门窗热工性能计算方法.doc

建筑门窗热工性能计算方法一、前言门窗是建筑耗能的主要部位，简便计算门窗的热工性能是非常必要的。本文作者参考ISO10292在建筑玻璃应用技术规程JGJ113 中给出了建筑玻璃的传热系数U值的计算方法，可用来评价、表征建筑玻璃的热工性能。本文给出了建筑门窗传热系数U值的简便计算方法，可供设计时使用。二、门窗有关参数定义1 门窗玻璃板面积门窗一般是由框架和玻璃板组成，门窗玻璃板面积定义为门窗两侧可视面积中较小的面积，用Ag表示，安装于框架内部的面积不计其内。2 玻璃板可视周长玻璃板可视周长定义为板两侧较长的周长，用Lg表示。3 框架面积框架分为框架内侧投影面积（用Af,i表示）、外侧投影面积（用Af,e表示）、内侧表面面积（用Ad,i表示）和外侧表面面积（用Ad,e表示），框架面积Af定义为框架投影的面积。4 窗面积窗面积Aw定义为框架面积和玻璃板面积之和，即Aw=Ag+Af。三、窗的传热系数计算1 单框窗的传热系数计算单框窗的传热系数Uw按下式计算：Uw=(Ag*Ug+Af*Uf+lg*g) / (Ag+ Af)公式( 1 )式中：Ug玻璃板的传热系数； Uf框架的传热系数； g玻璃板和框架通过衬垫材料的线传热系数，对于单片玻璃，g=0。2 双框窗的传热系数计算双框窗的传热系数Uw按下式计算：Uw=1 / (1/ Uw1-Rsi+Rs-Rse+1/ Uw2)公式( 2 )式中：Uw1室内侧窗的传热系数，按公式（1）计算；Uw2室外侧窗的传热系数，按公式（1）计算；Rsi室外侧窗单独使用时，其内表面热阻；Rse室内侧窗单独使用时，其外表面热阻；Rs两窗玻璃之间空间热阻。3 单框双玻窗（非中空）的传热系数计算单框双玻窗的传热系数按公式（1）计算，双层玻璃的传热系数按下式计算：Ug=1 / (1/ Ug1-Rsi+Rs-Rse+1/ Ug2)公式( 3 ) 式中：Uw1室内侧玻璃的传热系数；Uw2室外侧玻璃的传热系数；Rsi室外侧玻璃单独使用时，其内表面热阻；Rse室内侧玻璃单独使用时，其外表面热阻；Rs两片玻璃之间空间热阻。四、有关参数的计算与取值1 玻璃的导热系数玻璃的导热系数=1.0W/(mK)。2 玻璃的内外表面热阻对于普通非镀膜玻璃，玻璃的内表面热阻Rsi=0.13m2K/W，玻璃的外表面热阻Rse=0.04m2K/W。对于镀Low.E 膜的玻璃，其表面热阻应按建筑玻璃应用技术规程JGJ113计算。五玻璃传热系数U值的计算方法U值是表征玻璃传热的参数。表示热量通过玻璃中心部位而不考虑边缘效应，稳态条件下，玻璃两表面在单位环境温度差条件时，通过单位面积的热量。U值的单位是W/(m2K)。按下列公式计算：1/U=1/he+1/ht+1/hi(JGJ 113-2003 附录C.0.2-1)式中 he玻璃的室外表面换热系数； hi玻璃的室内表面换热系数；ht多层玻璃系统内部热传导系数；多层玻璃体系内部传热系数ht按照以下公式计算：(JGJ 113-2003 附录C.0.2-2)式中 hs气体空隙的导热率；N 气体层的数量； M 材料层的数量； dm每一个材料层的厚度； rm每一层材料的热阻（玻璃的热阻为lmK/W）。气体空隙的导热率hs按下式计算： hs = hg + hr(JGJ 113-2003 附录C.0.2-3)式中 hr气体空隙的辐射导热系数；hg气体空隙的导热系数（包括传导和对流）。辐射导热系数hr由下式给出：hr = 4( 1/1+1/2-1)-1Tm3(JGJ 113-2003 附录C.0.2-4)式中斯蒂芬-波尔兹曼常数；间隙层中两表面在平均绝对温度Tm下的校正发射率。气体导热系数hg由下式给出：hg = Nu /s(JGJ 113-2003 附录C.0.2-5)式中 s气体层的厚度，m； 气体导热率， W/（mK）； 2.496102W/(mK)Nu是努塞尔准数，由下式给出：Nu = A(GrPr)n(JGJ 113-2003 附录C.0.2-6)式中 A常数； Gr格拉晓夫准数； Pr普朗特准数； n幂指数。0.38如果Nu1，则将取为1。格拉晓夫准数由下式计算：Gr =(9.81S3T2)/ (Tm2)(JGJ 113-2003 附录C.0.2-7)普朗特准数按下式计算：Pr =c/(JGJ 113-2003 附录C.0.2-8)式中 T气体间隙前后玻璃表面的温度差，K 气体密度，kg/m3； 1.232kg/m3气体的动态黏度，kg/（ms）； 1.76110-5kg/(ms)c气体的比热， J/（kgK）；1.008103J/(kg.K)Tm气体平均温度，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：A=0.10.n=0.31。外部和内部热交换系数 (1).室外表面换热系数室外表面换热系数he根据规范取23W/(m2K)(JGJ 113-2003 附录C.0.4)(2).室内表面换热系数室内表面换热系数hi可用下式表达：hi = hr + hc(JGJ 113-2003 附录C.0.4-2)式中，hr为辐射导热；hc为对流导热，对于自由对流，hc=3.6W/(m2K)。普通玻璃表面的辐射导热为4.4W/(m2K)。辐射导热率由下式给定：hr = 4.4/0.387(JGJ 113-2003 附录C.0.4-3)hi = 4.4*0.387/0.387+ hc= 4.4+ 3.6= 8W/(m2K)基本的参考值列示如下： 玻璃的热阻率r1mK/W； 普通玻璃表面的校正发射率0.837； 外玻璃表面温度差 T15K； 窗玻璃平均温度 T m283K； 斯蒂芬-波尔兹曼常数了=5.6710?8W/（m 2