门窗、幕墙框的热工性能

门窗、幕墙框的热工性能计算建筑门窗、幕墙框的热工计算

目录（1）框的传热系数及框与面板接缝的线传热系数

（2）传热控制方程（3）玻璃气体间层的传热（4）封闭空腔的传热（5）敞口空腔、槽的传热（6）框的太阳光总透射比计算（7）ThermCN框计算处理原则框的传热系数

因框的热工性能计算包括灰色体漫反射模型和玻璃气体间层内、框空腔内的对流换热非常复杂需采用有限元分析软件进行计算。本规程规定：应采用二维稳态热传导计算软件进行框的传热计算。软件中的计算程序应包括本规程所规定的复杂灰色体漫反射模型和玻璃气体间层内、框空腔内的对流换热计算模型。窗框与玻璃接缝的线传热系数

计算框的传热系数Uf时应符合下列规定：（1）框的传热系数Uf应在计算窗或幕墙的某一框截面的二维热传导的基础上获得；（2）在框的计算截面中，应用一块导热系数

λ=0.03［W/(mK)］的板材替代实际的玻璃（或其他镶嵌板），板材的厚度等于所替代面板的厚度，嵌入框的深度按照实际尺寸，可见部分的板材宽度bp不应小于200mm窗框与玻璃接缝的线传热系数

在室内外计算条件下，用二维热传导计算软件计算流过图示截面的热流qw，并应按下式整理：

Uf——框的传热系数[Ｗ/(m2K)]；Lf2D——框截面整体的线传热系数[Ｗ/(mK)]；Up

——板材的传热系数[Ｗ/(m2K)]；bf——框的投影宽度(m)；bp——板材可见部分的宽度（m）；Tn,in——室内环境温度（K）；Tn,out——室外环境温度（K）。传热控制方程

计算框与玻璃系统（或其他镶嵌板）接缝的线传热系数ψ时应符合下列规定：（1）用实际的玻璃系统（或其他镶嵌板）替代导热系数λ=0.03W/(mK)的板材，其他尺寸不改变；bg≥200mm传热控制方程

（2）用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的热流qψ，qψ应按下式整理：

式中ψ——框与玻璃（或其他镶嵌板）接缝的线传热系数［W/(mK)］；Lψ2D——框截面整体线传热系数［W/(mK)］；Ｕg——玻璃的传热系数［W/(m2K)］；bg——玻璃可见部分的宽度（m）。Tn,in——室内环境温度（K）；Tn,out——室外环境温度（K）。传热控制方程

窗框的外表面热流率密度为：固体的传热－－导热系数玻璃气体间层传热－－辐射、对流（当量导热系数）小空腔的传热－－辐射、对流（当量导热系数）建筑门窗、幕墙框的热工计算

目录（1）框的传热系数及框与面板接缝的线传热系数（2）传热控制方程（3）玻璃气体间层的传热（4）封闭空腔的传热（5）敞口空腔、槽的传热（6）框的太阳光总透射比计算建筑门窗、幕墙框的热工计算

框（包括固体材料、空腔和缝隙）的二维稳态热传导计算程序应采用如下基本方程：（1）窗框内部任意两种材料相接表面的热流密度q应按下式计算：式中λ——材料的导热系数；

ex、ey——两种材料交界面单位法向量在x

和y方向的分量。建筑门窗、幕墙框的热工计算

（2）在窗框的外表面，热流密度q应按下式计算：式中qc——热流密度的对流换热部分；

qr——热流密度的辐射换热部分。计算网格的划分

采用二维稳态热传导方程求解框截面的温度和热流分布时，截面的网格划分原则应符合下列规定：（1）任何一个网格内部只能含有一种材料；（2）网格的疏密程度应根据温度分布变化的剧烈程度而定，应根据经验判断，温度变化剧烈的地方网格应密些，温度变化平缓的地方网格可稀疏一些；（3）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变化时，该网格的疏密程度可认为是适当的；（4）可用若干段折线近似代替实际的曲线。当有热桥存在时，应按下列公式计算热桥部位（例如螺栓、螺钉等部位）固体的当量导热系数：式中S—热桥元件的面积（例如螺栓的面积）（m2）；Ad——热桥元件的间距范围内材料的总面积（m2）；

——热桥材料导热系数[W/(mK)]；

——无热桥材料时材料的导热系数[W/(mK)]。（1）当Fb≤1%时，忽略热桥影响；（2）当1%＜Fb≤5%，且λb＞10·λn时，应按上式计算；（3）当Fb＞5%时，必须按上式规定计算。热桥处理规定建筑门窗、幕墙框的热工计算

目录（1）框的传热系数及框与面板接缝的线传热系数（2）传热控制方程

（3）玻璃气体间层的传热（4）封闭空腔的传热（5）敞口空腔、槽的传热（6）框的太阳光总透射比计算（7）ThermCN框计算处理原则计算框与玻璃系统（或其他镶嵌板）接缝处的线传热系数ψ时，应计算玻璃空气间层的传热。可将玻璃的空气间层当作一种不透明的固体材料，导热系数可采用当量导热系数代替，第i个气体间层的当量导热系数应按下式计算：建筑门窗、幕墙框的热工计算

目录（1）框的传热系数及框与面板接缝的线传热系数（2）传热控制方程

（3）玻璃气体间层的传热（4）封闭空腔的传热（5）敞口空腔、槽的传热（6）框的太阳光总透射比计算（7）ThermCN框计算处理原则

建筑门窗、幕墙框的热工计算

计算框内封闭空腔的传热时，应将封闭空腔当作一种不透明的固体材料，其当量导热系数应考虑空腔内的辐射和对流传热，应按下列公式计算：式中λeff——封闭空腔的当量导热系数[W/(mK)]；

hc——封闭空腔内空气对流换热系数[W/(m2K)]；应根据努谢尔特数来计算，并应依据热流方向是朝上、朝下或水平分别考虑三种不同情况的努谢尔特数；

hr——封闭空腔内辐射换热系数[W/(m2K)]

d——封闭空腔在热流方向的厚度（m）；

Nu——努谢尔特数；λair——空气的导热系数[W/(mK)]。封闭空腔的传热

热流朝下的矩形封闭空腔的努谢尔特数应为：封闭空腔的传热

热流朝上的矩形封闭空腔的努谢尔特数取决于空腔的高宽比Lv/Lh，其中Lv和Lh为空腔垂直和水平方向的尺寸。

(1)当Lv/Lh＜1时，其努谢尔特数应为：

(2)当1＜Lv/Lh

＜5时，其努谢尔特数应按下列公式计算：封闭空腔的传热

(3)当Lv/Lh

＞5时，努谢尔特数应按下式计算：水平热流的矩形封闭空腔应按下列规定计算：封闭空腔的传热

(1)

对于Lv/Lh

≤0.5的情况，努谢尔特数应按下列公式计算：

封闭空腔的传热

(2)当Lv/Lh＞5时，其努谢尔特数应取下列三式计算结果的最大值：

封闭空腔的传热

(3)当0.5<Lv/Lh

<5时，应先取Lv/Lh

=0.5按本条第1款计算，再取Lv/Lh

=5按本条第2款计算，分别得到努谢尔特数，然后按Lv/Lh作线性插值计算。

封闭空腔的传热

封闭空腔的辐射传热系数hr应由下式计算：Tave——冷、热两个表面的平均温度；εcold——冷表面的发射率；εhot

——热表面的发射率。建筑门窗、幕墙框的热工计算

目录（1）框的传热系数及框与面板接缝的线传热系数（2）传热控制方程

（3）玻璃气体间层的传热（4）封闭空腔的传热（5）敞口空腔、槽的传热

（6）框的太阳光总透射比计算（7）ThermCN框计算处理原则敞口的空腔、槽的传热

小面积的沟槽或由一条宽度大于2mm但小于10mm的缝隙连通到室外或室内环境的空腔可作为轻微通风空腔来处理。轻微通风空腔应作为固体处理，其当量导热系数应取相同截面封闭空腔的等效导热系数的两倍，表面发射率可取空腔内表面的发射率。当轻微通风空腔的开口宽度小于或等于2mm时，可作为封闭空腔来处理。敞口的空腔、槽的传热

轻微通风的小断面敞口空腔和沟槽敞口的空腔、槽的传热

大面积的沟槽或连通到室外或室内环境的缝隙宽度大于10mm的空腔应作为通风良好的空腔来处理。通风良好的空腔应将其整个表面视为暴露于外界环境中，表面换热系数hin和hout

应按本规程第10章的规定计算。

建筑门窗、幕墙框的热工计算

目录（1）框的传热系数及框与面板接缝的线传热系数（2）传热控制方程

（3）玻璃气体间层的传热（4）封闭空腔的传热（5）敞口空腔、槽的传热

（6）框的太阳光总透射比计算（7）ThermCN框计算处理原则框的太阳光总透射比计算

框的太阳光总透射比应按下式计算：

式中hout——室外表面换热系数；αf——框表面太阳辐射吸收系数；Uf——框的传热系数［W/(m2K)］；Asurf——框的外表面面积（m2）；Af——框投影面积（m2）。建筑门窗、幕墙框的热工计算

目录（1）框的传热系数及框与面板接缝的线传热系数（2）传热控制方程

（3）玻璃气体间层的传热（4）封闭空腔的传热（5）敞口空腔、槽的传热

（6）框的太阳光总透射比计算（7）ThermCN框计算处理原则ThernCN框传热计算原则

（1）常用材料的物理性能参数按规程附录E～F确定；（2）各种材料外轮廓线可用折线近似代替实际的曲线，且应避免出现小于45度的锐角；（3）一般型材空腔内表面的小凹槽与小凸起可适当简化，但跨越玻璃（或其它镶板）室内外型材的小凹槽与小凸起不可做简化；（4）一般可不考虑窗锁、窗执手及固定螺栓、螺钉的热桥影响，但如果锁跨越玻璃两侧，