1、第四军医大学附属唐都医院骨科肿瘤中心隔热门窗结构热工性能设计计算书设计： 校对： 审核： 西航集团铝业有限公司幕墙工程公司目录1 计算引用的规范、标准及资料 .12 计算中采用的部分条件参数及规定 .12.1 计算所采纳的部分参数： 12.2 最新规范公共建筑节能设计标准的部分规定： 23 幕墙结构基本参数 .53.1 地区参数： 53.2 建筑参数： 53.3 环境参数： 53.4 单元参数： 54 玻璃的传热系数 K 值的计算 64.1 计算基础及依据： 64.2 室外表面换热系数: .74.3 室内表面换热系数: .74.4 多层玻璃系统内部传热系数： 74.5 K 值的计算： .105
2、 幕墙框的传热系数 K 值的计算 105.1 框的传热系数 Kf： .105.2 幕墙框与玻璃结合处的线传热系数 .136 幕墙整体的传热系数 K 值 147 太阳能透射比及遮阳系数计算 .147.1 太阳能总透射比 gt： 147.2 幕墙计算单元的遮阳系数 157.3 幕墙计算单元可见光透射比计算 158 结露计算 .158.1 水(冰) 表面的饱和水蒸汽压计算： .158.2 在空气相对湿度 f 下，空气的水蒸汽压计算： .168.3 空气的结露点温度计算： 168.4 幕墙玻璃内表面的计算温度： 16第四军医大学附属唐都医院骨科肿瘤中心热工计算设计计算书 西航集团铝业有限公司幕墙工程公
3、司1玻璃幕墙(门窗) 热工设计计算书1 计算引用的规范、标准及资料建筑幕墙 GB/T21086-2007民用建筑热工设计规范 GB50176-93公共建筑节能设计标准 GB50189-2005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夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准 JGJ75-20031居住建筑节能设计标准 意见稿 建标 2006-46 号 建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程 意见稿 建标 2004-66 号 建筑玻璃应用技术规程 JGJ113-2003玻璃幕墙光学性能 GB/T18091-2000 建筑玻璃可见光、透射比等以
4、及有关窗玻璃参数的测定GB/T2680-942 计算中采用的部分条件参数及规定2.1 计算所采纳的部分参数：按建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程 意见稿采用(1)各种情况下都应选用下列光谱：S()：标准太阳辐射光谱函数(ISO 9845-1)；D()：标准光源光谱函数(CIE D65，ISO 10526)；R()：视见函数(ISO/CIE 10527)；(2)冬季计算标准条件应为：室内环境计算温度：T in=20；室外环境计算温度：T out=0；内表面对流换热系数：h c=3.6W/(m2K)；外表面对流换热系数：h e=23W/(m2K)；室外平均辐射温度：T rm=Tout太阳辐射照度：I s
5、=300W/m2；(3)夏季计算标准条件应为：室内环境温度：T in=25；室外环境温度：T out=30；内表面对流换热系数：h c=2.5W/(m2K)；外表面对流换热系数：h e=19W/(m2K)；室外平均辐射温度：T rm=Tout；太阳辐射照度：I s=500W/m2；第四军医大学附属唐都医院骨科肿瘤中心热工计算设计计算书 西航集团铝业有限公司幕墙工程公司2(4)计算传热系数应采用冬季计算标准条件，并取 Is=0W/m2；(5)计算遮阳系数、太阳能总透射比应采用夏季计算标准条件，并取 Tout=25；(6)抗结露性能计算的标准边界条件应为：室内环境温度：T in=20；室外环境温度
6、：T out=-10或 Tout=-20室内相对湿度：RH=30%或 RH=50%或 RH=70%；室外风速：V=4m/s；(7)计算框的太阳能总透射比 gf应使用下列边界条件：qin=I sqin：通过框传向室内的净热流(W/m 2)；：框表面太阳辐射吸收系数；Is：太阳辐射照度=500W/m 2；2.2 最新规范公共建筑节能设计标准的部分规定：(1)结构所在的建筑气候分区应该按下面表格取用。表 4.2.1 主要城市所处气候分区气候分区 代 表 性 城 市严寒地区 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、安达严寒地区 B区长春、乌鲁木齐
7、、延吉、通辽、通化、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 热冬冷地区南京、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、零陵、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
8、、海口、南宁、北海、梧州(2)根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面各表的相关规定。表 4.2.2-1 严寒地区 A 区围护结构传热系数限值第四军医大学附属唐都医院骨科肿瘤中心热工计算设计计算书 西航集团铝业有限公司幕墙工程公司3围护结构部位体型系数 0.3传热系数 KW/ (m2K)0.3体型系数0.4传热系数 KW/ (m2K)屋 面 0.35 0.30外 墙(包括非透明幕墙) 0.45 0.40底面接触室外空气的架空或外挑楼板 0.45 0.40非采暖房间与采暖房间的隔墙或楼板 0.6 0.6窗墙面积比0.2. 3.0 2.70.2 窗墙面积比0.3 2.8 2
9、.50.3 窗墙面积比0.4 2.5 2.20.4 窗墙面积比0.5 2.0 1.7单一朝向外窗(包括透明幕墙)0.5 窗墙面积比0.7 1.7 1.5屋顶透明部分 2.5表 4.2.2-2 严寒地区 B 区围护结构传热系数限值围护结构部位体型系数0.3传热系数 KW/(m2K)0.3体型系数0.4传热系数 KW/(m2K)屋 面 0.45 0.35外 墙(包括非透明幕墙) 0.50 0.45底面接触室外空气的架空或外挑楼板0.50 0.45非采暖房间与采暖房间的隔墙或楼板0.8 0.8窗墙面积比0.2. 3.2 2.80.2 窗墙面积比0.32.9 2.50.3 窗墙面积比0.42.6 2.
10、20.4 窗墙面积比0.52.1 1.8单一朝向外窗(包括透明幕墙)0.5 窗墙面积比0.7 1.8 1.6屋顶透明部分 2.6第四军医大学附属唐都医院骨科肿瘤中心热工计算设计计算书 西航集团铝业有限公司幕墙工程公司4表 4.2.2-3 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 体型系数0.3传热系数 KW/(m2K) 0.3体型系数0.4传热系数 KW/(m2K)屋面 0.55 0.45外墙(包括非透明幕墙) 0.60 0.50底面接触室外空气的架空或外挑楼板 0.60 0.50非采暖空调房间与采暖空调房间的隔墙或楼板 1.5 1.5外窗（包括透明幕墙）传热系数KW/(m2K)遮阳
11、系数SC(东、南、西向/北向)传热系数 KW/(m2K)遮阳系数 SC(东、南、西向/北向)窗墙面积比0.2 3.5 3.0 0.2窗墙面积比0.3 3.0 2.5 0.3窗墙面积比0.4 2.70.70/ 2.3 0.70/0.4窗墙面积比0.5 2.30.60/ 2.0 0.60/单一朝向外窗(包括透明幕墙) 0.5窗墙面积比0.7 2.00.50/ 1.8 0.50/屋顶透明部分 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 4.2.2-4 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
12、系数 KW/(m2K)屋面 0.70外墙（包括非透明幕墙） 1.0底面接触室外空气的架空或外挑楼板 1.0外窗（包括透明幕墙） 传热系数 KW/(m2K)遮阳系数 SC(东、南、西向/北向)窗墙面积比0.2 4.7 0.2窗墙面积比0.3 3.5 0.55/单一朝向外窗(包括透明幕墙)0.3窗墙面积比0.4 3.0 0.50/0.60第四军医大学附属唐都医院骨科肿瘤中心热工计算设计计算书 西航集团铝业有限公司幕墙工程公司50.4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屋顶透明部分 3.0 0.40注:有外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数外遮
13、阳的遮阳系数；无外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数。表 4.2.2-5 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/(m2K)屋面 0.90外墙（包括非透明幕墙） 1.5底面接触室外空气的架空或外挑楼板 1.5外窗（包括透明幕墙）传热系数 KW/(m2K)遮阳系数 SC(东、南、西向/北向)窗墙面积比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 0.40/0.50单一朝向外窗(包括透明幕墙)0.5窗墙面积比0.7 3.0 0.35/0.45屋顶透明部分 3.5 0.
14、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。3 幕墙结构基本参数3.1 地区参数：西安，地区类别属于寒冷地区；3.2 建筑参数：建筑物长度：68.4m；建筑物宽度：46.7m；建筑物高度：79.5m；建筑物朝向：南；建筑物体型系数：0.122；建筑物窗墙比：0.424；第四军医大学附属唐都医院骨科肿瘤中心热工计算设计计算书 西航集团铝业有限公司幕墙工程公司63.3 环境参数：建筑物采用集中取暖系统：3.4 单元参数：中空玻璃：6+12(中空层)+6mm玻璃组成：外片；LOW-E 镀膜 6mm；内片：普通玻璃 6mm；中空层：12mm，充空
15、气；幕墙的总面积：A=8.203m 2；幕墙玻璃的总面积：A g=6.413m2；幕墙框的总面积：A f=1.79m2；幕墙框的总表面面积：A surf=1.917m2；玻璃区域的总周长：l =34m；4 玻璃的传热系数 K 值的计算玻璃传热分析简图如下： 室 外 室 内对 流 换 热辐 射 传 热 辐 射 传 热 对 流 换 热中 空 玻 璃 结 构 传 热 简 图空气层 传 导 及 对 流4.1 计算基础及依据：计算玻璃的传热系数 K 值，主要是依据建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003进行的，该规程附录 C 给出了计算的详细方法。K 值是表征玻璃传热的参数。表示热量通过玻璃中心部位而
16、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。K 值的单位第四军医大学附属唐都医院骨科肿瘤中心热工计算设计计算书 西航集团铝业有限公司幕墙工程公司7是 W/(m2K)。计算采用的基本计算公式是：1/K=1/he+1/ht+1/hi C.0.2-1JGJ113-2003在上面的公式中：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：多层玻璃系统内部传热系数；4.2 室外表面换热系数:室外表面换热系数 he是玻璃附近风速的函数，可用下式近似表达：he=10.0+4.1 C.0.4-1JGJ113-2003式中:：风速(m/s)；在比较 K
17、值时，冬季时 he可选取等于 23W/(m2K)。夏季时 he可选取等于 19W/(m2K)。4.3 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 C.0.4-2JGJ113-2003上式中 hr是辐射导热，h c是对流导热。普通玻璃表面的辐射导热率是 4.4W/(m2K)，如果内表面校正发射率比较低，则辐射导热率由下式给出：hr=4.4/0.837 C.0.4-3JGJ113-2003这里是 镀膜表面的校正发射率(0.837 是清洁的、未镀膜玻璃的校正发射率)。本处玻璃表面是普通玻璃，按上面的约定，其 取值为 0.837，带入，得：hr=4.4/0.837=4.40
18、.837/0.837=4.4W/(m2K)对于自由对流而言，h c的值冬季取是 3.6W/(m2K)，夏季取 2.5W/(m2K)。对于通常情况下的普通垂直玻璃表面和自由对流：冬季：hi=hr+hc=4.4+3.6=8W/(m2K)夏季：hi=hr+hc=4.4+2.5=6.9W/(m2K)4.4 多层玻璃系统内部传热系数：(1)总体计算公式：1/ht=1/h s+d mrm(s=1-N,m=1-M) C.0.2-2参 JGJ113-2003hs：气体空隙的导热率；第四军医大学附属唐都医院骨科肿瘤中心热工计算设计计算书 西航集团铝业有限公司幕墙工程公司8N：气体层的数量，此处为 1；dm：每一
19、个材料层的的厚度；rm：每一个材料层的热阻，玻璃的热阻(玻璃的热阻为 lmK/W)；M：材料层的数量，此处为 2 层，即双片玻璃；其中：hs=hg+hr C.0.2-3参 JGJ113-2003hs：气体空隙的导热率；hg：气体空隙的导热系数；hr：辐射导热系数；(2)辐射导热系数 hr：hr=4(1/ 1+1/ 2-1)-1Tm3 C.0.2-4参 JGJ113-2003在上面公式中：斯蒂芬-波尔兹曼常数，取 =5.6710 -8W/(m2K)； 1和 2：间隙层中两表面在平均绝对温度 Tm下的校正发射率： 1=0.1， 2=0.837；Tm：气体平均温度(K)，冬季 Tm=273K，夏季
20、Tm=303K；带入相关参数，得，冬季参数：hr=4(1/ 1+1/ 1-1)-1Tm3=45.6710-8(1/0.1+1/0.837-1)-12733=0.453W/(m2K)夏季参数：hr=4(1/ 1+1/ 2-1)-1Tm3=45.6710-8(1/0.1+1/0.837-1)-13033=0.619W/(m2K)(3)气体的导热系数 hg：hg=Nu/s C.0.2-5参 JGJ113-2003在上面公式中：hg：气体的导热系数；：气体导热率，W/(mK） ，对于空气，冬季 =0.02406W/(mK)，夏季 =0.02639W/(mK） ；s：气体层的厚度，为 12mm；Nu：努
21、塞尔准数，由下式给出，如果其计算结果小于 1，则取 1：Nu=A(GrPr)n C.0.2-6参 JGJ113-2003在上面的公式中：A：是常数；n：幂指数；Gr：格拉晓夫准数；Pr：普朗特准数；对于垂直空间，A=0.035，n=0.38；水平情况；A=0.16，n=0.28；格拉晓夫准数由下式计算：Gr=9.81s3T 2/(T m 2) C.0.2-7参 JGJ113-2003普朗特准数按下面公式计算：Pr=c/ C.0.2-8参 JGJ113-2003第四军医大学附属唐都医院骨科肿瘤中心热工计算设计计算书 西航集团铝业有限公司幕墙工程公司9式中：s：气体层的厚度，为 12mm；T：气体
22、间隙前后玻璃表面的温度差，取 3K；：气体的密度，取 1.293Kg/m3；：气体的动态黏度，冬季取 0.0000172092kg/(ms)，夏季取 0.0000186912kg/(ms)；c：气体的比热，为 1006J/(kgK)；Tm：气体平均温度(K)，冬季 Tm=273K，夏季 Tm=303K；a.冬季参数：Pr=c/=0.00001720921006/0.02406=0.72Gr=9.81s3T 2/(T m 2)=9.81(12/1000)3321.293/(2730.00001720922)=2439.887Nu=A(GrPr)n=0.035(2439.8870.72)0.38=
23、0.598W/(m2K)因为：0.5980)，a=7.5，b237.3；对于冰面(t0)，a=9.5，b265.5。Es=E010(at)/(b+t)=6.1110(7.520)/(237.3+20)=23.3898.2 在空气相对湿度 f 下，空气的水蒸汽压计算：e=fEs式中：e：空气的水蒸汽压，hPa；f：空气的相对湿度，；Es：空气的饱和水蒸汽压，hPa；e=fEs=0.5023.389=11.6948.3 空气的结露点温度计算：Td=b/(a/lg(e/6.11)-1) 注：lg(e/6.11)表示取以 10 为底，e/6.11 的对数。式中：Td：空气的结露点温度，；e：空气的水蒸
24、汽压，hPa；a、b：参数，对于水面(t0)，a=7.5，b=237.3；对于冰面(t0)，a=9.5，b=265.5。Td=b/(a/lg(e/6.11)-1)=237.3/(7.5/lg(11.694/6.11)-1)=9.2688.4 幕墙玻璃内表面的计算温度：室内环境温度：T in=20.0；室外环境温度：T out=-20；玻璃内表面换热系数：h bi=8.0W/(m2K)；玻璃外表面换热系数：h be=23.0W/(m2K)；幕墙玻璃的传热系数：K g=1.7036W/(m2K)；幕墙玻璃结露性能评价指标(室内玻璃表面温度)：T pj；Kg(Tin-Tout)=hbi(Tin-Tpj)Tpj=Tin-(Tin-Tout)Kg/hbi=20-(20-(-20)1.7036/8=11.482因为 Td=9.26811.482；幕墙不会出现结露现象。
