公共建筑节能标准要求及幕墙门窗热工参数的计算

/《公共建筑节能设计标准》的门窗幕墙节能――幕墙门窗节能性能计算（内部资料）2005年6月6日

书目1《公共建筑节能设计标准》介绍1.1标准的特点1.2标准对门窗幕墙的节能要求2建筑节能设计标准对门窗和幕墙节能指标的要求3建筑门窗幕墙节能指标计算的一般条件4建筑玻璃的光学热工性能计算5门窗、幕墙框的热工性能计算6门窗的节能指标计算7幕墙的节能指标计算8外遮阳的计算9通风间层的计算

第1章《公共建筑节能设计标准》介绍1.1《公共建筑节能设计标准》的特点1)《公共建筑节能设计标准》分不同地区对透亮部分的遮阳系数提出了具体的量化要求；2)引入了和《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》“对比评定法”类似的“权衡推断”方法进行围护结构节能的综合评价。所谓“权衡推断”是指当建筑设计不能完全满意规定的围护结构热工设计要求时，计算并比较参照建筑和所设计建筑的全年采温煦空气调整能耗，判定围护结构的总体热工性能是否符合节能设计要求。“参照建筑”是对围护结构热工性能进行权衡推断时，作为计算全年采温煦空气调整能耗用的假想建筑。1.2《公共建筑节能设计标准》的节能要求1.2.1标准的适用范围和相关标准《公共建筑节能设计标准》的编制是为了贯彻国家有关法律法规和方针政策，改善公共建筑的室内环境，提高能源利用效率。标准适用于建筑、改建和扩建的公共建筑节能设计。标准要求在保证相同的室内环境参数条件下，和未实行节能措施前相比，全年采暖、通风、空气调整和照明的总能耗应削减50％。和《公共建筑节能设计标准》相关的节能标准还有：《建筑照明设计标准》GB50034-2004《建筑采光设计标准》GB/T50033-2001《民用建筑热工设计规范》GB50176-93《采暖通风和空气调整设计规范》GB50019-2003《通风和空调工程施工及验收规范》GB50243-97《旅游旅馆建筑热工和空气调整节能设计标准》GB50189-931.2.2室内环境节能设计计算参数集中采暖系统室内计算温度符合下表的规定：表集中采暖系统室内计算温度建筑类型及房间名称室内温度（℃）建筑类型及房间名称室内温度（℃）1办公楼：门厅、楼(电)梯办公室会议室、接待室、多功能厅走道、洗手间、公共食堂车库1620181656体育：竞赛厅（不含体操）、练习厅休息厅运动员、教练员更衣、休息游泳馆161820262餐饮：餐厅、饮食、小吃、办公洗碗间制作间、洗手间、配餐厨房、热加工间干菜、饮料库1816161087商业营业厅（百货、书籍）鱼肉、蔬菜营业厅副食（油、盐杂货）、洗手间办公米面贮藏百货仓库181416205103影剧院：门厅、走道观众厅、放映室、洗手间休息厅、吸烟室化妆141618208旅馆大厅、接待客房、办公室餐厅、会议室走道、楼（电）梯间公共浴室公共洗手间1620181625164交通：民航候机厅、办公室候车厅、售票厅公共洗手间2016169图书馆：大厅洗手间办公室、阅览报告厅、会议室特藏、胶卷、书库16162018145银行：营业大厅走道、洗手间办公室楼（电）梯18162014空气调整系统室内计算参数符合下表的规定：表空气调整系统室内计算参数参数冬季夏季温度（℃）一般房间2025大堂、过厅18室内外温差≤10风速（ν）（m/s）0.10≤ν≤0.200.15≤ν≤0.30相对湿度（％）30～6040～65公共建筑主要空间的设计新风量，应符合表3.0.2的规定。表公共建筑主要空间的设计新风量建筑类型和房间名称新风量[m3/h·p]旅游旅馆客房5星级504星级403星级30餐厅、宴会厅、多功能厅5星级304星级253星级202星级15大堂、四季厅4～5星级10商业、服务4～5星级202～3星级10美容、理发、康乐设施30旅店客房一～三级30四级20文化消遣影剧院、音乐厅、录像厅20游艺厅、舞厅（包括卡拉OK歌厅）30酒吧、茶座、咖啡厅10体育馆20商场（店）、书店20饭馆（餐厅）20办公30学校教室小学11中学14高中171.2.3建筑设计的一般要求标准要求，建筑总平面的布置和设计，宜利用冬季日照并避开冬季主导风向，利用夏季自然通风；建筑的主朝向宜选择本地区最佳朝向或接近最佳朝向。标准对寒冷、寒冷地区建筑的体形系数有严格的规定，要求公共建筑的体型系数应小于或等和0.40，当不能满意规定时，必需用按标准的规定进行权衡推断。1.3公共建筑节能设计标准对门窗幕墙的要求1.3.1热工分区各城市的建筑气候分区按下表分区表主要城市所处气候分区气候分区代表性城市寒冷地区A区海伦、博克图、伊春、呼玛、海拉尔、满洲里、齐齐哈尔、富锦、哈尔滨、牡丹江、克拉玛依、佳木斯、安达寒冷地区B区长春、乌鲁木齐、延吉、通辽、四平、呼和浩特、抚顺、大柴旦、沈阳、大同、本溪、阜新、哈密、鞍山、张家口、酒泉、伊宁、吐鲁番、西宁、银川、丹东寒冷地区兰州、太原、唐山、阿坝、喀什、北京、天津、大连、阳泉、平凉、石家庄、德州、晋城、天水、西安、拉萨、康定、济南、青岛、安阳、郑州、洛阳、宝鸡、徐州夏热东冷地区南京、蚌埠、盐城、南通、合肥、安庆、九江、武汉、黄石、岳阳、汉中、安康、上海、杭州、宁波、宜昌、长沙、南昌、株洲、永州、赣州、韶关、桂林、重庆、达县、万州、涪陵、南充、宜宾、成都、贵阳、遵义、凯里、绵阳夏热冬暖地区福州、莆田、龙岩、梅州、兴宁、英德、河池、柳州、贺州、泉州、厦门、广州、深圳、湛江、汕头、海口、南宁、北海、梧州1.3.2对围护结构的节能要求依据建筑所处城市的建筑气候分区，围护结构的热工性能应分别符合下列各表的规定。表-1寒冷地区A区围护结构传热系数限值围护结构部位体形系数≤0.3传热系数KW/（m2·K）0.3<体形系数≤0.4传热系数KW/（m2·K）屋面≤0.5≤0.30外墙（包括非透亮幕墙）≤0.45≤0.40底面接触室外空气的架空或外挑楼板≤0.45≤0.40非采暖房间和采暖房间的隔墙或楼板≤0.6≤0.6单一朝向外窗（包括透亮幕墙）窗墙面积≤0.2≤3.0≤2.70.2<窗墙面积比≤0.3≤2.8≤2.50.3<窗墙面积比≤0.4≤2.5≤2.20.4<窗墙面积比≤0.5≤2.0≤1.70.5<窗墙面积比≤0.7≤1.7≤1.5屋顶透亮部分≤2.5表-2寒冷地区B区围护结构传热系数限值围护结构部位体形系数≤0.3传热系数KW/（m2·K）0.3<体形系数≤0.4传热系数KW/（m2·K）屋面≤0.45≤0.35外墙（包括非透亮幕墙）≤0.50≤0.45底面接触室外空气的架空或外挑楼板≤0.50≤0.45非采暖房间和采暖房间的隔墙或楼板≤0.8≤0.8单一朝向外窗（包括透亮幕墙）窗墙面积≤0.2≤3.2≤2.80.2<窗墙面积比≤0.3≤2.9≤2.50.3<窗墙面积比≤0.4≤2.6≤2.20.4<窗墙面积比≤0.5≤2.1≤1.80.5<窗墙面积比≤0.7≤1.8≤1.6屋顶透亮部分≤2.6表-3寒冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值围护结构部位体形系数≤0.3传热系数KW/（m2·K）0.3<体形系数≤0.4传热系数KW/（m2·K）屋面≤0.55≤0.45外墙（包括非透亮幕墙）≤0.60≤0.50底面接触室外空气的架空或外挑楼板≤0.60≤0.50非采暖房间和采暖房间的隔墙或楼板≤1.5≤1.5外窗（包括透亮幕墙）传热系数KW/（m2·K）遮阳系数SC(东、南、西向/北向)传热系数KW/（m2·K）遮阳系数SC(东、南、西向/北向)单一朝向外窗（包括透亮幕墙）窗墙面积≤0.2≤3.5—≤0.30—0.2<窗墙面积比≤0.3≤3.0—≤2.5—0.3<窗墙面积比≤0.4≤2.7≤0.70/—≤2.3≤0.70/—0.4<窗墙面积比≤0.5≤2.3≤0.60/—≤2.0≤0.60/—0.5<窗墙面积比≤0.7≤2.0≤0.50/—≤1.8≤0.50/—屋顶透亮部分≤2.7≤0.50≤2.7≤0.50注：有外遮阳时，遮阳系数＝玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数；无外遮阳时，遮阳系数＝玻璃的遮阳系数。表-4夏热冬冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值围护结构部位传热系数KW/（m2·K）屋面≤0.70外墙（包括非透亮幕墙）≤1.0底面接触室外空气的架空或外挑楼板≤1.0外窗（包括透亮幕墙）传热系数KW/（m2·K）遮阳系数SC(东、南、西向/北向)单一朝向外窗（包括透亮幕墙）窗墙面积≤0.2≤4.7—0.2<窗墙面积比≤0.3≤3.5≤0.55/—0.3<窗墙面积比≤0.4≤3.0≤0.50/0.600.4<窗墙面积比≤0.5≤2.8≤0.45/0.550.5<窗墙面积比≤0.7≤2.5≤0.40/0.50屋顶透亮部分≤3.0≤0.40注：有外遮阳时，遮阳系数＝玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数；无外遮阳时，遮阳系数＝玻璃的遮阳系数。表-5夏热冬暖地区围护结构传热系数和遮阳系数限值围护结构部位传热系数KW/（m2·K）屋面≤0.90外墙（包括非透亮幕墙）≤1.5底面接触室外空气的架空或外挑楼板≤1.5外窗（包括透亮幕墙）传热系数KW/（m2·K）遮阳系数SC(东、南、西向/北向)单一朝向外窗（包括透亮幕墙）窗墙面积≤0.2≤6.5—0.2<窗墙面积比≤0.3≤4.7≤0.50/0.600.3<窗墙面积比≤0.4≤3.5≤0.45/0.550.4<窗墙面积比≤0.5≤3.0≤0.40/0.500.5<窗墙面积比≤0.7≤3.0≤0.35/0.45屋顶透亮部分≤3.5≤0.35注：有外遮阳时，遮阳系数＝玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数；无外遮阳时，遮阳系数＝玻璃的遮阳系数。表-6不同气候区地面和地下室外墙热阻限值气候分区围护结构部位热阻R（m2·K）/W寒冷地区A区地面：周边地面非周边地面≥2.0≥1.8采暖地下室外墙（和土壤接触的墙）≥2.0寒冷地区B区地面：周边地面非周边地面≥2.0≥1.8采暖地下室外墙（和土壤接触的墙）≥1.8寒冷地区地面：周边地面非周边地面≥1.5采暖地下室外墙（和土壤接触的墙）≥1.5夏热东冷地区地面≥1.2地下室外墙（和土壤接触的墙）≥1.2夏热冬暖地区地面≥1.0地下室外墙（和土壤接触的墙）≥1.0注：周边地面系指距外墙内表面2m以内的地面；地面热阻系指建筑基础持力层以上各层材料的热阻之和；地下室外墙热阻系指土壤以内各层材料的热阻之和。以上表中，外墙的传热系数为包括结构性热桥在内的平均值Km。当建筑所处城市属于温柔地区时，应推断该城市的气象条件和气候分区表中的哪个城市最接近，则围护结构的热工性能应符合那个城市所属气候分区的规定。假如建筑的围护结构在某个方面不能完全满意以上表中的规定时，必需按标准的规定进行“权衡推断”。外墙和屋面的热桥部位的内表面温度不应低于室内空气露点温度。建筑每个朝向的窗（包括透亮幕墙）墙面积比均不应大于0.70。当窗（包括透亮幕墙）墙面积比小于0.40时，玻璃（或其他透亮材料）的可见光透射比不应小于0.4。当不能满意规定时，必需按标准的规定进行“权衡推断”。夏热冬暖地区、夏热冬冷地区的建筑以及寒冷地区中制冷负荷大的建筑，外窗（包括透亮幕墙）宜设置外部遮阳。屋顶透亮部分的面积不应大于屋顶总面积的20％，当不能满意规定时，必需按标准的规定进行“权衡推断”。建筑中庭夏季应利用通风降温，必要时设置机械排风装置。外窗的可开启面积不应小于窗面积的30％；透亮幕墙应具有可开启部分或设有通风换气装置。寒冷地区建筑的外门应设门斗，寒冷地区建筑的外门宜设门斗或应实行其他削减冷风渗透的措施。其他地区建筑外门也应实行保温隔热节能措施。外窗的气密性不应低于《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB7107规定的4级。透亮幕墙的气密性不应低于《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225规定的3级。1.4围护结构热工性能的权衡推断首先计算参照建筑在规定条件下的全年采温煦空气调整能耗，然后计算所设计建筑在相同条件下的全年采温煦空气调整能耗，当所设计建筑的采温煦空气调整能耗不大于参照建筑的采温煦空气调整能耗时，判定围护结构的总体热工性能符合节能要求。当所设计建筑的采温煦空气调整能耗大于参照建筑的采温煦空气调整能耗时，应调整设计参数重新计算，直至所设计建筑的采温煦空气调整能耗不大于参照建筑的采温煦空气调整能耗。参照建筑的形态、大小、朝向、内部的空间划分和运用功能应和所设计建筑完全一样。在寒冷和寒冷地区，当所设计建筑的体型系数大于本标准的规定时，参照建筑的每面外墙应按比例缩小，使参照建筑的体型系数符合本标准的规定。当所设计建筑的窗墙面积比大于本标准的规定时，参照建筑的每个窗户（透亮幕墙）均应按比例缩小，使参照建筑的窗墙面积比符合本标准的规定。当所设计建筑的屋顶透亮部分的面积大于本标准的规定时，参照建筑的屋顶透亮部分的面积应按比例缩小，使参照建筑的屋顶透亮部分的面积符合标准的规定。参照建筑外围护结构的热工性能参数取值应完全符合标准的规定。所设计建筑和参照建筑全年采温煦空气调整能耗的计算必需依据标准的规定进行。1.5建筑外遮阳系数计算方法水平遮阳板的外遮阳系数和垂直遮阳板的外遮阳系数应按下列公式计算确定：水平遮阳板：(1.5-1)垂直遮阳板：(1.5-2)遮阳板外挑系数：(1.5-3)式中——水平遮阳板夏季外遮阳系数；——垂直遮阳板夏季外遮阳系数；、、、——计算系数，按表1.5-1取定； ——遮阳板外挑系数，当计算出的时，取；A——遮阳板外挑长度（图1.5-1）；B——遮阳板根部到窗对边距离（图1.5-1）。图1.5-1遮阳外挑系数（PF）计算示意水平遮阳板和垂直遮阳板组合成的综合遮阳，其外遮阳系数值应取水平遮阳板和垂直遮阳板的外遮阳系数的乘积。表1.5-1水平和垂直外遮阳计算系数气候区遮阳装置计算系数东东南南西南西西北北东北寒冷地区水平遮阳板ah0.350.530.630.370.350.350.290.52bh-0.76-0.95-0.99-0.68-0.78-0.66-0.54-0.92垂直遮阳板av0.320.390.430.440.310.420.470.41bv-0.63-0.75-0.78-0.85-0.61-0.83-0.89-0.79夏热东冷地区水平遮阳板ah0.350.480.470.360.360.360.300.48bh-0.75-0.83-0.79-0.68-0.76-0.68-0.58-0.83垂直遮阳板av0.320.420.420.420.330.410.440.43bv-0.65-0.80-0.80-0.82-0.66-0.82-0.84-0.83夏热东暖地区水平遮阳板ah0.350.420.410.360.360.360.320.43bh-0.73-0.75-0.72-0.67-0.72-0.69-0.61-0.78垂直遮阳板av0.340.420.410.410.360.400.320.43bv-0.68-0.81-0.72-0.82-0.72-0.81-0.61-0.83注：其他朝向的计算系数按上表中最接近的朝向选取。窗口前方所设置的并和窗面平行的挡板（或花格等）遮阳的外遮阳系数应按下式计算确定：（1.5-4）式中——挡板轮廓透光比。即窗洞口面积减去挡板轮廓由太阳光线投影在窗洞口上产生的阴影面积后的剩余面积和窗洞口的比值。挡板各朝向的轮廓透光比按该朝向上的4组典型太阳光线入射角，采纳平行光投射方法分别计算或试验测定，其轮廓透光比去4个透光比的平均值。典型太阳入射角按表1.5-2选取。——挡板构造透射比。混凝土、金属类挡板去＝0.1；厚帆布、玻璃钢类挡板取＝0.4；深色玻璃、有机玻璃类挡板取＝0.6；浅色玻璃、有机玻璃类挡板取＝0.8；金属或其他非透亮材料制作的花格、百叶类构造取＝0.15表1.5-2典型的太阳光线入射角（°）窗口朝向南东、西北1组2组3组4组5组6组7组8组9组10组11组12组太阳高度角0060600045450303030太阳方位角04504575907590180180135-135幕墙的水平遮阳可转换成水平遮阳加挡遮阳板，垂直遮阳可转化成垂直遮阳加挡板遮阳，如图1.5-2所示。图中标注的尺寸A和B用于计算水平遮阳和垂直遮阳板的外挑系数PF，C为挡板的高度或宽度。挡板遮阳的轮廓透光比可以近似取为1。图1.5-2幕墙遮阳计算示意

2建筑节能设计标准对门窗和幕墙节能指标的要求2.1有关节能标准对门窗保温的要求在建筑保温节能标准方面，现在已经发布的标准有：《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001《旅游旅馆建筑热工和空气调整节能设计标准》GB50189-93《民用建筑热工设计规范》GB50176-93在《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95中，窗的传热系数有如下规定：伊春、海拉尔等寒冷地区城市：2.00W/m2.K；吉林、长春、乌鲁木齐、哈尔滨等寒冷地区城市：2.50W/m2.K；张家口、沈阳、呼和浩特等寒冷地区城市：3.00W/m2.K；郑州、洛阳、徐州、西安、石家庄、北京、天津、兰州、太原、唐山这些寒冷地区城市：4.00W/m2.K。在《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001中规定夏热冬冷地区窗的传热系数见下表：朝向传热系数K（W/m2·K）窗墙比≤0.25窗墙比0.25～0.3窗墙比0.3～0.35窗墙比0.35～0.5北N4.74.7/3.23.22.5东E、西W4.73.23.22.5南S4.74.73.22.5《旅游旅馆建筑热工和空气调整节能设计标准》GB50189-93中规定：主体建筑标准层窗墙面积比不宜大于0.45，寒冷地区外窗遮阳系数应大于0.80，保温性能不应低于Ⅱ级（≤3.0），寒冷地区外窗保温性能不应低于Ⅲ级（≤4.0），其它地区外窗保温性能不应低于Ⅳ级（≤5.0）。2.2有关节能标准对遮阳的要求在《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001中规定外窗（包括阳台门透亮部分）的面积不应过大，外窗宜设置活动外遮阳。《旅游旅馆建筑热工和空气调整节能设计标准》GB50189-93中规定：主体建筑标准层窗墙面积比不宜大于0.45，非寒冷地区外窗遮阳系数应小于0.60，或实行外遮阳措施。《民用建筑热工设计规范》GB50176-93中规定，空调建筑的向阳面，特殊是东、西向窗户，应实行热反射玻璃、反射阳光涂膜、各种固定式和活动式遮阳等有效的遮阳措施。《采暖通风和空气调整设计规范》GBJ19-87中规定，空调房间应尽量削减外窗的面积，并应实行遮阳措施。2.3《建筑采光设计标准》对采光的要求《建筑采光设计标准》GB/T50033-2001规定的各种建筑的采光系数要求如下：

3建筑门窗幕墙节能计算的基本学问3.1传热及光学的基本学问3.1.1传热方式导热：导热是在固体内部或干脆接触的固体之间的热传递过程。在这个过程中，没有物质的移动。玻璃的导热系数λ大约是1.0W/m.K。其它材料的导热系数见相关的ISO标准或采纳实测得到。对流换热：对流是固体表面和气体或液体之间的热传递过程。这个过程中有流体的运动。对流换热系数和固体表面流体的运动速度有关。辐射换热：辐射是两个固体之间通过热辐射进行的热传递。在常温下，物体之间的辐射换热是在远红外线（长波，5μm以上波长）波段进行的。这一传热和物体表面的热辐射系数ε有关。热辐射系数：和物体表面的特性有关，热辐射系数越小，辐射传热越弱。一般来说，玻璃表面的热辐射系数（半球放射率）ε为0.84，镀Low-E膜的玻璃膜面，其热辐射系数（半球放射率）ε可低至0.1以下。表面换热系数：物体表面会和其相接触的空气之间进行热交换，这一热交换包括对流和导热。同时，物体表面也会通过热辐射和四周环境进行热交换。一般对建筑而言，表面换热系数和风速、温度、热辐射水平有关。我们定义的表面换热系数为he和hi，分别为室外和室内的表面换热系数，这两个系数中均包括了对流换热和辐射换热两个部分。在玻璃的计算中，一般取：W/m2.KW/m2.K3.1.2玻璃系统传热系数的有关定义玻璃的传热系数是指在单位室内外环境温差作用下，通过单位面积玻璃的传热量。玻璃的传热系数可以通过模拟单一的室外室内温度环境（不包括太阳辐射）来获得。这可以通过测试，也可以通过计算。传热系数和热阻有如下关系：（3.1.2-1）考虑到室外总是有太阳辐射，因而通过窗户的传热总是有太阳辐射照度（IS）所带来的传热。为了消退这种影响，令IS=0，则有：（3.1.2-2）qin(IS=0)是没有计算太阳辐射热作用的，由环境温度引起的，通过玻璃的净热流，单位为W/m2。Tn是环境温度，定义如下：（3.1.2-3）式中：hc为玻璃表面的纯对流换热系数，hr为辐射换热系数，Tair为空气温度，Trm为环境的长波辐射温度。Rt可以通过模拟室内外热边界条件和热传递作用而获得，玻璃的热阻可按下式计算：（3.1.2-4）第i层玻璃的热阻Rg,i由下式计算：（3.1.2-5）由于第一层玻璃的外面是室外空气，因而玻璃间的空间从其次层起先计算。第i层玻璃空间气体层的热阻由下式定义：（3.1.2-6）式中Tf,i、Tb,i-1分别为空气层外（前）和内（后）玻璃表面的温度。3.1.3太阳光谱图3.1.3-1太阳光谱曲线从上图可以看到，太阳光的能量主要分布在可见光和近红外线。具体能量分布见下表：表3.1.3-1太阳光谱能量分布射线波长占太阳辐射总能量的比例紫外线0.29~0.38μm7%可见光0.38~0.76μm46%近红外0.76~2.5μm44%远红外2.5μm以上3%3.1.4玻璃的可见光透射玻璃的测试依据国标GB/T2680-94《建筑玻璃可见光透射比、太阳光干脆透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定》进行。依据测得的干脆透射比光谱曲线，可计算出玻璃的可见光透射比：其中：τυ——为试样的可见光透射比，%；τ(λ)——试样的光谱透射比，%；Dλ——标准照明体D65的相对光谱功率分布；V(λ)——明视觉光谱光视效率；Δλ——波长间隔，此处为10nm。依据测得的反射比光谱曲线，可计算出玻璃的可见光反射比：其中：ρυ——为试样的可见光反射比，%；ρ(λ)——试样的光谱反射比，%；Dλ——标准照明体D65的相对光谱功率分布；V(λ)——明视觉光谱光视效率；Δλ——波长间隔，此处为10nm。3.1.5玻璃对太阳光透射、反射、汲取依据测得的干脆透射比光谱曲线，可计算出玻璃的太阳光干脆透射比：其中：τe——为试样的太阳光干脆透射比，%；τ(λ)——试样的光谱透射比，%；Sλ——太阳光辐射相对光谱分布；Δλ——波长间隔，此处为10nm。依据测得的干脆反射比光谱曲线，可计算出玻璃的太阳光干脆反射比：其中：ρe——试样的太阳光干脆反射比，%；ρ(λ)——试样的光谱反射比，%；Sλ——太阳光辐射相对光谱分布；Δλ——波长间隔，此处为10nm。玻璃的太阳光干脆汲取比依据玻璃的太阳光干脆反射比和太阳光干脆透射比按下式计算：ρe+τe+αe=1太阳能总透射比用下式计算：g=τe+qi式中：τe——试样的太阳能总透射比，%；qi——试样向室内侧二次热传递系数，%；对于单片玻璃，τe为试样的太阳光干脆透射比，其qi用下式计算：式中：εe——半球辐射率，一般透亮玻璃取0.84；hi——试样内侧表面的传热系数；he——试样外侧表面的传热系数，23W/m2.K。玻璃对太阳辐射热的遮挡系数（遮阳系数）用下式计算：式中：Se——试样的遮挡系数；τs——3mm厚的一般透亮玻璃的太阳能总透射比，理论值为88.9%。3.1.6长波辐射玻璃的长波辐射的有关参数包括以下三个：a、前（外）表面半球放射率εf,i；b、后（内）表面半球放射率εb,i；c、半球-半球传递系数τi。这些参数须要测试。测试的方法见EN12898或ASTME1585-93。3.2一般计算条件计算建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时所采纳的环境边界条件一般统一采纳以下边界条件，这些边界条件包括：1）太阳辐射光谱分布函数E(λ)、视见函数R(λ)。E(λ)和R(λ)为对应不连续波长的函数值，在两个波长中间可用线性插入法求取函数值。Es(λ)依据ISO9845-1采纳，或者依据ISO9050的S(λ)采纳。Eν(λ)依据ISO/CIE10526采纳，或者依据ISO9050的D(λ)采纳。R(λ)依据ISO/CIE10527采纳，或者依据ISO9050的V(λ)采纳。2）玻璃内外表面的长波辐射为Gg,out和Gg,in，框内外表面的长波辐射为Gf,out和Gf,in。3）ISO15099规定的冬季计算标准条件：Tin=20℃Tout=0℃hc,in=3.6W/m2.Khc,out=20W/m2.KTr,m=ToutIs=100W/m24）ISO15099规定的夏季计算标准条件Tin=25℃Tout=30℃hc,in=2.5W/m2.Khc,out=8W/m2.KTr,m=ToutIs=500W/m25）在计算门窗、玻璃幕墙产品的热工参数时，门窗框和墙的连接界面可作为绝热边界条件处理。6）计算框的太阳能总透过率，应运用下列条件：式中：为框表面太阳辐射汲取系数。3.3对流换热计算实际工程中，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；反之，当气流速度大于0.3m/s时，应按强迫对流和混合对流计算。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=3.6W/m2.K冬季hc,in=2.5W/m2.K夏季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。W/m2.K式中：VS为门窗壁面旁边的气流速度，m/s。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：式中：Ts,out为外表面温度，Tf.1为门窗表面温度。当进行产品定级计算时，门窗的外表面对流换热系数用下列关系式计算：（见ISO6946）W/m2.K式中：VS为门窗壁面旁边的气流速度，m/s。当进行建筑的全年能耗计算时，门窗的外表面对流换热系数用下列关系式计算：门窗旁边的风速依据门窗的朝向和吹向建筑的风向和风速确定。1）假如门窗所在的建筑表面是迎风的，VS应按下式计算：；V〉2；m/s；V≤2；m/s式中：V为在开阔地上测出的风速。2）假如门窗所在的建筑表面为背风的，VS应按下式计算：m/s3为了确定表面是迎风的还是背风的，要计算相对于墙面的风向γ：假如，则；假如，表面为迎风向，否则表面为背风向。式中：——风向（由北朝顺时针测量的角度）；——墙的方位（由南向西为正，反之为负）；——墙的法向方向；——北向；——南向。3.4长波辐射换热室外平均辐射温度的取值分为两种应用条件：现场条件和用于产品定级和比较的试验室条件。对于现场条件，由室外平均辐射温度求得室外辐射照度：假设门窗外表面受到外表面和天空的辐射，其中天空由云和晴空两部分组成。室外平均辐射温度定义为：式中：和是门窗系统相对地面（即水平线以下区域）和天空的角系数，系数是晴空的比例系数：假如已知晴空辐射照度（），干脆下列公式计算：室内辐射照度定义为：式中：取决于室内温度和内表面的形态系数。通常可假设门窗内表面仅受到室内表面的辐射，墙壁和楼板可作为在室内温度中的大平面。内辐射照度为：内表面计算时，用下列公式简化计算玻璃部分和框部分表面辐射热传递：式中：进行外表面计算时，用下面的公式能简化玻璃面上和框表面上的辐射传热计算。式中：3.5综合对流和辐射换热外表面或内表面的换热：式中：——表面温度；——环境温度。表面换热系数应依据面积用下式修正:

4建筑玻璃的光学热工性能计算4.1单层玻璃的光学热工性能计算单层玻璃的光学、热工性能应依据单片玻璃的测定光谱数据进行计算。单片玻璃的光谱数据应包括透射率、前反射率和后反射率，并至少包括280nm～2500nm波长范围，其中280～400nm的波长间隔不宜超过5nm，400～1000nm的波长间隔不宜超过10nm，1000～2500nm的波长间隔不宜超过50nm。单片玻璃的可见光透射比τV应按下式计算：式中：Dλ——光源D65的相对光谱功率分布；τ(λ)——玻璃的光谱透射比；V(λ)——人眼的视见函数。单片玻璃的可见光反射比ρV应按下式计算：式中：ρ(λ)——玻璃的光谱反射比。单片玻璃的太阳能透射比τS应按下式计算：式中：τ(λ)——玻璃的光谱透射比；S(λ)——太阳光谱（还是用ES(λ)）。单片玻璃的太阳能反射比ρS应按下式计算：式中：ρ(λ)——玻璃的光谱反射比。单片玻璃的遮阳系数SCg应按下式计算：式中：SCg为透亮玻璃部分的遮阳系数；g为太阳能总透射比，依据下式计算：式中：hin——玻璃内表面换热系数；hout——玻璃外表面换热系数。4.2多层玻璃的光学热工性能计算多层玻璃太阳光学计算可采纳下图所示模型：图4.2-1玻璃层的汲取率和太阳光透过率图中表示一个具有n层玻璃的玻璃系统，可将玻璃分为n＋1个气体间层，最外面为室外环境i＝1，内层为室内环境i＝n+1。对于给定的波长λ，玻璃系统的光学分析应考虑在第i-1层和第i层玻璃之间辐射能量和，角标“+”和“-”分别表示辐射流向室外和向室内，如下图所示。图4.2-2多层玻璃体系中太阳辐射热的分析设定室外只有太阳的辐射，室外和室内的反射率均为零，即：当i=1时：当i=n+1时：当i=2～n时：i＝1至ni＝2至n利用解线性方程组的方法计算全部各个气体层的和的值，传向室内的干脆透过率由下式计算：反射到室外的干脆反射比由下式计算：应确定太阳辐射被每层玻璃汲取的部分，这一量值以在第层的汲取率表示，采纳下式计算：对整个太阳光谱进行数值积分，可以得到第层玻璃汲取的太阳辐射热流密度。式中：为照耀到玻璃系统的太阳辐射被第层玻璃所汲取的部分；Ns为太阳光谱内所选取的波长点的总个数；表示波长带从的第层玻璃汲取率：表示波长带从的太阳辐射相对光谱分布值：得出以上的综合参数后，多层玻璃的可见光透射比、可见光反射比、太阳能干脆透射比、太阳能干脆反射比等均采纳单片玻璃的公式计算。4.3玻璃区域的热传递玻璃层间空腔对流换热系数：充气空腔的对流换热系数由无量纲的努赛尔数确定：式中为充气空腔（或玻璃间层）的厚度；为所充气体的导热系数；为通过倾斜空气层传热的试验结果所计算的值，为雷利数、空腔高厚比和空腔倾角θ的函数。在计算高厚比较大的空腔时应考虑玻璃会发生弯曲现象对厚度的增加和削减，发生弯曲的缘由包括：空腔平均温度、空气湿度含量的变更，干燥剂对氮气的汲取，充氮气过程中由于海拔高度和天气变更造成压力的变更等因素。雷利数可表示为（为了便利去掉角注）：(无量纲)将填充气体作志向气体处理，气体热膨胀系数为：式中为填充气体的平均温度（K），第层 充气空腔的高厚比为：式中H为充气空腔顶究竟的距离，通常和窗的透光区高度相同。在定量计算通过玻璃层空腔的对流热传递时，应对应于特定的倾角θ值或范围。作为θ的函数，其范围是假设空腔是从室内加热的（即），若事实上（）则要进行必要的修正，将倾角以180°-代替，计算结果也以180°-代替角。1)空腔倾角0≤θ＜60°和式中：2)空腔倾角θ=60°式中：3)空腔倾角60°＜θ＜90°对于倾角在之间的空腔，对式1）和2）的结果之间作线性插入。这些公式在以下范围内是有效的：4)垂直空腔5×104<Ra104<Ra≤5×104Ra≤1045)空腔倾角90°到180°面对下的窗空腔层用下式公式：为垂直空腔的努赛尔数。4.4玻璃系统的热工参数计算玻璃系统的传热阻，为各层玻璃、空腔、内外表面热阻之和：式中：第i层玻璃的固体热阻：第一层空腔为室外，最终一层空腔为室内，第i层空腔的热阻为：式中：和为第ith层空腔的外表面和内表面温度。环境温度是四周空气温度Tair和平均辐射温度的加权平均值，由此可确定室内外环境边界条件。环境温度为：式中：和由第3章所给出的方法计算确定。各层玻璃室外侧方向的热阻用下式计算：各层玻璃室内侧方向的热阻用下式计算：各层玻璃向室内的二次传热用下式计算：玻璃系统的太阳能总透射比应按下式计算：玻璃系统的玻璃的遮阳系数SCg应按下式计算：

5门窗、幕墙框的热工性能计算5.1计算的有关约定窗框的投影面积：窗框室内侧投影面积Afi系指窗框从室内侧投影到和窗玻璃（或其它镶嵌板）平行的平面上的面积。窗框室外侧投影面积Afe：系指窗框从室外侧投影到和窗玻璃（或其它镶嵌板）平行的平面上的面积。窗框的投影面积Af：取室内侧投影窗框面积和室外侧投影窗框面积两者中的大者。窗框的投影面积也简称窗框的面积。玻璃（或其它镶嵌板）的面积：当室内和室外两侧所见玻璃（或其它镶嵌板）的面积不相同时，取其中的小者作为计算所用的玻璃面积Ag（或Ap）。玻璃和窗框相接处被胶条覆盖的部分也计入玻璃面积。玻璃（或其它镶嵌板）的周长：玻璃（或其它镶嵌板）和窗框接缝的总长度是玻璃的周长lg（或lp）。窗的面积：窗面积Aw是窗框面积Af和玻璃面积Ag之和。5.2窗框的传热系数和框和玻璃接缝的线传热系数 在计算中，整窗的热传导被分为框的热传导、玻璃（或其它镶嵌板）的热传导以及框和玻璃接缝的热传导三部分组成。5.2.1窗框的传热系数Kf窗框的传热系数Kf是在计算窗的某一截面部分的二维热传导的基础上获得的。取窗框的某个横截面如图5.2.1所示，图中除用一块导热系数λ=0.035W/(mK)的板材替代实际的玻璃外，窗框部分的形态、尺寸、构造和材料都和实际状况完全一样。板材的厚度等于玻璃系统的厚度，嵌入框的深度为15mm，端头和框的缝宽5mm，可见板宽190mm。用一个稳态二维热传导计算程序计算在室内外标准条件下流过图示截面（垂直纸面方向取厚度L）的热流QwW，设Qw=(Kf*bf+Kp*bp)*L*(ti-te)Qw=Kw*(bf+bp)*L*(ti-te)=Lf2D*L*(ti-te);合并两式，得到窗框的传热系数式中：Ｕf窗框的传热系数，Ｗ/(ｍ2Ｋ)；Lf2D截面的传热系数，Ｗ/(ｍＫ)；Ｕp板的传热系数，Ｗ/(ｍ2Ｋ)；bf窗框的投影宽度，ｍ；bp镶嵌板可见部分的宽度，ｍ；5.2.2窗框和玻璃接缝的线传热系数Ψ窗框和玻璃接缝的线传热系数Ψ是在计算窗的某一截面部分的二维热传导的基础上获得的。取窗框的某个横截面如图5.2.2所示，图5.2.2和图5.2.1的位以不同就是用实际的玻璃替代了板材。用一个稳态二维热传导计算程序计算在室内外标准条件下流过图示截面（垂直纸面方向取厚度L）的热流QwW，设Qw=(Kf*bf+Kg*bg+Ψ)*L*(ti-te)Qw=Kw*(bf+bp)*L*(ti-te)=LΨ2D*L*(ti-te);合并两式，得到窗框的传热系数(5.2.1)式中：Ψ窗框和玻璃接缝的线传热系数，Ｗ／（ｍＫ）；Lψ2D截面的线传热系数，Ｗ／（ｍＫ）；Ｕf窗框的传热系数，Ｗ／（ｍ２Ｋ）；Ｕp玻璃中心部分的传热系数，Ｗ／（ｍ２Ｋ）；bf窗框的投影宽度，ｍ；bg玻璃可见部分的宽度，ｍ；5.3窗框的分段一个完整的窗，应依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予作三维传热现象考虑。如图5.3.1所示的窗，应计算1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6六个框段的框传热系数和对应的框和玻璃接缝线传热系数。两条框相交部分简化为其中的一条框来处理。计算1-1、2-2、4-4截面的二维传热时，和墙面相接的边界作为绝热边界处理。计算3-3、5-5、6-6截面的二维传热时，和相邻框相接的边界作为绝热边界处理。5.4传热限制方程5.4.1计算热传递的基本方程窗框包括固体材料、空腔和缝隙。用一个二维稳态传热方程描述和计算窗框横截面的热传递和温度分布。在直角坐标系下，二维稳态传热方程为：（5.4.1-1）窗框内部随意两种材料相接表面的热流率密度q应用下式计算：（5.4.1-2）式中λ为材料的导热系数，ex和ey是两种材料交界面单位法向量在x和y方向的重量。在窗框的外表面，热流率密度q等于：式中，qc为热流率密度的对流部分，qr为辐射部分。5.4.2计算网格的划分用二维稳态传热方程求解一个窗框横截面的温度和热流分布必需在横截面上划分网格。计算网格的划分应遵循以下原则：任何一个小格内部只能含有一种材料；网格的疏密程度应依据温度分布变更的猛烈程度而定，依据阅历推断，温度变更猛烈的地方网格应密些，温度变更平缓的地方网格可以粗些；网格越密计算结果越牢靠。当进一步细分网格，流经窗框横截面边界的热流不再发生明显的变更时，该网格的疏密程度可以认为是适当的；允许用若干段折线来近似代替实际的曲线；5.5固体的传热固体材料的导热系数可以选用本标准附录的数据，也可以干脆利用爱护热板法测定的结果。在求解二维稳态传热方程时，假定全部材料热导系数均不随其温度变更。固体材料的表面放射率值可以依据本标准的附录选用。5.6玻璃空气间层的传热计算5.2.2定义的窗框和玻璃接缝的线传热系数Ψ时，须要计算玻璃空气间层的传热。采纳当量导热系数的方法来处理玻璃空气间层的的传热。将玻璃的空气间层的当作一种不透亮的固体材料，这种材料的当量导热系数用第?.?.?.条可视区分析的结果来计算。第I个空气间层的当量导热系数用下式确定：（5.6.1）5.7封闭空腔的传热采纳当量导热系数的方法来处理窗框内部封闭空腔的传热。将封闭空腔当作一种不透亮的固体材料，这种材料的当量导热系数应考虑空腔内的辐射和对流传热，由下式确定：（5.7.1）式中：λeff为封闭空腔的当量导热系数；hc为封闭空腔内空气的对流传热系数；hr封闭空腔的辐射传热系数；d封闭空腔在热流方向的厚度或宽度；对流传热系数hc应依据由努谢尔特准则数来计算，努谢尔特准则数（Nu）则依据于空腔尺寸的纵横比、朝向以及热流的方向等因素来确定。式中：Nu为努谢尔特准则数；λair为空气的导热系数；依据热流方向是朝上、朝下或水平分别考虑三种不同状况的努谢尔特准则数。5.7.1热流朝下的空腔努谢尔特准则数热流朝下的矩形封闭空腔如图5.7.1中A所示，其努谢尔特准则数为：（5.7.1）图5.7.1空腔热流示意5.7.2热流朝上的空腔努谢尔特准则数热流朝上的矩形封闭空腔如图5.7.1中B所示。这种状况具有内在的不稳定性，产生的努谢尔特准则数依靠于空腔的高宽比Lv/Lh，其中Lv和Lh为空腔垂直和水平方向的尺寸。a）对于Lv/Lh1的状况，由于边壁的摩擦限制了对流，所以—1）b）对于1Lv/Lh5的状况，其努谢尔特准则数按下式计算：—2）式中：