幕墙热工培训XXXX0313

杨仕超广东省建筑科学研究院2010年3月14日建筑幕墙门窗节能设计与计算1.建筑热工基础简介2.门窗幕墙的热工性能3.建筑门窗幕墙节能设计措施4.国内外幕墙门窗标准对比5.幕墙门窗热工性能计算6.遮阳性能计算7.计算实例分析目录传热学基本知识热量传递的三种基本方式：热传导：在固体内部或直接接触的固体之间的热传递过程。热对流：对流是固体表面与气体或液体之间的热传递过程。热辐射：辐射是两个固体之间通过热辐射进行的热传递。自然界中所有的传热均由这三种方式相互组合而成。热传导与导热系数物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的的热能传递称为热传导,简称导热。tqn导热系数是指当温度梯度为1℃/m时，在单位时间内通过单位面积的导热量。导热系数大，表明材料的导热能力强。各种材料的导热系数用途材料密度（kg/m3）导热系数表面发射率ε框铝2700237.00涂漆0.90阳极氧化0.20～0.80铝合金2800160.00涂漆0.90阳极氧化0.20～0.80铁780050.00镀锌0.20氧化0.80不锈钢790017.00浅黄0.20氧化0.80建筑钢材785058.20镀锌0.20氧化0.80涂漆0.90PVC13900.170.90硬木7000.180.90软木5000.130.90玻璃钢19000.400.90各种材料的导热系数用途材料密度（kg/m3）导热系数（W/mK）表面发射率ε透明材料建筑玻璃25001.00玻璃面0.84镀膜面0.03～0.80丙烯酸（树脂玻璃）10500.200.90PMMA（有机玻璃）11800.180.90聚碳酸脂12000.200.90隔热聚冼氨（尼龙）11500.250.90尼龙66+25%玻璃纤维14500.300.90高密度聚乙烯HD9800.520.90低密度聚乙烯LD9200.330.90固体聚丙烯9100.220.90带有25%玻璃纤维的聚丙烯12000.250.90PU（聚亚氨脂树脂）12000.250.90刚性PVC13900.170.90各种材料的导热系数用途材料密度（kg/m3）导热系数（W/mK）表面发射率ε防水密封条氯丁橡胶(PCP)12400.230.90EPDM（三元乙丙）11500.250.90纯硅胶12000.350.90柔性PVC12000.140.90密封剂PU（刚性聚氨酯）12000.250.90固体/热融异丁烯12000.240.90聚硫胶17000.400.90纯硅胶12000.350.90聚异丁烯9300.200.90聚脂树脂14000.190.90硅胶（干燥剂）7200.130.90分子筛650～7500.100.90低密度硅胶泡沫7500.120.90中密度硅胶泡沫8200.170.90对流换热与对流换热系数对流换热是固体表面与气体或液体之间的热传递过程。在建筑门窗幕墙热工计算中所涉及的主要是空气沿围护结构表面流动时，与壁面之间所产生的热交换过程。()ccfwqhtt对流换热系数hc十分复杂，与空气流动、所在位置、壁面情况粗糙情况以及热流方向等均有关系。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。这一传热与物体表面的热辐射系数ε有关。辐射换热热辐射与热传导和对流换流在原理上有本质的区别，它是以电磁波形式传递热量的。表面通过换热吸热——内表面从室内吸热（冬季），或外表面从室外空间吸热（夏季）；围护结构自身传热——热量由高温表面传向低温表面；表面通过换热放热——外表面向室外空间散发热量（冬季），或内表面向室内散热（夏季）。严格来说，每一传热过程都是三种基本传热方式的综合过程。表面放热和表面吸热机理是一样的，统称为表面换热。围护结构的传热过程固体在空气环境下的传热主要是通过与周围的空气进行表面换热，可认为是自然对流状态的表面换热。一般情况下，不均匀温度场仅发生在靠近固体的薄层之内。在贴附固体处，空气温度等于固体表面温度tw,在远隔固体表面的方向上逐渐上升或降低，最终接近空气温度tin。固体在空气环境下的传热()inwqhtt表面换热系数h包含辐射换热系数hr与对流换热系数hc太阳光谱：太阳能光谱分布：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%玻璃的可见光特性玻璃的可见光透射：•玻璃的可见光透射比。780380780380780380780380)()()()()()(VDVDdVDdVDτυ——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。玻璃的可见光反射：•玻璃的可见光反射比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。780380780380780380780380)()()()()()(VDVDdVDdVD玻璃太阳光直接透射：•玻璃的太阳光直接透射比τe——为试样的太阳光直接透射比，%；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。2500300250030025003002500300)()(SSdSdSe玻璃太阳光直接反射：•玻璃的太阳光直接反射比ρe——试样的太阳光直接反射比，%；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。2500300250030025003002500300)()(SSdSdSe玻璃的遮阳系数玻璃的长波辐射：•玻璃的长波辐射的有关参数包括以下三个：–a、前（外）表面半球发射率εf,i；–b、后（内）表面半球发射率εb,i；–c、半球-半球传递系数τi。我国热工气候分区我国主要分为严寒地区、寒冷地区、温和地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区,广东省属于夏热冬暖地区。我国热工气候分区公共建筑节能设计气候分区为：严寒地区A区、严寒地区B区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区。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、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、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.建筑热工基础简介2.门窗幕墙的热工性能3.建筑门窗幕墙节能设计措施4.国内外幕墙门窗标准对比5.幕墙门窗热工性能计算6.遮阳性能计算7.计算实例分析目录门窗幕墙的热工性能指标根据《建筑外门窗气、水密、抗风压性能分级检测方法》（GB/T7106-2008）（2009年3月1日实施）建筑外窗气密性分级标准如下表所示。分级12345678单位缝长分级指标值q1(m3/m·h)4.0≥q13.53.5≥q13.03.0≥q12.52.5≥q12.02.0≥q11.51.5≥q11.01.0≥q10.5q1≤0.5单位面积分级指标值q2(m3/m2·h)12≥q210.510.5≥q29.09.0≥q27.57.5≥q26.06.0≥q24.54.5≥q23.03.0≥q21.5q2≤1.5门窗幕墙的热工性能指标根据《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-2008（2009年3月1日实施）建筑外门窗保温性分级标准如2.1.2-1所示。外窗保温性能分级分级12345指标值K[W/(m2·K)]K≥5.05.0＞K≥4.04.0＞K≥3.53.5＞K≥3.03.0＞K≥2.5分级678910指标值K[W/(m2·K)]2.5＞K≥2.02.0＞K≥1.61.6＞K≥1.31.3＞K≥1.1K≤1.1门窗幕墙的热工性能指标根据《建筑幕墙》（GB/T21086-2007）要求，幕墙传热及遮阳性能分级应符合标准的规定。建筑幕墙传热系数分级分级12345678指标值K[W/(m2·K)]K≥5.05.0＞K≥4.04.0＞K≥3.03.0＞K≥2.52.5＞K≥2.02.0＞K≥1.51.5＞K≥1.0K＜1.0建筑幕墙遮阳系数分级分级12345678指标值SC0.9≥SC＞0.80.8≥SC＞0.70.7≥SC＞0.60.6≥SC＞0.50.5≥SC＞0.40.4≥SC＞0.30.3≥SC＞0.2SC≤0.2《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》对门窗热工的要求。门窗幕墙的热工性能指标朝向窗外环境条件外窗传热系数K[W/(m2·K)]窗墙面积比≤0.250.25窗墙面积比≤0.30.3窗墙面积比≤0.350.35窗墙面积比≤0.450.45窗墙面积比≤0.50北冬季最冷月室外平均气温5℃4.74.73.22.5---冬季最冷月室外平均气温≤5℃4.73.23.22.5---东、西无外遮阳措施4.73.2---------有外遮阳（其太阳辐射透过率≤20%）4.73.23.22.52.5南4.74.73.22.52.5《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》对门窗热工的要求。•多层住宅外窗应采用平开窗。•外窗设置活动外遮阳。•建筑物1～6层的外窗及阳台门的气密性等级，不应低于现行国家标准《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》GB7107规定的Ⅲ级；7层及7层以上的外窗及阳台门的气密性等级，不应低于标准规定的Ⅱ级。门窗幕墙的热工性能指标《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》对门窗热工的要求。•外窗的面积不应过大，各朝向窗墙面积比应符合下列规定：北向不大于0.45；东、西向不大于0.30；南向不大于0.50。•天窗面积不应大于屋顶总面积的4％，其传热系数K不应大于4.0W/(m2·K)，天窗本身的遮阳系数SC不应大于0.5。•居住建筑采用不同平均窗墙面积比时，其外窗的传热系数K和综合遮阳系数Sw应符合规定。门窗幕墙的热工性能指标夏热冬暖地区居住建筑窗的综合遮阳系数和传热系数（北区）外墙遮阳系数外窗的传热系数KW/(m2k)CZ≤0.250.25＜CZ≤0.30.3＜CZ≤0.350.35＜CZ≤0.40.4＜CZ≤0.45K≤1.5D≥3.00.9≤5.0≤3.5≤2.5------------0.8≤5.5≤4.0≤3.0≤2.0------0.7≤6.0≤4.5≤3.5≤2.5≤2.00.6≤6.5≤5.0≤4.0≤3.0≤3.00.5≤6.5≤5.0≤4.5≤3.5≤3.50.4≤6.5≤5.5≤4.5≤4.0≤3.50.3≤6.5≤5.5≤5.0≤4.0≤4.00.2≤6.5≤6.0≤5.0≤4.0≤4.0门窗幕墙的热工性能指标外墙遮阳系数外窗的传热系数KW/(m2k)CZ≤0.250.25＜CZ≤0.30.3＜CZ≤0.350.35＜CZ≤0.40.4＜CZ≤0.45墙体K≤1.0D