热工软件在塑料门窗节能设计的应用201312-V1.1

塑料门窗热工计算方法及热工软件应用杨华秋

广东省建筑科学研究院

二○一三年十二月建筑节能对门窗节能的要求建筑热工基本知识建筑门窗节能设计计算中外门窗幕墙热工标准之间的差异MQMC软件在门窗节能设计中的应用目录建筑物的外门窗是建筑围护结构的一个非常重要的组成部分，其性能的好坏在很大程度上决定建筑的节能性能和室内舒适性。在夏热冬暖、夏热冬冷地区门窗幕墙是建筑围护结构节能中最关键的部位。随着社会的现代化发展，现代建筑物为提高装饰效果,大面积的玻璃幕墙、外门窗愈来愈多地被采用。北京西直门广场深圳红树西岸大面积门窗、玻璃幕墙带来建筑高能耗、室内舒适性差等问题。随着人们生活水平的提高及建筑节能发展，对玻璃幕墙和外门窗的性能要求已由水密性能、抗风压、反复启闭等物理性能，逐渐扩大节能性能和舒适性要求。主要的性能指标包括：保温性能（Ut）、遮阳性能（SC）、采光性能（TV）、结露性能、通风面积及热幅射等等。近来年我国编制的建筑节能设计标准中，无论居住还公共建筑节能设计标准均对外窗的传热系数、遮阳系数、可见透射比等性能提出了具体的要求。由于气候区域特点的不同，对门窗幕墙（透明围护结构）传热系数、遮阳系数侧重各有不同，严寒和寒冷地区侧重保温性能，夏热冬暖地区侧重遮阳性能，夏热冬冷地区侧重遮阳性能兼顾保温性能。根据《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》（GB/T8484-2008建筑外门窗保温性分级标准。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根据《民用建筑热工设计标准》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。

《公共建筑节能设计标准》热工气候区域划分与《民用建筑热工设计标准》略有区别，但基本一致。

2010年8月1日同时实施的《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2010（代替JGJ26-95）、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2010）（代替JGJ134-2001）中均对外窗的保温性能、遮阳性能提出了更高的要求。《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》对门窗热工的要求。不同朝向窗墙面积比的限值朝向窗墙面积比北≤0.40东、西≤0.35南≤0.45每套房间允许一个房间（不分朝向）≤0.60《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》对门窗热工的要求。建筑窗墙面积比传热系数K[W/(m2·K)]外窗综合遮阳系数SCW（东、西向/南向）体型系数≦0.40窗墙面积比≦0.204.7—/—0.20＜窗墙面积比≦0.304.0—/—0.30＜窗墙面积比≦0.403.2夏季≦0.40/夏季≦0.450.40＜窗墙面积比≦0.452.8夏季≦0.35/夏季≦0.400.45＜窗墙面积比≦0.602.5东、西、南设置外遮阳夏季≦0.25/冬季≥0.60《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》对门窗热工的要求。体型系数＞0.40窗墙面积比≦0.204.0—/—0.20＜窗墙面积比≦0.303.2—/—0.30＜窗墙面积比≦0.402.8夏季≦0.40/夏季≦0.450.40＜窗墙面积比≦0.452.5夏季≦0.35/夏季≦0.400.45＜窗墙面积比≦0.602.3东、西、南设置外遮阳夏季≦0.25/冬季≥0.60东偏北30至东偏南60，西偏北30至西偏南60范围内的外窗应设置挡板式遮阳或可以遮住窗户正面的活动外遮阳，南向的外窗宜设置水平遮阳或可以遮住窗户正面的活动外遮阳。各朝向的窗户，当设置了可以完全遮住正面活动遮阳时，应认定满足本标准表4.0.5-2的对外窗遮阳的要求。4.0.8外窗可开启面积（含阳台门面积）应大于等于房间面积的5％，多层住宅外窗宜采用平开窗。4.0.8建筑物1~6层的外窗及敞开式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》GB7107-2008规定的4级；7层及7层以上的外窗及敞开式阳台门的气密性等级，不应低于该标准规定的6级。4.0.9当外窗采用凸窗时，应符合下列规定：1、窗的传热系数限值应比表4.0.5-2的相应要求小10%；2、计算窗墙面积比时，凸窗的面积按窗洞口面积计算；3、对凸窗不透明的上顶板、下底板和侧板，应进行保温处理并进行内表面结露验算。居住建筑节能设计气候分区气候分区分区依据严寒地区（Ⅰ区）严寒(A)区6000≤HDD18严寒(B)区严寒(C)区5000≤HDD18＜60003800≤HDD18＜5000寒冷地区(Ⅱ区)寒冷(A)区2000≤HDD18＜3800，CDD26≤90寒冷(B)区

2000≤HDD18＜3800，90＜CDD26≤200《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2010

对门窗节能要求。朝向窗墙面积比严寒地区寒冷地区北0.250.30东、西0.300.35南0.450.50围护结构部位传热系数KW/(m2·K)≤3层建筑4～8层的建筑≥9层建筑户门1.51.51.5阳台门下部门芯板1.21.21.2外窗窗墙面积比≤0.22.02.52.50.2＜窗墙面积比≤0.31.82.02.20.3＜窗墙面积比≤0.41.61.82.00.4＜窗墙面积比≤0.451.51.61.8严寒地区(A)区围护结构热工性能参数限值

围护结构部位传热系数KW/(m2·K)≤3层建筑4～8层的建筑≥9层建筑户门1.51.51.5阳台门下部门芯板1.21.21.2外窗窗墙面积比≤0.21.22.52.50.2＜窗墙面积比≤0.31.82.22.20.3＜窗墙面积比≤0.41.61.92.00.4＜窗墙面积比≤0.451.51.71.8严寒地区(B)区严寒地区(C)区围护结构部位传热系数KW/(m2·K)≤3层建筑4～8层的建筑≥9层建筑户门1.51.51.5阳台门下部门芯板1.21.21.2外窗窗墙面积比≤0.22.02.52.50.2＜窗墙面积比≤0.31.82.22.20.3＜窗墙面积比≤0.41.62.02.00.4＜窗墙面积比≤0.451.51.81.8寒冷地区(A)区围护结构部位传热系数KW/(m2·K)≤3层建筑4～8层的建筑≥9层建筑户门2.02.02.0阳台门下部门芯板1.71.71.7外窗窗墙面积比≤0.22.83.13.10.2＜窗墙面积比≤0.32.52.82.80.3＜窗墙面积比≤0.42.02.52.50.4＜窗墙面积比≤0.51.82.02.3寒冷地区(B)区围护结构部位传热系数KW/(m2·K)≤3层建筑4～8层的建筑≥9层建筑户门2.02.02.0阳台门下部门芯板1.71.71.7外窗窗墙面积比≤0.22.83.13.10.2＜窗墙面积比≤0.32.52.82.80.3＜窗墙面积比≤0.42.02.52.50.4＜窗墙面积比≤0.51.82.02.3寒冷地区(B)区外窗综合遮阳系数限值遮阳系数SC（东、西向/南、北向）≥14层建筑9～13层的建筑4～8层的建筑≤3层建筑外窗窗墙面积比≤0.2////0.2＜窗墙面积比≤0.3////0.3＜窗墙面积比≤0.40.45/0.45/0.45/0.45/0.4＜窗墙面积比≤0.50.35/0.35/0.35/0.35/严寒地区外窗及敞开式阳台门的气密性能等级不应低于国家标准《建筑外窗气密、水密、抗风压性能分级及其检测方法》GB7106-2008中规定的6级。寒冷地区1～6层的外窗及敞开式阳台门的气密性等级不应低于《建筑外窗气密、水密、抗风压性能分级及其检测方法》GB7106-2008中规定的4级，7层及7层以上不应低于6级。

《公共建筑节能设计标准》对门窗（透明部分）节能的要求。

目前《公共建筑节能设计标准》正在修订，并于2013年8月23日进行了网上征求意见，修订版中将对门窗（透明幕墙）的节能性能提出更高的要求。

根据《<公共建筑节能设计标准》相关要求，对寒冷地区门窗幕墙热工参数提出以下要求。围护结构部位传热系数≤0.3,传热系数K,W/(m2·K)0.3＜体形系数≤0.4,传热系数K,W/(m2·K)外窗（包括透明幕墙）传热系数KW/(m2·K)综合遮阳系数SW(东、南、西向/北向)传热系数KW/(m2·K)综合遮阳系数SW(东、南、西向/北向)单一朝向外窗(包括透明幕墙)窗墙面积比≤0.2≤3.5≤3.00.2＜窗墙面积比≤0.3≤3.0≤2.50.3＜窗墙面积比≤0.4≤2.7≤0.70/­≤2.3≤0.70/­0.4＜窗墙面积比≤0.5≤2.3≤0.60/≤2.0≤0.60/0.5＜窗墙面积比≤0.7≤2.0≤0.50/≤1.8≤0.50/屋面透明部分≤2.7≤0.50≤2.7≤0.50围护结构部位传热系数KW/(m2·K)外窗（包括透明幕墙）传热系数KW/(m2·K)综合遮阳系数SW(东、南、西向/北向)单一朝向外窗(包括透明幕墙)窗墙面积比≤0.2≤4.70.2＜窗墙面积比≤0.3≤3.5≤0.55/0.3＜窗墙面积比≤0.4≤3.0≤0.50/0.600.4＜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屋面透明部分≤3.0≤0.40注：1有外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数

外遮阳的遮阳系数；2无外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数。夏热冬冷地区围护结构传热系数和综合遮阳系数限值

夏热冬暖地区围护结构传热系数和综合遮阳系数限值

围护结构部位传热系数KW/(m2·K)外窗（包括透明幕墙）传热系数KW/(m2·K)综合遮阳系数SW(东、南、西向/北向)单一朝向外窗(包括透明幕墙)窗墙面积比≤0.2≤6.50.2＜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≤0.40/0.500.5＜窗墙面积比≤0.7≤3.0≤0.35/0.45屋面透明部分≤3.5≤0.35注：1有外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数

外遮阳的遮阳系数；2无外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数。《公共建筑节能设计标准》修订中将公共建筑分为两大类，根据其划分的方法大部的公共建筑为甲类。3.1.1公共建筑分类应符合以下规定：1单栋建筑面积大于300㎡的建筑，为甲类建筑；2单栋建筑面积小于或等于300㎡的建筑，为乙类建筑。《公共建筑节能设计标准》征求意见稿中对门窗（透明幕墙）不同气候区域的甲类建筑热工性能要求如下：乙类公共建筑围护结构热工性能要求《公共建筑节能设计标准》修订中新增外窗热工性能计算的要求：建筑节能对门窗节能的要求建筑热工基本知识建筑门窗节能设计计算MQMC软件在门窗节能设计中的应用目录建筑热工基础知识传热学基本知识建筑光学基本知识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。

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。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。

对流换热系数hc是一个十分复杂的物理量，取决于很多因素，与空气流动情况、结构所在的位置、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。第一类边界条件：规定了边界上的温度值，即边界温度tw为定值。导热过程的三类边界条件

第二类边界条件：规定了边界上的热流密度值，即qw为定值。第三类边界条件：规定了边界上物体与周围流体间的表面传热系数h及周围温度tf

。表面吸热——内表面从室内吸热（冬季），或外表面从室外空间吸热（夏季）；结构本身传热——热量由高温表面传向低温表面；表面放热——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太阳辐射的波谱

各种波长的辐射中能转化为热能的主要是可见光和红外线。

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%建筑节能对门窗节能的要求建筑热工基本知识建筑门窗节能设计计算中外门窗幕墙热工标准之间的差异MQMC软件在门窗节能设计中的应用目录目前我国门窗幕墙热工性能计算主要依据

JGJ/T151-2008主要包含以下内容：玻璃光学热工性能计算；框传热计算（线传热系数法）；门窗幕墙热工性能计算；结露性能评价、计算；遮阳系统计算；通风空气间层传热计算；计算边界条件。整樘窗热工性能计算玻璃系统光学热工计算框传热计算计算边界条件我国门窗幕墙节能相关标准发展

根据建筑门窗幕墙的结构，其节能主要分为以下三大方面：（1）面板节能，即玻璃系统节能；（2）框型材的节能；（3）面板和框型材结合部位的节能，主要指玻璃与型材组合部位的节能。透明玻璃（ε：0.84）；着色玻璃（ε：0.84）；热反射玻璃（ε：0.6～0.88）；单片在线Low－E玻璃（ε：0.15～0.25）；中空玻璃（ε：0.84）；镀膜中空玻璃（ε：0.25～0.88）；离线Low－E中空玻璃（ε：0.02～0.15）；常用玻璃类型及表面发射率范围56平板玻璃普通中空玻璃在线低辐射单银低辐射双银低辐射典型玻璃曲线图1为提高建筑门窗、玻璃幕墙的保温性能，宜采用中空玻璃。当需进一步提高保温性能时，可采用Low-E中空玻璃、充惰性气体的Low-E中空玻璃、两层或多层中空玻璃等。严寒地区可采用双层外窗、双层玻璃幕墙进一步提高保温性能。2采用中空玻璃时，窗用中空玻璃气体间层的厚度不宜小于9mm，幕墙用中空玻璃气体间层的厚度不应小于9mm，宜采用12mm或以上的气体间层，但不宜超过20mm。玻璃系统保温性能设计措施节能型门窗幕墙型材节能型门窗型材主要包括：断热铝合金门窗型材、多腔塑料（PVC-U）型材、木门窗、隔热钢型材、木－铝合金组合型材等；节能型幕墙型材主要有：隐框式幕墙型材、断热铝合金幕墙型材、隔热连接紧固件等。断热铝合金门窗幕墙型材主要分为穿条式断热型材和注胶式断热型材；穿条式断热型材注胶式断热型材SOFTLINE82-SystempräsentationFolie61多腔塑料型材SOFTLINE82-SystempräsentationFolie62在玻璃与型材结合的部位可采用暖边技术，代替原来的铝合金间隔条或不锈钢间隔条，降低金属的热桥效应，可降低玻璃与型材的附加热流量。石灰膏间隔条组合式间隔条TGI铝合金间隔条整窗的几何描述

窗在进行热工计算时应按下列规定进行面积划分：窗框投影面积Af：指从室内、外两侧分别投影，得到的可视框投影面积中的较大值，简称“窗框面积”；玻璃投影面积Ag（或其他镶嵌板的投影面积Ap）：指从室内、外侧可见玻璃（或其他镶嵌板）边缘围合面积的较小值，简称“玻璃面积”（或“镶嵌板面积”）；整樘窗总投影面积At：指窗框面积Af与窗玻璃面积Ag(或其他镶嵌板的面积Ap)之和，简称“窗面积”。整窗的几何描述

整窗的几何描述玻璃区域的周长lψ(或者是不透明板的周长lp)是门窗玻璃（或者不透明板）室内、外两侧的全部可视周长的之和的较大值。整窗的几何描述为了使得计算更加简便，在两条框相交处的传热不作三维传热现象考虑，简化为其中的一条框来处理，且忽略建筑与窗框的热桥效应，窗框与墙相接边界应做绝热处理。不同类型窗框相交部分的传热系数可采用邻近框中较高的传热系数代替。整窗的几何描述计算1-1、2-2、4-4截面的二维传热时，与墙面相接的边界作为绝热边界处理。整窗的传热系数的计算公式为：Ag为窗玻璃面积；Af为窗框的投射面积；为玻璃区域的周长；Ug为窗玻璃（或者不透明板）中央区域的传热系数；

Uf为窗框的面传热系数，见第5章；Ψ为窗框和窗玻璃（或者不透明板）之间的线传热系数。

门窗热工计算原理整体门窗太阳能总透过率的计算公式为：gg为窗玻璃区域（或者不透明板gp）太阳能总透过率，对给定窗的不同部分分别计算求和gf为窗框太阳能总透过率，对给定窗的不同部分分别计算求和At为整窗的总投影面积门窗热工计算原理门窗热工计算原理框和非透明面板的太阳能总透过率整体门窗可见光透射比的计算公式为：整樘窗热工性能计算玻璃系统光学热工计算框传热计算计算边界条件玻璃的光学性能玻璃的光学性能包括：1可见光透射比2可见光反射比3太阳能直接透射比4太阳能直接反射比5太阳能总透射比6紫外线透射比建筑玻璃热工性能参数是指传热系数U值、遮阳系数SC值、可见光透射比Tv。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。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%基本要求定义建筑玻璃光学热工性能计算

单片玻璃（包括其他透明材料，下同）的光学、热工性能应根据测定的单片玻璃光谱数据进行计算。测定的单片玻璃光谱数据应包括其各个光谱段的透射率、前反射率和后反射率，光谱范围应至少覆盖300～2500nm波长范围，不同波长范围的数据间隔应满足下列要求：（1）波长为300～400nm时，数据点间隔不应超过5nm；（2）波长为400～1000nm时，数据点间隔不应超过10nm；（3）波长为1000～2500nm时，数据点间隔不应超过50nm。玻璃光谱的来源：实验室测试和中国玻璃数据库中国玻璃数据库可通过中国玻璃协会网站进行查询也可以通过粤建科MQMC软件玻璃数据库进行查询及计算、应用。中国玻璃数据库可通过粤建科MQMC软件实现在线自动更新。数据库建立的作用及意义数据库建立的作用及意义单层玻璃的可见光透射比

τυ——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。单层玻璃的太阳光总透射比式中hin——玻璃室内表面换热系数［W/(m2

K)］；hout——玻璃室外表面换热系数［W/(m2

K)］；αs——单片玻璃的太阳光直接吸收比。建筑玻璃光学热工性能计算

单片玻璃的遮阳系数SCg应按下式计算：

式中：SCg为透明玻璃部分的遮阳系数；g为太阳能总透射比单片玻璃的太阳辐射吸收系数As应按下式计算：式中τs——单片玻璃的太阳光直接透射比；ρs——单片玻璃的太阳光直接反射比。©copyright2007gdjky

中空玻璃传热系数是指在单位室内外环境温差作用下，通过单位面积玻璃的传热量。

(Is=0)

—没有太阳辐射热时，通过玻璃—室外环境温度；

—室内环境温度。传向室内的净热流；©copyright2007gdjky

U值是中空玻璃系统总热阻的倒数。中空玻璃系统的热阻为室外换热阻、室外玻璃传热阻、气体层热阻、室内玻璃热阻和室内换热阻之和。

—玻璃系统热阻

—玻璃系统室内、外侧对流换热系数；

—气体间层的热阻；

—每层玻璃的热阻。

玻璃固体热阻是玻璃的导热热阻。玻璃间空间的热阻是气体层的热阻

项目夏季冬季热源太阳采暖热辐射短波长波传热方向向室内向室外主要方式辐射传热温差传热节能措施隔热保温有关参数遮阳系数传热系数传热系数太阳作用增加负荷非常有利透明玻璃吸热玻璃热反射玻璃单片Low－E玻璃中空玻璃镀膜中空玻璃典型玻璃的光学、热工性能：

透明玻璃透明玻璃的透射能力比较好，基本上可以透过全部太阳能的80%，透明玻璃对太阳能谱最集中的0.38~2.5μm波长范围有较好的透射率。吸热玻璃吸热玻璃的特性热反射玻璃品种厚度可见光透射%阳光总透射%遮阳系数传热系数YAC0156656560.645.7YAC0140640430.495.4YCR0115615260.304.6SGSS2214611270.314.7SGPGN221469250.294.6热反射玻璃的特性TB-SU-SC/JLPage94镀膜玻璃的定义

TB-SU-SC/JLPage95Low-E玻璃

Low-E玻璃又称低辐射玻璃是在玻璃表面镀特殊的金属氧化物薄膜，使照射于玻璃的远红外线被膜层反射，从而降低玻璃的热辐射通过量。

Low-E玻璃对太阳辐射的透射和反射具有以下特性：紫外线（0.29～0.38μm）：透射率低、反射率低、吸收率高；可见光（0.38～0.76μm）：透射率高、反射率低；近红外线（0.76～2.5μm）：透射率高、反射率低；远红外线和长波热辐射（2.5～20μm）：透射率低、反射率高。

Low－E玻璃也分为在线镀膜（所谓硬镀膜）和离线镀膜（所软硬镀膜）两种，在线镀膜比离线镀膜的长波辐射反射能力差。这两种玻璃在透射性能方面相差不大，但在反射性能方面有较大的差异，在线玻璃有比较大的吸收作用。Low-E玻璃

单片在线Low-E玻璃品种厚度可见光透射%阳光总透射%遮阳系数传热系数SouthernLow-E5mm0.520.450.523.39NorthernLow-E5mm0.860.670.773.37ComfortTiLow-E5mm0.730.540.623.29ComfortTi-RLow-E5mm0.770.530.613.20Solar-E玻璃Low-E玻璃的特性

中空玻璃在南方隔热、北方保温南方夏季，中空玻璃的采用主要是为减少太阳辐射。南方夏季，中空玻璃首先是反射或吸收太阳短波辐射，再利用中空玻璃的空气层有效隔绝温差传热和长波辐射，而使得大量的太阳辐射不进入室内。北方冬季，中空玻璃一般是尽量减少对太阳短波辐射的阻挡，而使得大量的太阳辐射进入室内。北方冬季，中空玻璃传热系数小，可有效阻止温差传热。

玻璃系统的遮阳设计原则采用单片吸热玻璃、Low-E玻璃（在线）、遮阳型Low-E玻璃（在线）有一定遮阳节能效果；采用热反射玻璃遮阳效果明显；采用吸热或镀膜中空玻璃比较好；中空玻璃外片玻璃采用吸热、热反射、遮阳Low-E玻璃，内片采用透明、Low-E玻璃等；外片玻璃吸收绝大部分的太阳辐射热，空气层将外片玻璃的热辐射阻挡在外面而不对室内产生传热。太阳能透过中空玻璃中空玻璃的遮阳隔热效果透明的中空玻璃对遮阳不起什么作用；吸热的中空玻璃有一定的遮阳作用；热反射玻璃遮阳作用较好，但可见光透过率低；透明Low-E中空玻璃遮阳作用有限；遮阳型Low-E中空玻璃遮阳效果较好。阳光控制型的Low-E中空玻璃有较好的遮阳效果，又有较好的可见光透过率。在中国塑料门窗节能型材数据库建立过程中采用了玻璃表面发射率由0.02～0.8不同性能的典型镀膜玻璃类型，其热工性能如下表所示：序号玻璃产品名称玻璃表面发射率传热系数[W/(m2·K)]遮阳系数SC可见光透射比Tv16Low-E(0.02)+12Ar+6Clear0.021.310.350.64926Low-E(0.03)+12Ar+6Clear0.031.330.5210.68036Low-E(0.05)+12Ar+6Clear0.051.380.4830.66946Low-E(0.08)+12Ar+6Clear0.081.440.5240.62356Low-E(0.1)+12Ar+6Clear0.11.480.5670.65366Low-E(0.12)+12Ar+6Clear0.121.530.4860.56676Low-E(0.02)+12Air+6Clear0.021.610.3570.64986Low-E(0.03)+12Air+6Clear0.031.630.5260.68096Low-E(0.05)+12Air+6Clear0.051.6680.4880.669106Low-E(0.08)+12Air+6Clear0.081.720.5280.623典型双玻中空玻璃系统光学热工性能参数计算结果1116Low-E(0.1)+12Air+6Clear0.11.760.5710.653126Low-E(0.12)+12Air+6Clear0.121.790.4900.566136Low-E(0.15)+12Air+6Clear0.151.840.3440.353146solar(0.2)+12Air+6Clear0.21.940.6070.630156solar(0.3)+12Air+6Clear0.32.080.1210.044166solar(0.4)+12Air+6Clear0.42.260.3070.224176solar(0.5)+12Air+6Clear0.52.290.2250.162186solar(0.6)+12Air+6Clear0.62.40.2950.280196solar(0.7)+12Air+6Clear0.72.480.4820.399206solar(0.8)+12Air+6Clear0.82.570.3640.372216Clear+12Air+6Clear0.842.590.8640.811典型双玻中空玻璃系统光学热工性能参数计算结果2玻璃系统序列号玻璃系统传热系数框节点1线传热系数框节点2线传热系数框节点3线传热系数11.310.07870.07750.084621.330.0780.07690.083931.380.07670.07560.082641.440.0750.07380.080951.480.07380.07260.079761.530.07270.07150.078671.610.06820.06920.076381.630.06770.06860.075791.6680.06660.06750.0746典型三玻中空玻璃系统光学热工性能参数计算结果1玻璃系统序列号玻璃系统传热系数框节点1线传热系数框节点2线传热系数框节点3线传热系数101.720.06520.06610.0746111.760.06420.06520.0723121.790.06320.06410.0712131.840.06190.06280.0699141.940.05920.06010.0673152.080.05560.05630.0636162.260.0510.05170.0591172.290.04980.05040.0579182.40.04730.04790.0554192.480.04510.04570.0533202.570.0430.04350.0512212.590.04250.0430.0507典型三玻中空玻璃系统光学热工性能参数计算结果2玻璃装配尺寸要求建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009玻璃装配尺寸要求建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009单片玻璃、夹层玻璃和真空玻璃的最小装配尺寸(mm)玻璃公称厚度前部余隙和后部余隙a嵌入深度b边缘间隙c密封胶胶条3～63.03.08.04.08～105.03.510.05.012～194.012.08.0建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009中空玻璃的最小安装尺寸(mm)玻璃公称厚度前部余隙和后部余隙a嵌入深度b边缘间隙c密封胶胶条4+A+45.03.515.05.05+A+56+A+68+A+87.05.017.07.010+A+1012+A+12整樘窗热工性能计算玻璃系统光学热工计算框传热计算计算边界条件框的传热系数

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。

JGJ/T151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/(m

K)］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框的传热系数

框的传热计算可采用粤建科MQMC二维有限元分析模块进行计算。采用二维有限元分析软件进行窗框节点模拟计算时，应遵循以下原则：（1）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；（2）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；

框的传热系数

（3）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，且截面积比较大时，应考虑热桥影响；（4）各种材料的搭接应完全，不可出现缺口，尤其是隔热材料、密封材料与窗型材之间；（5）型材与其它型材的接触应为线接触（在二维计算中为点接触），接触处的长度不可做简化和修改；各类密封胶条、密封胶与型材之间应为面接触；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/(m2

K)]；Lf2D——框截面整体的线传热系数[Ｗ/(m

K)]；Up

——板材的传热系数[Ｗ/(m2

K)]；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/(m

K)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/(m

K)］；Lψ2D——框截面整体线传热系数［W/(m

K)］；Ｕg——玻璃的传热系数［W/(m2

K)］；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

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

1）任何一个小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，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以粗些；3）网格越密计算结果越可靠。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的变化时，该网格的疏密程度可以认为是适当的；4）允许用若干段折线来近似代替实际的曲线；封闭空腔的传热

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。

λeff——封闭空腔的当量导热系数[W/(m

K)]；

hc——封闭空腔内空气对流换热系数[W/(m2

K)]；

hr——封闭空腔内辐射换热系数[W/(m2

K)]Nu——努谢尔特数；

λair——空气的导热系数封闭空腔的传热

对流传热系数hc应根据由努谢尔特准则数来计算，努谢尔特准则数（Nu）则依据于空腔尺寸的纵横比、朝向以及热流的方向等因素来确定。框的重力方向对传热系数结果有较大的影响敞口的空腔、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。

框的传热计算是一个复杂过程，对软件操作人员有一定的要求，为满足建筑设计人员对门窗的热工设计、检测、评估认证等提供科学、准确、可靠的基础数据，可以实现对塑料门窗保温性能进行简要计算，为此塑料门窗委会员组织相关单位进行了中国塑料门窗型材节能数据的建设工作。

在数据库中可以查询主要型材企业的型材节能信息，同时可以提供给门窗企业进行较为精确的计算。网址：/e/action/ListInfo/?classid=141网页数据信息同时数据库应用手机软件正在开发中！整樘窗热工性能计算玻璃系统光学热工计算框传热计算计算边界条件门窗产品设计边界条件

设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工性能时，应统一采用《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》规定的标准计算条件进行计算。计算边界条件中主要分为产品设计边界条件、工程设计边界条件；冬季计算边界条件及夏季计算边界条件；产品设计-冬季计算标准条件

室内空气温度Tin=20℃室外空气温度Tout=-20℃室内对流换热系数hc,in=3.6W/(m2

K)室外对流换热系数hc,out=16W/(m2

K)室内平均辐射温度Trm,in

=Tin室外平均辐射温度Trm,out

=Tout太阳辐射照度Is=300W/m2产品设计-夏季计算标准条件

室内空气温度Tin=25℃室外空气温度Tout=30℃室内对流换热系数hc,in=2.5W/(m2

K)室外对流换热系数hc,out=16W/(m2

K)室内平均辐射温度Trm,in

=Tin室外平均辐射温度Trm

=Tout太阳辐射照度Is=500W/m2

产品设计标准条件

传热系数计算应采用冬季标准计算条件，并取Is=0W/m2；计算门窗的传热系数时，门窗周边框的室外对流换热系数hc,out应取8W/(m2

K)；边框附近玻璃边缘（65mm内）的室外对流换热系数hc,out应取12W/(m2

K)。遮阳系数、太阳光总透射比计算应采用夏季标准计算条件。产品设计标准条件

16产品设计标准条件

16建筑节能对门窗节能的要求建筑热工基本知识建筑门窗节能设计计算MQMC软件在门窗节能设计中的应用目录目前获取建筑门窗幕墙热工性能的主要手段有实验室测试和模拟计算。采用计算机模拟计算作为评价门窗、幕墙节能性能的主要手段，在欧美等国家已广泛应用并得到社会的认可，我国仍处在起步阶段，急需建立相关标准体系、研发相应的软件，并推广应用。门窗热工计算原理建筑门窗节能设计及计算是一个系统的工程，涉及框二维有限元分析计算、玻璃光学热工性能计算及门窗单元、幕墙幅面热工性能计算，结露性能计算等内容。门窗热工计算原理门窗幕墙节能计算基本流程整窗的几何描述

整樘窗应根据框截面的不同对窗框进行分类，每个不同类型窗框截面均应计算框传热系数、线传热系数。粤建科®MQMC软件产品是国家行业标准《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》（JGJ/T151-2008）的配套软件，也是我国目前唯一符合该标准要求的软件。软件的多项技术达到国际领先水平。中国塑料窗型材节能性能数据库推广应用平台，与中国塑料窗协会合作，建立中国塑料窗数据库；软件有助于提高企业节能设计水平，提升企业的技术能力和竞争力。本软件主要包括以下功能模块：门窗单元、幕墙幅面设计、计算模块；玻璃光学热工性能设计、计算模块；框二维热传导有限元分析模块。软件操作主界面突破了图形建模的局限，是首款支持大幅面、不规则幅的建模及计算软件：支持超大幅面、门窗单元计算；支持三角形、梯形、圆等不规则幕墙幅面、门窗单元的计算；门窗单元、幅面整体的结露性能计算；非透明幕墙幅面的热工性能计算；幅面实际颜色显示；框节点计算、玻璃光学热工计算管理。门窗单元、幕墙幅面设计、计算模块复杂窗型计算：三角形、圆形等不规则图形在AUTOCAD软件中采用单线条进行绘图通过DXF文件导入实现门窗单元的快速建模完成门窗热工性能计算（1）玻璃数据库管理。中国玻璃库、用户玻璃库及设计玻璃库（2）气体数据库管理。可计算任意比例混合气体（3）任意组合玻璃系统。可用玻璃及气体数据库中的信息组合玻璃系统。（4）光学、热工计算。玻璃系统可见光透射比、遮阳系数、传热系数等光学热工性能及各玻璃表面温度……玻璃光学热工性能设计、计算模块（5）玻璃颜色计算。可对单片玻璃或玻璃系统进行玻璃颜色计算，求出CIELAB值,CIE光谱三刺激值，LUV值；（6）玻璃设计。可根据现有的玻璃光谱，设计模拟新厚度的玻璃光谱、添加或更换镀膜后的玻璃光谱及更换基片后的双层夹胶或镀膜玻璃的光谱；（7）中空玻璃内置遮阳热工性能计算；（8）玻璃结露性能计算。玻璃光学热工性能设计、计算模块光学热工计算结果玻璃各表面温度玻璃颜色计算结果结露性能计算