(高清版)GBT 20311-2021 建筑构件和建筑单元 热阻和传热系数 计算方法

GB/T20311—2021/ISO6946:2017代替GB/T20311—2006建筑构件和建筑单元热阻和传热系数国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T20311—2021/ISO6946:2北京市朝阳区和平里西街甲2号(100029)北京市西城区三里河北街16号(100045)2021年8月第一版苦书号：155066·1-68203版权专有侵权必究I本文件代替GB/T20311—2006《建筑构件和建筑单元热阻和传热系数计算方法》,与 附录F);本文件使用翻译法等同采用ISO6946:2017《建筑构件和建筑单元热阻和传热系数计算ⅡGB/T20311—2021/IS总则冷却除湿照明楼宇自控制1通用通用通用2常用术语和定义；符号、单位和下标需求需求3应用没有系统的45建筑类别和发射和控制6分配和控制7能源服务和能源载体的聚合热传导控制8建筑分区生成和控制9能效计算热质负荷调度和Ⅲ1GB/T20311—2021/ISO建筑构件和建筑单元热阻和传热系数下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不ISO7345绝热材料物理量和定义(Thermalperformanceofbuildingsandbuildingcompo-ISO10211建筑结构中的热桥热流和表面温度详细算法(Thermalbridgesinbuildingcon-ISO10456建筑材料和制品湿热性能声称值、设计值的选定程序和设计值的表格化(Buildingmaterialsandproducts—Hygrothermalproperties—TabulateddesignvaluesaISO13789建筑物的绝热性能传热系数和通风系数计算方法(Thermalperformanceofbuildings—TransmissionandventilationheattransfercoeISO52000-1:2017建筑能效EPB评价体系第1部分：总框架及程序(Energyperformanceofbuildings—Overarchi2在特定室内条件和室外条件下建筑材料或产品的导热系数，可以被看作是该建筑材料或产品在特定室外条件和室内条件下的热阻值，可以被看作Ad厚度mhRUVλ3下标符号说明a空气c等同fg不通风的不透明rs内表面总值上限总值下限u4GB/T20311—2021/ISO6946:20输出值见表2。有效区间U否U否U否否表3～表5列出了计算所需的数据和符号。值范围出处A否dm否值范围出处λ否值范围出处否内表面热阻否R否R否否5GB/T20311—2021/ISO6946:2表5计算中间量标识符(续)值范围出处否h附录C否否附录C否附录D否附录D否E附录D否表6给出了常数的标识符。值范围出处斯蒂芬玻尔σ否计算传热系数所需输入值应依据相关ISO产品标准或等同ISO文件或国家文件。其他输入数据应从建筑单元或构件的详细设计文本中确定，如：计算方c)按6.5.2计算传热系数；d)按附录F计算对传热系数进行修正，如果总修正值与传热系数比值大于3%,则进行修正，否6.8给出了适用大部分情况的表面热阻值。附录C给出低表面发射率、有一定风速或非平面的表空气层的热阻计算按6.9.2的规定进行。附录D给出了其他情况下空气层的计算方法。6GB/T20311—2021/ISO66.5传热系数6.5.1详细算法计算按ISO10211的规定进行。6.5.2简化算法计算传热系数计算见公式(1)。 (1)式中：U———传热系数，单位为瓦每平方米开尔文[W/(mR总热阻，依据6.7计算，单位为平方米开尔文每瓦(m²·K/W)。按照附录F对传热系数进行修正。如果按公式(F.2)计算得出的总修正量与传热系数比值小于3%,可以不用修正。如果传热系数作为最终结果表示时，保留两位有效数字，并给出用于计算的相关数据。6.6热阻热阻计算见公式(2): (2)式中：Rcp——构件热阻，单位为平方米开尔文每瓦(m²·K/W);R,——内表面热阻，单位为平方米开尔文每瓦(m²·K/W);Rse——外表面热阻，单位为平方米开尔文每瓦(m²·K/W);公式(2)中的表面热阻与公式(1)中的表面热阻相同。公式(2)同时适用于详细算法和简化算法。如果热阻是最终结果，应保留至小数点后两位，并记录计算相关信息。6.7总热阻6.7.1由热均质层组成的建筑构件热阻如热均质层材料导热系数已给出，其热阻计算见公式(3)。 (3)R——热阻，单位为平方米开尔文每瓦(m²·K/W);如果均质层材料导热系数是测量所得，λ应符合ISO10456要求。7热阻值在计算过程中应至少保留到小数点后第3位。6.7.1.2由热均质层组成的构件总热阻垂直于热流的平面热均质层构成的建筑构件总热阻R1o,计算见公式(4)。 +R,+RRtot——建筑构件总热阻，单位为平方米开尔文每瓦(m²·K/W);R。——内表面热阻(见6.8),单位为平方米开尔文每瓦(m²·K/W);R₁,R₂,…,R——每层材料设计热阻值，单位为平方米开尔文每瓦(m²·K/W);Rs——外表面热阻(见6.8),单位为平方米开尔文每瓦(m²·K/W)。当建筑构件在建筑物内部或介于建筑物内部和非采暖空间之间，计算总热阻时，R.均适用。如果总热阻作为最终结果表示时，保留两位有效数字，并给出用于计算的相关数据。6.7.2由热均质层和非热均质层组成的建筑构件总热阻6.7.2.2～6.7.2.5给出了同时含有热均质层和非均质层的建筑构件热阻的简化算法。不适用情况如下：a)当最大热阻与最小热阻比值超过1.5时；b)绝热层有金属热桥时。如有金属紧固件，先按无金属紧固件进行计算，最终结果按F.3修正。表A.3给出了简化算法的其他限制条件，表B.3给出了参考性选择。如果建筑构件是整体结构计算的一部分，通过6.7.2.2～6.7.2.5计算的热阻值不包括构件表面热阻。其热阻值将用于计算总体结构的传热系数。由平行于表面的热均质层和非热均质层构成的建筑构件的总热阻Ro,取计算热阻最大值和最小值的平均值。计算见公式(5)。如果总热阻作为最终结果，有效数字保留至小数点后两位。通过分段、分层计算建筑构件的总热阻上下限，如图1所示。用这种方法可以将建筑构件分成均质的部分mj。8GB/T20311—2021/ISO6946:2017垂直于表面的分段m(m=a,b,c,…,q),面积分数为fm。平行于面j(j=1,2,…,n)层厚度为d;。构件的mj部分的导热系数为λm,厚度为d;,面积分数为fm,热阻为Rm;。b)b) (6)a)如图2所示，构件狭窄部分延伸(不改变热阻);9GB/T20311—2021/ISO6图2较窄断面延伸的非平面b)或如图3所示，去除凸出部分(减小了热阻)。图3较窄断面去除的非平面单个非热均质层等效热阻R,计算见公式(7)。式中：R;——非热均质层等效热阻，单位为平方米开尔文每瓦(m²·K/W);Ra,R,…,R,——第j层的非热均质层的各部分热阻，单位为平方米开尔文每瓦(m²·K/W)。使用公式(4)计算总热阻值即为最小热阻值。计算中使用导热系数时： (8)j层的等效导热系数为：如果空气层是非热均质层的一部分，可以将其等效为导热系数为λc;;=d;/Rg的材料处理，其中Rg是依据附录D计算的空气层热阻。当计算的传热系数有准确度的要求时，需要对计算的传热系数进行误差分析。表A.4给出了是否需要最大误差分析的选项，表B.4给出参考性选择。最大相对误差e,以百分数表示，计算见公式(10)。实际误差通常小于最大误差。6.7.2.5给出的误差分析被用于评定计算是否可以被接受：——计算的目标；——通过构件传递热量占建筑物总热量的比例，构件热阻通过6.7.2.2规定进行计算；——输入值的精度。6.8表面热阻如果边界条件没有明确给出，平面边界热阻可以选用表7的数据。“水平”一栏所对应的数值适用于热流方向与边界面成±30°夹角的情况。非平面边界或其他具体边界情况，按照附录C选值。GB/T20311—2021/ISO6946:20热流方向向上向下R注1:表面热阻适用于构件表面与空气接触，材料之间接触无表面热阻。注2:内表面热阻计算时选用e=0.9,20℃下的ho。外表面热阻计算时选用ε=0.9,10℃下的hm及v=4m/s。热阻/(m²·K/W)热流方向向上向下057表8具有高表面发射率的不通风空气层的热阻热阻/(m²·K/W)热流方向向上向下——水平空气层，大于500mm²/m²,且小于1500mm通风对于空气层热阻的影响取决于通风口的尺寸和分布。近似可认为，包——垂直空气层，大于或等于1500mm²/m(水平方向);GB/T20311—2021/ISO6l234带屋面板和毡的屋顶注：表中给出的热阻包含通风空间结构和倾斜的屋面结构的热阻。不包含屋面外表面热阻，表9给出的数据适用于保温建筑上自然通风的屋顶空间。如果机械通风，可使用ISO13789规定(规范性)输入和方法选择制表在选择计算方法、输入数据和引用文件时，应使用本附录给出的表格模板。 NA,附录NB,附录NC…)。表格中的阴影部分不可修改。A.2参考文献表A.1给出参考文献的代码列表。表A.1参考文献引用文件代码如果一个引用包含多个参考文献，参考文献可以是不同的。h本文件没有引用到EPB系列标准。本表格只是为了保证EPB系列标准的格式统一。A.3方法的选择本文件不需要在方法中指定选项。设置A.3是为了保证EPB系列文件的格式统一。A.4输入数据和选项表A.2导热系数或热阻值(见6.7.1.1)已存建筑导热系数λ导热系数λ热阻R表A.3使用简化方法的条件(见5.2)表A.4简化算法最大误差评估的要求(见6.7.2.5)表A.5特定边界条件的热阻(见6.8)表A.6其他简化章条号是/否未加热处理的空间是/否表A.7平均降雨量(见F.4.2)单位为毫米每天(mm/d),不同区域数值不同(资料性)输入和方法选择参考B.1总则在选择计算方法、输入数据和引用文件时，应使用附录A给出的表格模板。 录NA,附录NB,附录NC…)。表格中的阴影部分不可修改。B.2参考文献表B.1给出了参考文献的代码列表。表B.1参考文献引用文件代码“如果一个引用包含多个参考文献，参考文献可以是不同的。本标准没有引用到EPB系列标准。本表格只是为了保证所有EPB系列标准的格式统一。B.3方法的选择本文件不需要在方法中指定选项。设置B.3是为了保证所有EPB系列文件的格式统一。B.4输入数据和选项表B.2导热系数或热阻值(见6.7.1.1)导热系数λ导热系数λ符合ISO或EN产品标准性能要求的，依据材料产品标准给出数值，或由ISO10456给出符合ISO或EN产品标准性能要求的，依据材料产品标准给出数值，或由ISO10456给出#可以增减行数，同时可以将材料分组或细表B.3使用简化方法的条件(见5.2)如6.7.2.1所述表B.4简化算法最大误差评估的要求(见6.7.2.5)简化方法的最大误差否表B.5特定边界条件的热阻(见6.8)否表B.6其他简化章条号是未加热处理的空间是表B.7平均降雨量(见F.4.2)(规范性)C.1平面表面h,=E·hrohr=4·σ·TmnE-—表面半球发射率；he=hh的值见表C.1。表C.1对流换热系数h取值热流方向向上向下hc=hce…GB/T20311—2021/ISO6946:2017式中：hce=4+4·v…………(C.2具有非平面的构件如果构件的一部分凸起，如结构柱，在计算总热阻时，如果凸起部分的组成材料导热系数小于或等于2.5W/(m·K),忽略该部分热阻；如果凸起部分组成材料导热系数大于2.5W/(m·K),则认为给凸起不存在，使用实际面积与投影面积的比值对表面热阻进行修正，见图C.1,计算见公式(C.7)。Rsp——凸起部分投影面积表面热阻，单位为平方米开尔文每瓦(m²·K/W);R,——平面构建的表面热阻，按公式(C.1)计算，单位为平方米开尔文每瓦(m²·K/W);Ap——凸起部分的投影面积，单位为平方米(m²);A——凸起部分的实际面积，单位为平方米(m²)。公式(C.7)同时适用于内外表面热阻。图C.1实际面积和计算面积GB/T20311—2021/ISO6(规范性)空气空间的热阻D.1原理本附录适用于建筑构件中厚度小于0.3m的空气空间，含玻璃构件除外。对于玻璃和窗框，需要更高精度的计算方法。“空气空间”包含了空气层(长宽尺寸为沿热流方向厚度尺寸的十倍及以上)和空气间隙(长宽厚尺寸相近)。如果空气层厚度是变化的，应使用平均值计算热阻。D.2不通风空气层空气层热阻计算公式见(D.1)。式中：Ra——空气隙热阻，单位为平方米开尔文每瓦(m²·K/W);h———热传导和热对流等效传热系数，单位为瓦每平方米开尔文[W/(m²·K)];h,——辐射换热系数，单位为瓦每平方米开尔文[W/(m²·K)]。h。取决于静止狭小空间空气导热和大空间的对流。按照本文件计算，h。是表D.1、表D.2和0.025/d中的较大值。在表D.1、表D.2中，d是空气隙沿着表D.1使用条件为：空气隙沿热流方向的温差小于或等于5K。表D.1温差小于或等于5K的对流换热系数热流方向水平α=90°竖直向上α=0°竖直向下“或者0.025/d,取两者中较大值。表D.2适用于当空气隙温差大于5K时的情况。GB/T20311—2021/ISO6946:20表D.2温差大于5K的对流换热系数热流方向水平α=90°竖直向上α=0°h,计算见公式(D.3)。h,=E·hro……E——内表面发射率；对于微弱通风的空气层(见6.9.3定义),按6.9.3规定计算。对于通风良好的空气层(见6.9.4定义),按6.9.4规定计算。hro——表面黑体的辐射系数(参见C.1),单位为瓦每平方米开尔文[W/(m²·K)];GB/T20311—2021/ISO6946:20(规范性)楔形层建筑构件如图E.1所示。除了第4章给出的符号，表E.1给出了部分符号。mm自然对数如果误差大于5%,应使用数值模拟方法。E.2常用形状计算E.2.1矩形区域(图E.3)图E.3矩形区域GB/T20311—2021/ISO6946:2017R₁——楔形层中间热阻，单位为平方米开尔文每瓦(m²·KE.3计算步骤