金属型材传热系数大小(见图9)。隔热条宽度尺寸越大，隔热金属型材的传热系数越小。隔热条宽度与断热金属型材传热系数的关系见图10(引自建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程JGJ/T151-2008)。,图9断热金属型材示意图,图10隔热条宽度与断热金属型材保 温性能关,40,三、门窗框扇型材的保温性能,一般目前市场最常见的隔热条宽度是12.5mm的断热铝型材，其间隔宽度d则小于l0 mm，按照图10的表格可查出其传热系数约为3.4 W/(m2K)。由于隔热条的宽度尺寸受强度等因素限制，所以，断热金属型材的传热系数减小空间有限。当隔热条在达到一定宽度后，还需要解决金属型材内空气对流传热的问题。如图1 1所示旭格公司的断热铝型材实物图，将框扇连接腔内用大型胶条密封，同时在型材隔热桥之间的空腔内填充了发泡材料。,图II K值1.8的断热铝合金型材,41,三、门窗框扇型材的保温性能,旭格公司另一款隔热铝合金型材(见图12)，该款型材的断热桥宽度非常大，使得该型材相比于其他常见的断热铝型材的传热系数大大降低，而且在中梃和扇之间增加一道密封，可减少空气对流。但同时其型材整体厚度尺寸也增大很多，中梃型材宽度及窗框厚度均达到l15mm，其传热系数降到1.8 W/(m2K)。,图12 K值1.8的断热铝合金型材,三、门窗框扇型材的保温性能,42,表1 条宽度与型材U值对应表,43,三、门窗框扇型材的保温性能,为了达到更好的保温性能，铝型材领域的企业和专家都在努力对铝型材进行改进。但是受到铝合金材质的高导热性能影响，其保温性能提升潜力仍很小，同时带来的其他不利影响不小。比如旭格公司这款型材厚度增大影响其门窗的采光性能和美观性，另外型材及门窗成本也显著提高，节能性价比大幅下降。据了解，该款窗的市场价格超过3000元平方米，市场规模划应用暂时还不理想。,44,三、门窗框扇型材的保温性能,3.木型材(含金属一木型材)的保温性能 木窗框的保温性能跟窗框厚度尺寸及木材湿度有关，按照JGJ/T1512008标准中给出的木窗框的保温性能与窗框厚度的关系图见图13，该数据是在水汽含量在12的情况下获得，窗框厚度的定义见图14。,图13 木窗框以及金属.木窗框的 保温性能与窗框厚度df的关系,图14窗框厚度df,四、玻璃的保温性能,玻璃的节能性能除了在采暖地区考虑传热系数外，在夏热冬暖地区还需考虑遮阳性能和可见光投射比等问题。玻璃行业目前多数是通过制作成双层或三层中空玻璃、镀Low-E膜、玻璃间隙充惰性气体或抽真空等手段来提高玻璃的节能性能。以下附上不同玻璃的传热系数表。,45,四、玻璃的保温性能,玻璃的节能性能除了在采暖地区考虑传热系数外，在夏热冬暖地区还需考虑遮阳性能和可见光投射比等问题。玻璃行业目前多数是通过制作成双层或三层中空玻璃、镀Low-E膜、玻璃间隙充惰性气体或抽真空等手段来提高玻璃的节能性能。以下附上不同玻璃的传热系数表。,46,外窗玻璃部分的传热系数和遮阳系数,47,第二部分 我国建筑节能设计相关标准 中门窗节能的规定,一、住建部JGJ26-2010严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标 准门窗节能规定 二、山东省建设厅DBJ14-037-2006居住建筑节能设计标准门窗节能规定 三、国标GB50189-2005公共建筑节能设计标准门窗节能规定 四、山东省建设厅DBJ14-036-2006公共建筑节能设计标准门窗节能规定 五、依据GB/T22476-2008中空玻璃稳态U值（传热系数）的计算与测定和 JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数 附：中空玻璃传热系数计算实例 六、依据JGJ/T151-2008建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程计算整樘窗的传热系数 附：整樘窗传热系数计算实例 七、山东省节能建筑外窗的配置 八、主要术语解释,48,一、住建部JGJ26-2010严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准门窗节能规定,1、山东省主要城市居住建筑节能设计气候区属,49,一、住建部JGJ26-2010严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准门窗节能规定,2、寒冷地区居住建筑的体形系数限值 体形系数:建筑物的体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围体积的比值。,体形系数表,50,一、住建部JGJ26-2010严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准门窗节能规定,3、寒冷地区居住建筑的窗墙面积比限值 某朝向的外窗洞口总面积与同朝向建筑立面面积的比值。,窗墙面积比,51,一、住建部JGJ26-2010严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准门窗节能规定,4、寒冷地区建筑外窗热工性能参数限值,52,一、住建部JGJ26-2010严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准门窗节能规定,5、寒冷（B）区建筑外窗综合遮阳系数限值,53,一、住建部JGJ26-2010严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准门窗节能规定,6、寒冷地区居住建筑不宜设置凸窗。寒冷地区北向的卧室、起居室不得设置凸窗。 7、寒冷地区建筑外窗及敞开式阳台门应具有良好的气密性 8、寒冷地区阳台窗的传热系数不应大于3.1 w/(m2k)，阳台外表面的窗墙面积比不应大于60%，阳台和直接连通房间隔墙的窗墙面积比不应超过表3规定的限值。,54,二、山东省建设厅DBJ14-037-2006居住建筑节能设计标准门窗节能规定,1、山东省居住建筑外窗（含阳台门透明部分）传热系数K限值为2.80 w/(m2k)。,2、外窗（含阳台门）的气密性能等级其单位缝长空气渗透量为q11.50m3/(mh)， 单位面积空气渗透量为q24.50m3/(m2h)。,3、外窗不宜采用对节能不利的凸（飘）窗。,4、外门窗框与门窗洞口之间的缝隙，应采用聚氨酯高效保温材料填实，并用 密封膏嵌缝，不得采用水泥砂浆填缝。外门窗洞口周边侧墙应进行保温处理。,5、居住建筑的卧室、起居室等居住空间的西向外窗应采取遮阳措施；东向及 南向外窗宜设置活动外遮阳设施。低、多层居住建筑也可采用绿化遮阳。,6、外窗的可开启面积，不宜小于所在房间面积的1/15。,55,三、国标GB50189-2005公共建筑节能设计标准门窗节能规定,1、寒冷地区公共建筑外窗传热系数和遮阳系数限值,56,三、国标GB50189-2005公共建筑节能设计标准门窗节能规定,2、寒冷地区公共建筑的体形系数应小于或等于0.40。 建筑每个朝向的窗（包括透明幕墙）墙面积比均不应大于0.70。当窗（包括透明幕墙）墙面积比小于0.40时，玻璃（或其它透明材料）的可见光透射比不应小于0.4。屋顶透明部分的面积不应大于屋顶总面积的20%。 当不能满足本条文的规定时，必须按本标准相关规定进行权衡判断。,3、寒冷地区公共建筑外窗的可开启面积不应 小于窗面积的30%。 4、外门宜设门斗或应采取减少冷风渗透的措施。 5、外窗的气密性能限值，其单位缝长空气渗透量为q11.50m3/(mh)，单位面积空气渗透量为q24.50m3/(m2h)。 6、 制冷负荷大的建筑，外窗（包括透明幕墙）宜设置外部遮阳。,57,四、山东省建设厅DBJ14-036-2006公共建筑节能设计标准门窗节能规定,1、建筑的体形系数应小于或等于0.40。建筑每个朝向的窗（包括透明幕墙）墙面积比均不应大于 0.70。当窗（包括透明幕墙）墙面积比小于0.40时，玻璃（或其它透明材料）的可见光透射比不应小于0.40。 屋顶透明部分的面积不应大于屋顶总面积的20%,且中庭屋顶透明部分面积不得大于中庭部分屋顶面积的70%。,58,四、山东省建设厅DBJ14-036-2006公共建筑节能设计标准门窗节能规定,2、围护结构传热系数和遮阳系数限值,59,四、山东省建设厅DBJ14-036-2006公共建筑节能设计标准门窗节能规定,6、门窗洞口周边外侧墙面，应进行保温处理。 凸（飘）窗的外墙挑出构件及附墙部件均应采取 隔断热桥和保温措施。,3、外窗可开启面积不应小于窗面积的30%。,4、外窗的气密性能限值：其单位缝长空气渗透量 为q11.50m3/(mh)，单位面积空气渗透量为q24.50m3/(m2h)/。,5、建筑的东、西、南向外窗（包括透明幕墙）宜设置外部遮阳，外部遮阳的遮阳系数按表2确定。,60,四、山东省建设厅DBJ14-036-2006公共建筑节能设计标准门窗节能规定,7、门、窗框与墙体之间的缝隙，应采用高效 保温材料填充并用密封膏嵌缝，不得采用普通 水泥砂浆补缝。,8、建筑施工图中应有建筑节能的专项说明。 积极推广low-e中空玻璃、多腔塑料型材、隔热铝合金型材、建筑外遮阳等技术产品，提高传热系数、气密性等关键指标的认定标准，逐步淘汰推拉窗等落后产品。,五、依据GB/T 224762008 中空玻璃稳态U值传热系数的计算及规定 JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程 计算中空玻璃的传热系数,中空玻璃的U值是指中空玻璃的传热系数，其传热形式主要有辐射传热、传导传热及对流传热三种。其中辐射传热占60，传导传热占38，对流传热占2。因此中空玻璃单元的U值的改善，主要是降低辐射传热及传导传热为主，同时还要考虑气体对流的影响。,142,BG/T 224762008 中空玻璃稳态U值（传热系数）的计算及测定。 JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程中附录A 玻璃传系数计算方法中列出了单玻、中空玻璃和真空玻璃的传热系数的计算原理和方法，中空玻璃传热系数的计算与中空玻璃稳态U值（传热系数）的计算及测定中的方法完全一样。,中空玻璃传热系数的计算依据应是,中空玻璃传热系数计算时： 计算传热系数时应设定没有太阳辐射： 玻璃的总传热热阻Rt为各层玻璃、空腔、内外表面换换热阻之和：,导热是以热量进行能量传递的一种形式。导热系数是度量材料导热性能的物理量,即指材料直接传递热量的能力导热系数 值越大，则物质的导热能力越强。 比热容又称比热容量，简称比热，是单位质量物质的热容量，即使单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号C表示。单位是焦耳每千克开尔文（J/ kgK），当比热容越大，该物质便需要更多热能加热。以水和油为例，水和油的比热容分别是4200和2000，即把水加热的热能比油多出约一倍。若以相同的热能分别把水和油加热的话，油将比水较快升温。,63,导 热 系 数,玻璃的室外表面换热系数,室外,室内,玻璃的室内表面换热系数,玻璃系统内部热传导系数,导热,对流,热辐射,玻璃本身的热传导系数,气体空隙的热传导系数,间隙层中两表明的平均绝对温度Tm和校正发射率有关,这部分的热传导与气体层的厚度、气体导热系数、气体的密度、动态粘度、比热和平均温度有关,室外表面换热系数与玻璃附近的风速有关,室内表面换热系数与辐射导热和对流导热有关，辐射导热与校正发射率有关，对流导热与玻璃的安装角度有关,与玻璃的厚度和玻璃的热阻有关,气体间隙的热传导1（导热和对流）,气体间隙的热传导2（辐射）,中空玻璃的热工计算主要是计算中空玻璃本身（即玻璃系统）的传热和中空玻璃内外表面的换热计算这三部分。 中空玻璃本身的传热包括二个方面：一是玻璃本身的，这部分与玻璃的厚度和玻璃的导热系数有关；二是中空玻璃间隔层的热传导、对流和热辐射的热传导。其中，热传导和对流传热与气体层的厚度、气体的导热系数、努塞尔准数有关，而努塞尔准数又与玻璃放置的方向（水平、垂直、倾斜）、气体特性（气体的密度、动态粘度、比热）有关。 中空玻璃室内表面的换热主要是热辐射，换热系数与玻璃室内表面的校正发射率和绝对平均温度有关，换热系数hi。 中空玻璃室外表面的换热系数与玻璃表面附近风速有关，换热系数he。,65,中空玻璃的热工计算的思路,一、中空玻璃传热系数应按下式计算： (1) 式中 U中空玻璃传热系数，W(m2K)； he室外表面换热系数，W(m2K)； ht玻璃系统传热系数，W(m2K)； hi室内表面换热系数，W(m2K)。,66,中空玻璃的热工计算的思路,一）、玻璃系统传热系数应按下式计算： (2) 式中 ht玻璃系统传热系数，W(m2K)； hs中空玻璃气体间隙层传热系数，W(m2K)； N中空玻璃气体层数量； 玻璃导热系数，W(mK)； d组成玻璃系统各单片玻璃厚度之和，m。,67,中空玻璃的热工计算的思路,1、中空玻璃气体间隙层导热系数应按下式计算： hs= hg+ hr （3） 式中 hg中空玻璃气体间隙层气体传热系数(包括导热和对流)； hr中空玻璃气体间隙层内两片玻璃之间辐射传热系数。 1.1中空玻璃气体间隙层气体传热系数应按下式计算： (4) 式中 s气体层的厚度，m； 气体导热系数，W(mK)； Nu努塞尔准数。,69,中空玻璃的热工计算的思路,1.1.1努塞尔准数应按下式计算： Nu=A(GrPr)n （5） 式中 Gr格拉晓夫准数； Pr普朗特准数； A、n常数和幂指数； 当玻璃垂直时，A=0.035，n=0.38； 当玻璃水平时，A=0.16，n=0.28； 当玻璃倾斜45时，A=0.10，n=0.31。 如果Nu 1，则将Nu取为1。,71,中空玻璃的热工计算的思路,1.1.1.1格拉晓夫准数应按下式计算： （6） （6） 1.1.1.2普朗特准数应按下式计算： （7） （7） 式中 T中空玻璃气体间隙层两玻璃内表面的温度差，K； 气体密度，kg/m3； 气体动态黏度，kg/(ms)； c气体比热，J/(kgK)；,73,中空玻璃的热工计算的思路,2、中空玻璃气体间隙层内两片玻璃之间辐射传热系数，辐射导热系数应按下式计算： 式中1,2中空玻璃气体间隙层两片玻璃内表面在平均绝对温度 Tm下的校正发射率。 将（6）（7）带入（5）得到努塞尔准数Nu，再代入（4）得到气体间隙层气体导热系数hg,-,74,中空玻璃的热工计算的思路,(8),二）室外表面换热系数应按下式计算： (9) 式中he室外表面换热系数，W(m2K)； v玻璃表面附近风速，ms。 一般情况下，he可按23 W(m2K)取值。 三）室内表面换热系数应按下式计算： hi=3.6+4.40.837 （10） 式中 hi室内表面换热系数，W(m2K)； 玻璃室内表面校正发射率。 如果玻璃室内表面未镀低辐射膜，hi可按8 W(m2K)取值。,76,中空玻璃的热工计算的思路,中空玻璃的热工计算的思路,将前面计算出来的he , hg ,hi 代入（1）式：,得到中空玻璃的传热系数K。,79,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程 计算中空玻璃的传热系数,中空玻璃传热系数应按下列方法计算： 1、玻璃系统传热系数应按下式计算： (2) 式中ht玻璃系统传热系数，W/(m2K)； hs中空玻璃气体间隙层传热系数，W/(m2K)； N中空玻璃气体层数量； 玻璃导热系数，W/(mK)； d组成玻璃系统各单片玻璃厚度之和，m。,80,2、中空玻璃气体间隙层传热系数应按下式计算： hs= hg+ hr (3) 式中: hg中空玻璃气体间隙层气体传热系数(包括导热和对流)； hr中空玻璃气体间隙层内两片玻璃之间辐射传热系数。,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,81,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,3、中空玻璃气体间隙层气体传热系数应按下式计算： 式中 s气体层的厚度，m； 气体导热系数，W/(mK)； Nu努塞尔准数。,82,3、1、努塞尔准数应按下式计算： Nu=A(GrPr)n 式中 Gr格拉晓夫准数； Pr普朗特准数； A、n常数和幂指数； 当玻璃垂直时，A=0.035，n=0.38； 当玻璃水平时，A=0.16，n=0.28； 当玻璃倾斜45时，A=0.10，n=0.31。 如果Nu 1，则将Nu取为1。,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,83,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,3、1、1、格拉晓夫准数应按下式计算：,84,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,3、1、2、普朗特准数应按下式计算： 式中T中空玻璃气体间隙层两玻璃内表面的温度差，K； 气体密度，kg/m3； 气体动态黏度，kg/(ms)； c气体比热容，J/(kgK)；,86,4、中空玻璃气体间隙层内两片玻璃之间辐射传热系数，应按下式计算： 式中1 2中空玻璃气体间隙层两片玻璃内表面在平均绝对温度Tm下的校正发射率。,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,87,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,5、 室外表面换热系数应按下式计算： 式中he室外表面换热系数，W/(m2K)； v玻璃表面附近风速，m/s。 一般情况下，he可按23 W/(m2K)取值。 6、室内表面换热系数应按下式计算： hi=3.6+4.4/0.837 式中hi室内表面换热系数，W/(m2K)； 玻璃室内表面校正发射率。 如果玻璃室内表面未镀低辐射膜，hi可按8 W/(m2K)取值。,88,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,7、中空玻璃传热系数应按下式计算： 式中 U中空玻璃传热系数，W/(m2K)； he室外表面换热系数，W/(m2K)； ht玻璃系统传热系数，W/(m2K)； hi室内表面换热系数，W/(m2K)。,89,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,计算玻璃传热系数有关参数取值应符合下列规定： 1 玻璃导热系数应按1 W/(mK)取值。 2 未镀低辐射膜玻璃表面校正发射率应按0.837取值。 3 中空玻璃气体间隙层两玻璃内表面的温度差T可按15 K 取值。 4 中空玻璃平均温度(Tm)可按283K取值。 5 斯蒂芬一波尔兹曼常数应按5.67108W/(m2K)取值。,90,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,6、 镀膜玻璃标准发射率(n)取值应符合下列规定： 1)应在接近正常入射状况下，采用红外光谱仪测试玻璃反射曲线； 2)在反射曲线上，可按照表2给出的30个波长值，测定相应的反射率Rn(i)； 3)283K温度下的标准反射率应按下式计算： 4)283K温度下的标准发射率应按下式计算： n=1Rn,91,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,92,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,7 校正发射率应采用表3给出的系数乘以标准发射率n。,93,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,附：中空玻璃传热系数计算实例 济南市外海蝶泉居住小区E-6#楼建筑外窗使用中空玻璃有关参数： 单面LOW-E浮法中空玻璃间隔层充氩气，厚度（5+16+5）mm，表示为5low-e+16Ar+5,山东淄博盛达制造。 离线单银低辐射镀膜玻璃校正发射率： 10.1041.140.119,94,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,95,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,2、,2 普朗特准数,式中 Pr-普朗特准数; 气体动态粘度（kg/(ms),在283K时氩气取2.16510-5 c气体比热，J/（kgk),在283K时氩气取521.9285 气体导热系数，w/(mK),在283K时氩气取0.0168 得,96,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,97,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,98,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,99,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,100,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,101,五、依据JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程计算中空玻璃的传热系数,102,六、依据JGJ/T151-2008建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程计算整樘窗的传热系数,详细热工性能计算应按照JGJ/T151-2008第7章的要求计算窗框，按照第6章的要求计算玻璃，按照第3章的要求计算整窗。在没有详细计算结果可以应用时，可以参考附录B：典型窗框的传热系数、附录C：典型玻璃的光学热工系数进行相关计算。,103,六、依据JGJ/T 151-2008建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程计算整樘窗的传热系数,整樘窗的传热系数应按下式计算： 式中Ut-整樘窗的传热系数W/(m2K)； Ag-窗玻璃面积（m2）； Af-窗框面积（m2）； At-窗面积（m2）； l-玻璃区域的边缘长度（m）； Ug-窗玻璃的传热系数W/(m2K)； Uf-窗框的传热系数W/(m2K)； -窗框和窗玻璃(或者其他镶嵌板）的 线传热系数W/(mK)； 其中Ug-玻璃的传热系数计算见本文第五部分。,104,六、依据JGJ/T151-2008建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程计算整樘窗的传热系数 Af,i,式中Ad,i,Ad,e , Af,i ,Af,e-各部件面积划分示意见图4 . Ad,i,Ad,e室内，室外框的表面暴露部分的面积； Af,i ,Af,e-室内，室外框的投影面积,图4 窗各部件面积划分示意,室内窗框面积 Ad,i=A1+A2+A3+A4 室外窗框面积Ad,e=A5+A6+A7+A8,六、依据JGJ/T151-2008建筑门窗玻璃幕墙 热工计算规程计算整樘窗的传热系数,整窗应根据框截面的不同对窗框分段，有多少个不同的框截面就应计算多少个不同的框传热系数和对应的框和玻璃接缝线传热系数。两条框相交处的传热不作三维传热现象考虑。 整窗在进行热工计算时应进行如下面积划分，见图 1 窗框面积Af：指从室内、外两侧可视的凸出的框投影面积大者； 2 玻璃面积Ag(或者是其它镶嵌板的面积Ap)：室内、外侧可见玻璃边缘围合面积小者； 3 整窗的总面积Ai：窗框面积Af与窗玻璃面积Ag(或者是其它镶嵌板的面积Ap)之和。,105,106,六、依据JGJ/T151-2008建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程计算整樘窗的传热系数,典型窗框的传热系数U 近似计算和确定方法： 1、PVC-U塑料窗框的传热系数Uf确定方法见表1 有“”标记系编者根据greiner相关资料补加。,107,六、依据JGJ/T151-2008建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程计算整樘窗的传热系数,2、金属窗框的传热系数Uf应按下式计算： 式中 hi-窗框的内表面换热系数，取值8.0 W/(m2K) he-窗框的外表面换热系数，取值23 W/(m2K) Rf-窗框截面的热阻（(m2K) /W ）当隔热条的导热系数为0.20.3 W/(m2.K)时,