某铝合金窗热工性能计算书

建筑门窗热工性能计算书I、设计依据：《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》JGJ75-2003《民用建筑热功设计规范》GB50176-93《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151-2008相关计算和定义均按照ISO10077-1和ISO10077-2的方法进行计算和定义II、计算基本条件：1、设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时，所采用的环境边界条件应统一采用本标准规定的计算条件。2、计算实际工程所用的建筑门窗和玻璃幕墙热工性能所采用的边界条件应符合相应的建筑设计或节能设计标准。3、各种情况下都应选用下列光谱：S(λ)：标准太阳辐射光谱函数（ISO9845-1）D(λ)：标准光源光谱函数（CIED65，ISO10526）R(λ)：视见函数（ISO/CIE10527）。4、冬季计算标准条件应为：室内环境温度：Tin=20℃室外环境温度：Tout=0℃内表面对流换热系数：hc,in=3.6W/m2.K外表面对流换热系数：hc,out=20W/m2.K室外平均辐射温度：Trm=Tout太阳辐射照度：Is=300W/m25、夏季计算标准条件应为：室内环境温度：Tin=25℃室外环境温度：Tout=30℃内表面对流换热系数：hc,in=2.5W/m2.K外表面对流换热系数：hc,out=16W/m2.K室外平均辐射温度：Trm=Tout太阳辐射照度：Is=500W/m26、计算传热系数应采用冬季计算标准条件，并取Is=0W/m2。7、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℃8、抗结露性能计算的标准边界条件应为：室内环境温度：Tin=20℃室外环境温度：Tout=-10℃或-20℃室内相对湿度：RH=30%、50%、70%室外风速：V=4m/s9、计算框的太阳能总透射比gf应使用下列边界条件qin=α*Isqin：通过框传向室内的净热流（W/m2）α：框表面太阳辐射吸收系数Is：太阳辐射照度(Is=500W/m2)10、设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时，门窗框或幕墙框与墙的连接界面应作为绝热边界条件处理11、整窗截面的几何描述整窗应根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作三维传热现象考虑。如上图所示的窗，应计算1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6、7-7七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截面的传热时，与墙面相接的边界作为绝热边界处理。计算3-3、5-5、6-6截面的传热时，与相邻框相接的边界作为绝热边界处理。计算7-7截面的传热时，框材中心线对应的边界作为绝热边界处理。12、门窗在进行热工计算时应进行如下面积划分：窗框面积Af：指从室内、外两侧可视的凸出的框投影面积大者玻璃面积Ag：室内、外侧可见玻璃边缘围合面积小者整窗的总面积At：窗框面积Af与窗玻璃面积Ag(或者是其它镶嵌板的面积Ap)之和13、玻璃区域的周长Lψ是门窗玻璃室内、外两侧的全部可视周长的之和的较大值14、当所用的玻璃为单层玻璃，由于没有空气层的影响，不考虑线传热，线传热系数ψ=0。15、本系统中给出的所有的数值全部是窗垂直安装的情况。计算传热系数时，按以下取值:内表面换热系数：hi=8.7W/m2.k外表面换热系数：he=23W/m2.k一、门窗基本信息地区类型:寒冷地区所在城市:青岛窗墙面积比范围:0.2<窗墙面积比≤0.3建筑物型系数:体型系数≤0.3门窗朝向:东、南、西向型材厂家:fdg门窗系列:dfg门窗类型:平开窗窗型尺寸:窗宽W(mm):1500窗高H(mm):1500窗型样式:二、窗框传热系数Uf计算1、窗框面积计算：窗框面积计算示意图如下：(1)平开类窗框面积计算示意图：(2)推拉类窗框面积计算示意图：(3)该门窗的窗框由以下截面组成：序号窗框名称窗框类型室内投影面积Afi(m2)室内表面面积Adi(m2)室外投影面积Afe(m2)室外表面面积Ade(m2)隔热桥对应的铝合金截面之间的最小距离dmm1边框穿条式隔热铝窗框0.0780.1470.0780.1479.52中扇框穿条式隔热铝窗框0.561.430.560.6289.5(4)窗框室内总投影面积Afi(m2)ΣAfi=0.638(5)窗框室外总投影面积Afe(m2)ΣAfe=0.078+0.56=0.638(6)窗框总面积Af(m2)Af=max(ΣAfi,ΣAfe=max(0.638,0.638)=0.6382、窗框的传热系数计算(Uf)：可以通过输入数据，用二维有限元法进行数字计算，得到窗框的传热系数。在没有详细的计算结果可以应用时，可以按以下方法得到窗框的传热系数：窗框类型：穿条式隔热铝合金(1)穿条式隔热的铝合金框，相对应金属框之的最小距离d(mm)，示意图：注意：1)采用导热系数<=0.3(w/m.k)的隔热条2)隔热条总宽度b1+b2+b3+b4<=0.2*bf(窗框宽)(2)穿条式隔热的铝合金框的Uf0数值，根据“相对应金属框之间的最小距离d(mm)”，从下图的粗线中选取：(3)窗框传热系数计算：1)<边框>传热系数计算：1.1)<边框>隔热条相对应的金属框之间的最小距离d=9.5(mm)从上图中查出Uf0=3.285(W/m2.K)1.2)<边框>窗框热阻Rf计算：Rf=1/Uf0-0.17=1/3.285-0.17=0.134(m2K/W)1.3)<边框>窗框传热系数计算：窗框的室内投影面积：Af,i=0.078(平方米)窗框的室内表面面积：Ad,i=0.147(平方米)窗框的室外投影面积：Af,e=0.078(平方米)窗框的室外表面面积：Ad,e=0.147(平方米)窗框热阻：Rf=0.134m2内表面换热系数：hi=8.7W/m2.k外表面换热系数：he=23W/m2.kUf=1/(Af,i/(hi*Ad,i)+Rf+Af,e/(he*Ad,e))=1/(0.078/(8.7*0.147)+0.134+0.078/(23*0.147))=4.586(W/m2.K)2)<中扇框>传热系数计算：2.1)<中扇框>隔热条相对应的金属框之间的最小距离d=9.5(mm)从上图中查出Uf0=3.285(W/m2.K)2.2)<中扇框>窗框热阻Rf计算：Rf=1/Uf0-0.17=1/3.285-0.17=0.134(m2K/W)2.3)<中扇框>窗框传热系数计算：窗框的室内投影面积：Af,i=0.56(平方米)窗框的室内表面面积：Ad,i=1.43(平方米)窗框的室外投影面积：Af,e=0.56(平方米)窗框的室外表面面积：Ad,e=0.628(平方米)窗框热阻：Rf=0.134m2内表面换热系数：hi=8.7W/m2.k外表面换热系数：he=23W/m2.kUf=1/(Af,i/(hi*Ad,i)+Rf+Af,e/(he*Ad,e))=1/(0.56/(8.7*1.43)+0.134+0.56/(23*0.628))=4.592(W/m2.K)该门窗各窗框传热系数列表：序号窗框名称窗框类型窗框投影面积Af(m2)该类型材的传热系数Uf(W/(m2.K))1边框穿条式隔热铝窗框0.0784.5862中扇框穿条式隔热铝窗框0.564.592三、窗框与玻璃边缘结合处的线传热系数计算(ψ)：窗框与玻璃边缘结合处的线传热系数(ψ)，主要描述了在窗框、玻璃和间隔层之间交互作用下的附加热传递。线性热传递系数ψ，主要受间隔层材料传导率的影响。在没有精确计算的情况下，可采用下表数据，来估算窗框与玻璃结合处的线传导系数ψ。窗框与单层玻璃边缘结合处的线传热系数很小，计算时默认为0。各类窗框、中空玻璃的线传热系数窗框材料双层或三层玻璃未镀膜充气或不充气的中空玻璃双层LOW-E镀膜三层采用两片LOW-E镀膜充气或不充气的中空玻璃塑料窗框0.040.06带热断桥的铝合金窗框0.060.08无热断桥的铝合金窗框00.02注意：这些数据用来计算低辐射的中空玻璃，即：Ug<=1.3W/(m2.K)各玻璃板块查询上表后，各玻璃板块的线传热系数如下：序号玻璃板块名称窗框类型玻璃块板类型第一层玻璃第二层玻璃第三层玻璃玻璃边缘长度(m)线传热系数(W/m.K)1玻璃板块1隔热铝合金窗框双层玻璃普通玻璃普通玻璃4.410.062玻璃板块2隔热铝合金窗框双层玻璃普通玻璃普通玻璃3.720.06(玻璃排列顺序由室外到室内，分别为第一层、第二层、第三层)四、玻璃传热系数(Ug)计算：按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003附录C1、<玻璃板块1>的传热系数计算：1)<玻璃板块1>基本信息：玻璃板块面积：1.12(m2)：玻璃板块类型：双层玻璃第一层玻璃种类：普通玻璃第一层玻璃厚度：5(mm)第一层校正发射率：0.2第一气体层气体类型：空气第一气体层气体厚度：12第二层玻璃种类：普通玻璃第二层玻璃厚度：5(mm)第二层校正发射率：0.8372)<中空玻璃间隔层气体：空气>普朗特准数Pr计算：计算依据：Pr=μ*С/λ按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-8气体的动态粘度μ：0.00001711kg/(ms)气体的比热С：1008J/(kg.K)气体的热导率λ：0.02416W/(m.K)按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003表D.0.3Pr=μ*С/λ=0.00001711*1008/0.02416=0.7143)<中空玻璃间隔层气体：空气>格尔晓夫数Gr计算：计算依据：Gr=9.81*S3*ΔT*ρ2/(Tm*μ2)按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-7气体的动态粘度μ：0.00001711kg/(ms)气体的密度ρ：1.277kg/m3气体平均绝对温度Tm：283K气体的间隙前后玻璃表面的温度差ΔT：15K气体的间隔层厚度s：0.012m按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003表D.0.3及C.0.5Gr=9.81*S3*ΔT*ρ2/(Tm*μ2)=9.81*0.0123*15*1.2772/(283*0.000017112)=5004.9454)<中空玻璃间隔层气体：空气>努塞尔准数Nu计算：计算依据：Nu=A*(Gr*Pr)n格尔晓夫准数Gr：5004.945普朗特准数Pr：0.714A和n是常数：垂直空间，A=0.035，n=0.38；水平空间，A=0.16，n=0.28；倾斜45度，A=0.1，n=0.31；(门窗按垂直空间计算)按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-6Nu=A*(Gr*Pr)n=0.035*(5004.945*0.714)0.38=0.784由于：Nu=1<1所以，努塞尔准数取1。即：Nu=1按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-65)<中空玻璃间隔层气体：空气>气体导热系数hg计算：计算依据：hg=Nu*(λ/s)努塞尔准数Nu：1气体的热导率λ：0.02416W/(m.K)气体的间隔层厚度s：0.012m按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-5hg=Nu*(λ/s)=1*(0.02416/0.012)=2.0136)<中空玻璃间隔层气体：空气>气体辐射导热系数hr计算：计算依据：hr=4*σ*(1/ε1+1/ε2-1)-1*Tm3斯蒂芬-波尔兹曼常数σ：5.67*10-8间隔层中两表面在平均绝对温度Tm下的校正发射率ε1、ε2：ε1：0.2ε2：0.837平均绝对温度Tm：283K按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-4hr=4*σ*(1/ε1+1/ε2-1)-1*Tm3=4*5.67*10-8*(1/0.2+1/0.837-1)-1*2833=0.997)<中空玻璃间隔层气体：空气>气体间隔层的导热率hs计算：计算依据：hs=hg+hr气体辐射导热系数hr：0.99气体导热系数hg：2.013按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-3hs=hg+hr=2.013+0.99=3.0038)<玻璃板块1>多层玻璃系统的内部传热系数计算：计算依据：1/ht=Σ1/hs+Σdm*rm气体间隔层的导热率hs：3.003第一层玻璃的厚度dm：0.005m第二层玻璃的厚度dm：0.005m玻璃的热阻rm：1m.K/W按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-21/ht=Σ1/hs+Σdm*rm=1/3.003+0.005*1.0+0.005*1.0=0.343多层玻璃系统的内部传热系数ht=2.9159)<玻璃板块1>玻璃传热系数计算：计算依据：1/U=1/he+1/ht+1/hi玻璃的室外表面换热系数he：23.0玻璃的室内表面换热系数hi：8.0多层玻璃系统的内部传热系数ht：2.915按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-11/U=1/he+1/ht+1/hi=1/23.0+1/2.915+1/8.0=0.511<玻璃板块1>的传热系数Ug=1.957W/(m2.K)2、<玻璃板块2>的传热系数计算：1)<玻璃板块2>基本信息：玻璃板块面积：0.69(m2)：玻璃板块类型：双层玻璃第一层玻璃种类：普通玻璃第一层玻璃厚度：5(mm)第一层校正发射率：0.2第一气体层气体类型：空气第一气体层气体厚度：12第二层玻璃种类：普通玻璃第二层玻璃厚度：5(mm)第二层校正发射率：0.8372)<中空玻璃间隔层气体：空气>普朗特准数Pr计算：计算依据：Pr=μ*С/λ按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-8气体的动态粘度μ：0.00001711kg/(ms)气体的比热С：1008J/(kg.K)气体的热导率λ：0.02416W/(m.K)按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003表D.0.3Pr=μ*С/λ=0.00001711*1008/0.02416=0.7143)<中空玻璃间隔层气体：空气>格尔晓夫数Gr计算：计算依据：Gr=9.81*S3*ΔT*ρ2/(Tm*μ2)按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-7气体的动态粘度μ：0.00001711kg/(ms)气体的密度ρ：1.277kg/m3气体平均绝对温度Tm：283K气体的间隙前后玻璃表面的温度差ΔT：15K气体的间隔层厚度s：0.012m按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003表D.0.3及C.0.5Gr=9.81*S3*ΔT*ρ2/(Tm*μ2)=9.81*0.0123*15*1.2772/(283*0.000017112)=5004.9454)<中空玻璃间隔层气体：空气>努塞尔准数Nu计算：计算依据：Nu=A*(Gr*Pr)n格尔晓夫准数Gr：5004.945普朗特准数Pr：0.714A和n是常数：垂直空间，A=0.035，n=0.38；水平空间，A=0.16，n=0.28；倾斜45度，A=0.1，n=0.31；(门窗按垂直空间计算)按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-6Nu=A*(Gr*Pr)n=0.035*(5004.945*0.714)0.38=0.784由于：Nu=1<1所以，努塞尔准数取1。即：Nu=1按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-65)<中空玻璃间隔层气体：空气>气体导热系数hg计算：计算依据：hg=Nu*(λ/s)努塞尔准数Nu：1气体的热导率λ：0.02416W/(m.K)气体的间隔层厚度s：0.012m按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-5hg=Nu*(λ/s)=1*(0.02416/0.012)=2.0136)<中空玻璃间隔层气体：空气>气体辐射导热系数hr计算：计算依据：hr=4*σ*(1/ε1+1/ε2-1)-1*Tm3斯蒂芬-波尔兹曼常数σ：5.67*10-8间隔层中两表面在平均绝对温度Tm下的校正发射率ε1、ε2：ε1：0.2ε2：0.837平均绝对温度Tm：283K按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-4hr=4*σ*(1/ε1+1/ε2-1)-1*Tm3=4*5.67*10-8*(1/0.2+1/0.837-1)-1*2833=0.997)<中空玻璃间隔层气体：空气>气体间隔层的导热率hs计算：计算依据：hs=hg+hr气体辐射导热系数hr：0.99气体导热系数hg：2.013按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-3hs=hg+hr=2.013+0.99=3.0038)<玻璃板块2>多层玻璃系统的内部传热系数计算：计算依据：1/ht=Σ1/hs+Σdm*rm气体间隔层的导热率hs：3.003第一层玻璃的厚度dm：0.005m第二层玻璃的厚度dm：0.005m玻璃的热阻rm：1m.K/W按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-21/ht=Σ1/hs+Σdm*rm=1/3.003+0.005*1.0+0.005*1.0=0.343多层玻璃系统的内部传热系数ht=2.9159)<玻璃板块2>玻璃传热系数计算：计算依据：1/U=1/he+1/ht+1/hi玻璃的室外表面换热系数he：23.0玻璃的室内表面换热系数hi：8.0多层玻璃系统的内部传热系数ht：2.915按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003C.0.2-11/U=1/he+1/ht+1/hi=1/23.0+1/2.915+1/8.0=0.511<玻璃板块2>的传热系数Ug=1.957W/(m2.K)五、整窗传热系数计算(Ut)：1、整窗面积计算(At)：At=ΣAg+ΣAf窗框面积Af=0.078+0.56=0.638m玻璃面积：Ag=1.12+0.69=1.81m2At=ΣAf+ΣAg=0.638+1.81=2.4482、整窗传热系数计算(Ut)：Ut=(ΣAg*Ug+ΣAf*Uf+Σlψ*ψ)/At各玻璃块板的面积：Ag(m2)各玻璃块板的传热系数：Ug(W/m2.K)各窗框的面积：Af(m2)各窗框的传热系数：Uf(W/m2.K)各玻璃块板与窗框相结合边缘的周长：lψ(m)各玻璃块板与窗框相结合边缘的传热系数：ψ(W/m2.K)Ut=(ΣAg*Ug+ΣAf*Uf+Σlψ*ψ)/At=(0.078*4.586+0.56*4.592+1.12*1.957+0.69*1.957+4.41*0.06+3.72*0.06)/2.448=2.843该门窗整窗传热系数2.843<=该门窗的允许整窗传热系数=3.0。该门窗的整窗传热性能满足要求。六、太阳能透射比(gt)、遮阳系数(Sc)计算：太阳能透射比是指：通过门窗构件成为室内得热量的太阳辐射，与投射到门窗构件上的太阳辐射的比值。成为室内得热量的太阳辐射部分包括：直接的太阳能透射得热和被构件吸收的太阳辐射再经传热进入室内的得热。1、窗框的太阳能透射比(gf)计算：1)<边框>的太阳能透射比(gf)计算：窗框表面太阳辐射吸收系数αf：0.4窗框的传热系数Uf：4.586W/m2.K窗框的外表面积Asurf：0.147m窗框的外投影面积Af：0.078m窗框的外表面换热系数hout：19W/m2.Kgf=αf*Uf/(Asurf/Af*hout)=0.4*4.586/(0.147/0.078*19)=0.0512)<中扇框>的太阳能透射比(gf)计算：窗框表面太阳辐射吸收系数αf：0.4窗框的传热系数Uf：4.592W/m2.K窗框的外表面积Asurf：0.628m窗框的外投影面积Af：0.56m窗框的外表面换热系数hout：19W/m2.Kgf=αf*Uf/(Asurf/Af*hout)=0.4*4.592/(0.628/0.56*19)=0.0862、玻璃区域的太阳能透射比(gg)：玻璃区域的太阳能透射比gg：取近似值0.8003、太阳能总透射比(gt)计算：各玻璃板块的面积：agm2各玻璃板块的太阳能透射比：gg各窗框外表面投影面积：afm2各窗框的太阳能透射比：gfgt=(ΣAf*gf+ΣAg*gg)/At=(0.078*0.051+0.56*0.086+1.12*0.800+0.69*0.800)/2.448=0.6134、整窗遮阳系数(Sc)计算：整窗遮阳系数：整窗太阳能总透射比与标准3mm厚透明玻璃的太阳能总透射比的比值。0.889是：标准3mm厚透明玻璃的太阳能总透射比理论值Sd=gt/0.889=0.613/0.889