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幕墻門(mén)窗熱工參數(shù)的計(jì)算(一)

來(lái)源:中國(guó)幕墻網(wǎng)收集整理  作者:楊仕超  日期:2006-10-30
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  當(dāng)前,我國(guó)的建筑節(jié)能受到前所未有的重視,相關(guān)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)出臺(tái)。在這種形勢(shì)下,《建筑門(mén)窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》的編制任務(wù)也由建設(shè)部下達(dá)。這本標(biāo)準(zhǔn)主要的內(nèi)容是計(jì)算門(mén)窗和玻璃幕墻的熱工性能。包括傳熱系數(shù)、遮陽(yáng)系數(shù)、可見(jiàn)光透射比和結(jié)露性能。

  國(guó)際ISO系列標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)門(mén)窗熱工性能詳細(xì)計(jì)
  1.2 有關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)門(mén)窗保溫的要求
  在建筑保溫節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)方面,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)有:

  《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》JGJ26-95
  《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)JGJ134-2001
  《旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-93
  《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176-93
  在《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》JGJ26-95中,窗的傳熱系數(shù)有如下規(guī)定:

  伊春、海拉爾等嚴(yán)寒地區(qū)城市:2.00 W/m2.K;

  吉林、長(zhǎng)春、烏魯木齊、哈爾濱等嚴(yán)寒地區(qū)城市:2.50 W/m2.K;

  張家口、沈陽(yáng)、呼和浩特等嚴(yán)寒地區(qū)城市:3.00 W/m2.K;

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

  《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ134-2001中規(guī)定夏熱冬冷地區(qū)窗的傳熱系數(shù)見(jiàn)下表:


  《旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-93中規(guī)定:主體建筑標(biāo)準(zhǔn)層窗墻面積比不宜大于0.45,嚴(yán)寒地區(qū)外窗遮陽(yáng)系數(shù)應(yīng)大于0.80,保溫性能不應(yīng)低于Ⅱ級(jí)(≤3.0),寒冷地區(qū)外窗保溫性能不應(yīng)低于Ⅲ級(jí)(≤4.0),其它地區(qū)外窗保溫性能不應(yīng)低于Ⅳ級(jí)(≤5.0)。


  2 計(jì)算的基本條件

  2.1 環(huán)境邊界條件的確定

  計(jì)算實(shí)際工程所用的建筑門(mén)窗和玻璃幕墻熱工性能所采用的邊界條件應(yīng)符合相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)或節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)有《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》,《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等。

  設(shè)計(jì)或評(píng)價(jià)建筑門(mén)窗、玻璃幕墻定型產(chǎn)品的熱工參數(shù)時(shí),所采用的環(huán)境邊界條件應(yīng)統(tǒng)一采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的計(jì)算條件。


  光譜:

  計(jì)算光學(xué)性能有關(guān)的光譜采用ISO系列標(biāo)準(zhǔn)所采用的光譜:

  S(λ):標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)輻射光譜函數(shù)(ISO 9845-1);

  D(λ):標(biāo)準(zhǔn)光源光譜函數(shù)(CIE D65,ISO 10526);

  R(λ):視見(jiàn)函數(shù)(ISO/CIE 10527)。


  冬季計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)條件:
  
  夏季計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)條件:
  
  計(jì)算傳熱系數(shù)采用冬季計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)條件,并取ls=0W/M2

  計(jì)算遮陽(yáng)系數(shù)、太陽(yáng)能透射比采用夏季計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)條件,并Tout=25℃。


  以上計(jì)算有關(guān)熱工性能采用的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算條件采用ISO15099的冬季和夏季標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算條件。但考慮到與我國(guó)其它標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性,夏季的室外表面對(duì)流換熱系數(shù)取16W/m2.K,而不按ISO15099取8.0 W/m2.K。因?yàn)椤睹裼媒ㄖ䶮峁ぴO(shè)計(jì)規(guī)范》取夏季的外表面換熱系數(shù)為19W/m2.K,相當(dāng)于室外表面對(duì)流換熱系數(shù)為14.6W/m2.K,與ISO15099相差比較大。抗結(jié)露性能計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)條件:

  參考美國(guó)的NFRC500標(biāo)準(zhǔn),并考慮到與我國(guó)其它標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性,取抗結(jié)露性能的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算條件為:

  室內(nèi)環(huán)境溫度:20℃;

  室外環(huán)境溫度:-10℃,-20℃;

  室內(nèi)相對(duì)濕度:30%、50%、70%;

  室外風(fēng)速:4m/s。


  設(shè)計(jì)或評(píng)價(jià)建筑門(mén)窗、玻璃幕墻定型產(chǎn)品的熱工參數(shù)時(shí),門(mén)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(duì)流換熱計(jì)算

  對(duì)流換熱的計(jì)算采用ISO15099的系列方法。

  設(shè)計(jì)或評(píng)價(jià)建筑門(mén)窗、玻璃幕墻定型產(chǎn)品的熱工參數(shù)時(shí),門(mén)窗或幕墻室內(nèi)、外表面的對(duì)流換熱系數(shù)按照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算條件的規(guī)定計(jì)算。


  室內(nèi)表面:

  當(dāng)室內(nèi)氣流速度足夠小(小于0.3m/s)時(shí),內(nèi)表面的對(duì)流換熱按自然對(duì)流換熱計(jì)算;當(dāng)氣流速度大于0.3m/s時(shí),按強(qiáng)迫對(duì)流和混合對(duì)流計(jì)算。


  當(dāng)內(nèi)表面的對(duì)流熱換熱按自然對(duì)流計(jì)算時(shí),自然對(duì)流換熱系數(shù)hc,in根據(jù)努賽爾數(shù)(Nusselt number)Nu的值確定,并按下式計(jì)算:

  
  當(dāng)進(jìn)行建筑的全年能耗計(jì)算時(shí),門(mén)窗或幕墻構(gòu)件外表面對(duì)流換熱系數(shù)應(yīng)用下列關(guān)系式計(jì)算:

  
  努賽爾數(shù)Nu是基于窗高H的雷利數(shù)RaH的函數(shù)。努賽爾數(shù)Nu的值應(yīng)是表面傾斜角度θ的函數(shù)。

  在實(shí)際工程中,當(dāng)內(nèi)表面有較高速度氣流時(shí),室內(nèi)對(duì)流換熱按強(qiáng)制對(duì)流計(jì)算。門(mén)窗內(nèi)側(cè)強(qiáng)制對(duì)流用下列關(guān)系式計(jì)算(ISO 6946)。

  
  當(dāng)進(jìn)行建筑的全年能耗計(jì)算時(shí),門(mén)窗或幕墻構(gòu)件外表面對(duì)流換熱系數(shù)應(yīng)用下列關(guān)系式計(jì)算:

  
  門(mén)窗、幕墻附近的風(fēng)速應(yīng)按照門(mén)窗、幕墻的朝向和吹向建筑的風(fēng)向和風(fēng)速確定。

  當(dāng)外表面風(fēng)速較低時(shí),外表面自然對(duì)流換熱系數(shù),hcom用努賽爾數(shù)Nn來(lái)確定。

  
  努賽爾數(shù)Nn是雷利數(shù)RaH和空腔高度H的函數(shù)。


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