165 空调负荷计算中节能玻璃热工参数取值问题讨论

1、空调负荷计算中节能玻璃热工参数取值问题讨论东莞市建青设计有限公司 白贵平湖南大学土木工程学院 龚光彩广州大学土木工程学院 冀兆良摘 要：节能玻璃在建筑节能工程上的应用日趋广泛，然而在节能设计空调负荷计算中所采用的玻璃热工参数与检测中给出的热工参数在意义及数值上都有差别，本文就此问题进行讨论和分析，认为在空调负荷计算中传热热阻不应包括辐射换热热阻。关键词：玻璃 传热系数 空调负荷 玻璃外窗是空调建筑围护结构节能的重点，在空调负荷计算中，玻璃热工参数的取值是否正确会直接影响计算结果的准确性。空调负荷计算常用冷负荷系数法，玻璃的热工参数主要有：传热系数、遮蔽系数及可见光透射比。而玻璃的热工参数是由实

2、验测定给出的，采用的测定标准及规程为建筑玻璃 可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定GB/T2680-94和建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程JGJ/T151-2008。随着大量节能玻璃的应用，如LOW-E玻璃等，在实际工程设计中，设计选用的热工参数与测定得到的热工参数有差异甚至有误区，尤其是LOW-E玻璃的传热系数，在节能设计空调负荷计算中所采用的玻璃热工参数与检测给出的热工参数，其意义及数值都有不同，本文就此问题进行讨论和分析。1. 测定得出玻璃热工参数的意义1.1 入射太阳光的分布：（1）式中：太阳光直接透射比；太阳光直接反射比；太阳光直接吸收比；1

3、.2 太阳光直接透射比 （2）式中：太阳光辐射相对光谱分布； 波长间隔，nm；试样的太阳光光谱透射比，%。1.3 太阳光直接反射比（3）式中：试样的太阳光直接反射比，%；试样的太阳光光谱反射比，%； 、同式（2）。1.4 双层窗玻璃构件太阳光透射比用式（4）计算：（4）式中：试样的太阳光透射比，%； 第一片（室外侧）玻璃的太阳光光谱透射比，%；第一片（室内侧）玻璃的太阳光光谱透射比，%； 第一片玻璃，在光由室内侧射向室外侧条件下，所测定的太阳光光谱反射比，%；第二片玻璃，在光由室外侧射入室内侧条件下，所测定的太阳光光谱反射比，%。1.5 太阳能总透射比（5）式中：试样的太阳能总透射比，%； 试

4、样的太阳光直接透射比，%； 试样向室内侧的二次热传递系数，%；1.5.1单片玻璃为单片玻璃的太阳光直接透射比，其用式（6）、式（7）计算：（6）（7）（8）式中：单片玻璃向室内侧的二次热传递系数，%； 试样构件内侧表面的热传递系数，W/m2K； 试样构件外侧表面的热传递系数， W/m2K；内表面半球辐射率；外表面半球辐射率；1.5.2 双层窗玻璃构件为双层窗玻璃构件的太阳光直接透射比，其用式（9）计算：（9）式中：双层窗玻璃构件，向室内侧的二次热传递系数，%两片玻璃之间的导热阻；1.6 遮蔽系数各种窗玻璃构件对太阳辐射热的遮蔽系数用式（10）计算：（10）式中：试样的遮蔽系数；试样的太阳能总透

5、射比，%； 3mm厚的普通透明平板玻璃的太阳能总透射比，其理论值取88.9%。1.7 传热系数计算 （11）式中：试样构件内侧表面的热传递系数， w/m2K； 试样构件外侧表面的热传递系数， w/m2K；玻璃部分传导热阻；间层空气总导热阻；玻璃的传热系数；从上述计算可以看出，内外表面的热传递系数同时考虑了对流换热与辐射换热，即总传热系数中已经考虑了辐射换热热阻。内表面与外表面的半球辐射率对总换热系数的影响很大。这里所测定的传热系数的含义包括了导热、辐射、对流换热3部分内容。2. 空调负荷计算用玻璃热工参数的意义空调负荷计算为合理选择空调末端处理设备和确定冷、热源设备容量提供依据。外窗冷负荷是空

6、调负荷的重要组成部分，在南方地区的许多空调建筑，通过外窗传热形成的空调冷负荷占到了围护结构总冷负荷的50%以上。外窗冷负荷计算常用的计算方法是冷负荷系数法，主要包括两大部分：温差传热形成的冷负荷；日照得热形成的冷负荷。2.1 外玻璃窗温差传热形成的逐时冷负荷，可按下式计算： （12）式中：时刻外玻璃窗传热形成的冷负荷（W）；所计算外玻璃窗的传热系数（W/）；外玻璃窗面积（）； 玻璃窗冷负荷温度的逐时值，查冷负荷系数法给出的外窗冷负荷温度表，并考虑遮阳、建筑所在地点、外表面对流换热系数，通过修正计算确定。 室内设计计算温度（），舒适性空调=26。2.2 透过无外遮阳设施的玻璃窗的日照得热形成的逐

7、时冷负荷，可用下式计算： （13）式中：透过无外遮阳玻璃窗传热形成的逐时冷负荷（W）； 外玻璃窗面积（），等于窗口面积乘窗有效面积系数； 窗玻璃的综合遮阳系数，其中是窗玻璃的遮阳系数， 是窗内遮阳设施的遮阳系数；日射得热因素的最大值（W/），按地理纬度、朝向查值；逐时冷负荷系数，按分区（北区，南区）、朝向查值。2.3 有外遮阳设施的玻璃窗，日射得热形成的逐时冷负荷，用下式计算： （14） （15） （16）式中：有外遮阳玻璃窗日射得热形成的逐时冷负荷（W）； 玻璃窗照光部分逐时冷负荷（W）；玻璃窗阳影部分的逐时冷负荷（W）； 、分别为玻璃窗照光部分和阳影部分的面积（）； 北向日射得热因数最大值

8、（W/）； 北向逐时冷负荷系数；、同（13）式。以上计算中涉及到玻璃的两个重要热工参数：玻璃传热系数与玻璃遮阳系数。其中玻璃的传热系数关联温差传热得热形成冷负荷，其包含了导热传热与对流传热两部分，没有考虑辐射传热；遮阳系数关联日照得热形成冷负荷，主要是辐射传热部分。3. 二者差异性讨论从空调负荷计算过程可以看出：在设计计算中，玻璃的传热系数表征了温差传热得热形成的负荷，其包含了导热传热与对流传热两部分，没有考虑辐射传热；遮阳系数表征了日照得热形成的负荷，主要是辐射传热部分。而按照测试标准建筑玻璃 可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定GB/T2680

9、-94和建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程JGJ/T151-2008，在玻璃热工参数测定过程中，所提供的玻璃的传热系数却包括了三方面的因素：导热换热、对流换热与辐射换热。所以在目前的节能工程验收中，需要对玻璃进行热工参数检测，所测出的传热系数显然与实际设计中采用的传热系数在意义与数值上都不同，尤其对于节能玻璃影响更大。根据建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程JGJ/T151-2008，不同玻璃的热工性能如下：玻璃种类可见光投射比太阳光总投射比遮阳系数传热系数3mm透明玻璃0.830.871.05.86mm透明玻璃0.770.820.935.76mm中透型LOW-E玻璃0.550.440.513.56mm（透

10、明）+12mm（空气）+6mm（透明）0.710.750.862.86mm（中透型LOW-E）+12mm（空气）+6mm（透明）0.620.370.501.8如果不考虑辐射因素，如果不考虑辐射热阻，从传热机理来分析，6mm透明玻璃与6mm中透型LOW-E玻璃的传热系数应该基本相同；6mm（透明）+12mm（空气）+6mm（透明）与6mm（中透型LOW-E）+12mm（空气）+6mm（透明）的传热系数也基本接近。但按照测试标准，二种玻璃的传热系数差别却很大。玻璃采用度膜后，膜对太阳光的透过性影响，这一点已经在遮阳系数中体现，在空调负荷计算中，其影响日照得热形成负荷，但几乎不影响温差传热负荷。按照

11、现行玻璃测试方法给出的传热系数，玻璃镀膜不但影响了日照得热形成负荷，而且对温差传热负荷影响很大，这与空调负荷计算机理及实际热过程是不相吻合的。在设计中若采用上表给出的数值计算LOW-E玻璃的空调冷负荷，计算结果显然会偏小，其原因就是重复考虑了遮阳对辐射换热的影响。4. 结论1. 检测所给出的玻璃的传热系数包括了导热、辐射及对流换热3个因素，而设计计算中所采用的玻璃的传热系数只包括导热与对流2个因素，二者意义不同。2检测给出的传热系数值由于考虑了辐射传热热阻，明显小于设计计算需用的传热系数；所以设计中若用厂家经过检测给出的热工参数进行计算会使空调冷负荷计算结果偏小。3.玻璃外窗的空调冷负荷计算，辐射传热与遮阳系数关联，故在传热得热形成的冷负荷计算中，所用的传热热阻不应包括辐射换热热阻。参考文献1建筑玻璃 可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外