8.2.2-被动式双层幕墙热工计算

XXXXXX工程—投标文件BeijingJiangheCurtainWallDecorationEngineeringCo.,Ltd.工程编号：JH—8.2.2结构计算书第1页共15页第十部分、被动式双层幕墙热工计算第一章、工程概况本工程为奥运射击馆现象，幕墙形式为被动式双层幕墙。第二章、计算依据及参考资料业主提供的招标图纸及技术要求；1、本公司设计的幕墙投标方案图；2、《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)；3、《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)；4、《建筑玻璃应用技术规程》(JGJ113-2003)；5、《全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调·动力》；6、《空气调节设计手册》中国建筑工业出版社；7、《高层建筑空调与节能》同济大学出版社；8、《空气调节的科学基础》中国建筑工业出版社。9、《建筑物理》华南理工大学出版社10、《工程流体力学》高等教育出版社第三章主要材料及计算参数一、主要材料及热工参数序号项目使用材料热工参数备注1内幕墙玻璃TP6+12A+TP6Low-E钢化中空玻璃传热系数：1.89W/m2·K(夏季)1.79W/m2·K(冬季)遮阳系数：Sc2=0.61太阳能透射比：48%太阳能反射比：22%6mm厚彩釉玻璃传热系数：5.44W/m2·K(夏季)；5.49W/m2·K(冬季)遮阳系数：Sc1=0.37太阳能透射比：17%太阳能反射比：22%层间内幕墙传热系数取为0.7W/m2·K进行计算。2外幕墙玻璃15mm厚钢化透明玻璃导热系数:0.76W/m·K传热系数：5.5W/m2·K(夏季)；6.0W/m2·K(冬季)遮阳系数：Se=0.92太阳能透射比：69%太阳能反射比：18%二、基本参数内外幕墙玻璃之间的热通道宽度为：575mm(可视区域)，430mm(层间位置)。建筑总高：17.700m建筑层高：5m建筑室内净高：3.26m建筑位置：北京市(北纬39o48’)，以北纬40o计算。大气透明度等级：4级。根据《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)附表C。空气渗透性能分级：Ⅱ级。内层幕墙开启扇缝隙渗风系数：0.3m3/(m·h·Pa0.67)。夏季空调室外计算干球温度：33.2℃；夏季空调室外计算日平均温度：28.6℃；夏季空调室外通风温度：30.0℃；冬季空调室外计算干球温度：-12.0℃；冬季空调室外通风温度：-5.0℃。夏季空调室内计算温度：26.0℃；冬季空调室内计算温度：20.0℃。空气的比热容取：1.004kJ/kg·K第四章、夏季工况下的玻璃幕墙热工计算一、通道日射得热量计算日射得热取决于很多因素，从太阳辐射方面来讲，辐射强度、入射角均依纬度、月份、日期、时间的不同而不同。从幕墙本身的结构来说，它随玻璃的光学性能、幕墙结构、特性、是否遮阳等而异。此外还与内外放热系数有关。计算公式：Q=0.889FJSc1(1-Sc2-SrSc1)α式中：Q：幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷最大值，W；F：双层幕墙的单位面积；J：幕墙所在朝向的逐时太阳总辐射照度，根据北京位于北纬40度，透明度等级为4级，W/m2；(见表一)Sc1：外层幕墙玻璃的遮阳系数，92%；Sr：内层幕墙玻璃的遮阳系数,61%(室内可视区域)，96%(层间部位)；Sc2：内层幕墙玻璃的太阳能反射率,22%；α：遮阳系数，没有遮阳系统东、西立面的双层幕墙处遮阳系数取为1.0；在有遮阳系统的南立面双层幕墙处，遮阳系数取0.7。表一夏季逐时太阳总辐射照度J透明度等级为4朝向SSEENENH时刻65225044541116516618时刻78342163051915234517813153769250610953316925859366142013571115103615765422791518421411424493365158158919131244836416216216294912134241991581581589191114361151151151151842101525813513513513571191613110910910910953381783838383152345718525252521651666SSWWNWNH透明度等级为4朝向（根据《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)附表A）将各参数代入(1)计算得：表二幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷q(W)透明度等级为4朝向SSEENENH时刻67.9838.3668.2863.0625.3225.4719时刻712.7464.6096.6679.6323.3252.9318820.1082.39106.1877.6416.7281.7817939.5990.99101.4264.4420.71109.09161055.3988.3883.1642.8123.17129.19151165.0675.6456.0024.2424.24141.01141268.7455.8524.8624.8624.86145.61131365.0630.5324.2424.2424.24141.01121455.3923.1723.1723.1723.17129.19111539.5920.7120.7120.7120.71109.09101620.1016.7216.7216.7216.7281.7891712.7412.7412.7412.7423.3252.938187.987.987.987.9825.3225.477SSWWNWNH透明度等级为4朝向表三幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷q总量(W)透明度等级为4朝向说明SENW时刻69064.3917511.390.002046.59双层幕墙朝向的计算面积(m2)：714468.1624791.410.003266.67822835.2927231.200.004289.96944973.3226011.310.005313.25S:1622.9861062927.7821328.480.005942.97E:256.4711173909.6414363.280.006218.47N:01278093.216374.930.006375.90W:256.511373909.646217.530.0014365.461462927.785942.070.0021331.731544973.325312.450.0026015.261622835.294289.310.0027235.341714468.163266.170.0024795.18189064.392046.280.0017514.06由上表计算结果可知：夏季通道得热量最大值为：78093.21W(南面，12点)；4528.86W(东面，8点)；4529.54W(西面，16点)。二、通道传热量计算计算公式：Q1=K1F(tf-tw1)Q2=(K2’F1+K2F2)(tf-tn)tsh=twp+βΔtrTw1=tsh+ρJ/αwΔtr=（twg-twp）/0.52式中：Q1：外层幕墙温差传热形成的逐时冷负荷，W；Q2：内层幕墙温差传热形成的逐时冷负荷，W；K1：外层幕墙的夏季白天传热系数，5.50W/（m2·K）；K2：内层幕墙的夏季白天传热系数，1.89W/（m2·K）(室内可视部位)和0.7W/（m2·K）(层间部位)；F：双层幕墙单位面积，m2；tw1：室外的逐时计算温度（℃）；tf：通道内平均计算温度（℃）；tn：室内计算温度（℃），26℃；tsh：室外计算逐时温度，℃；ρ：外层幕墙对太阳辐射热的吸取系数，0.13；J：幕墙所在朝向的逐时太阳总辐射照度，根据北京位于北纬40度，透明度等级为4级，W/m2；(见表一)αw：外层幕墙外表面换热系数，根据表四和北京市的室外平均风速1.9m/s(夏季)、2.8m/s(冬季)，采用线性插入得19.34W/m2·K(夏季)、23.48W/m2·K(冬季)；twp：夏季空气调节室外计算日平均温度，28.6℃；β：室外温度逐时变化系数，见表五；twg：夏季空气调节室外计算干球温度，33.2℃；Δtr：夏季室外计算平均日较差，（℃）.计算得8.85℃。表四围护结构外表面的换热系数αw[W/（m2·K）]室外平均风速(m/s)1.01.52.02.53.03.54.0换热系数αw14.017.519.822.124.426.127.9表五室外温度逐时变化系数β时间1:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:00β-0.35-0.38-0.42-0.45-0.47-0.41-0.28-0.120.030.160.290.40时间13:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:0024:00β0.480.520.510.430.390.280.140-0.10-0.17-0.23-0.26将各参数代入计算公式计算得：表六室外的逐时计算温度(℃)透明度等级为4朝向SSEENENSWWNW时刻625.3226.6527.9627.7326.0825.3225.3225.32726.6828.9530.3629.6127.1426.6826.6826.68828.4231.1532.1930.9428.2728.2728.2728.27930.6032.8533.3131.6929.7729.7729.7729.771032.4433.8933.6631.8931.0331.0331.0331.031134.0234.4833.6232.2332.2332.5032.2332.231235.1534.5933.2333.2333.2334.5933.2333.231335.7034.1933.9133.9133.9136.1635.3033.911435.6334.2234.2234.2234.2237.0736.8535.081534.8534.0234.0234.0234.0237.1037.5635.941633.2933.1433.1433.1433.1436.0237.0635.811732.6132.6132.6132.6133.0734.8836.2935.541831.4331.4331.4331.4332.1932.7634.0733.84表七双层幕墙热通道往外层幕墙的传热量Q1(夏季)(单位：W)朝向SEW时刻68926.423(tf-25.32)1410.591(tf-27.96)1410.805(tf-25.32)78926.423(tf-26.68)1410.591(tf-30.36)1410.805(tf-26.68)88926.423(tf-28.42)1410.591(tf-32.19)1410.805(tf-28.27)98926.423(tf-30.60)1410.591(tf-33.31)1410.805(tf-29.77)108926.423(tf-32.44)1410.591(tf-33.66)1410.805(tf-31.03)118926.423(tf-34.02)1410.591(tf-33.62)1410.805(tf-32.23)128926.423(tf-35.15)1410.591(tf-33.23)1410.805(tf-33.23)138926.423(tf-35.70)1410.591(tf-33.91)1410.805(tf-35.30)148926.423(tf-35.63)1410.591(tf-34.22)1410.805(tf-36.85)158926.423(tf-34.85)1410.591(tf-34.02)1410.805(tf-37.56)168926.423(tf-33.29)1410.591(tf-33.14)1410.805(tf-37.06)178926.423(tf-32.61)1410.591(tf-32.61)1410.805(tf-36.29)188926.423(tf-31.43)1410.591(tf-31.43)1410.805(tf-34.07)表八双层幕墙热通道往内层幕墙的传热量Q2(夏季)(单位：W)朝向SEW时刻62468.724(tf-26)390.118(tf-26)390.177(tf-26)72468.724(tf-26)390.118(tf-26)390.177(tf-26)82468.724(tf-26)390.118(tf-26)390.177(tf-26)92468.724(tf-26)390.118(tf-26)390.177(tf-26)102468.724(tf-26)390.118(tf-26)390.177(tf-26)112468.724(tf-26)390.118(tf-26)390.177(tf-26)122468.724(tf-26)390.118(tf-26)390.177(tf-26)132468.724(tf-26)390.118(tf-26)390.177(tf-26)142468.724(tf-26)390.118(tf-26)390.177(tf-26)152468.724(tf-26)390.118(tf-26)390.177(tf-26)162468.724(tf-26)390.118(tf-26)390.177(tf-26)172468.724(tf-26)390.118(tf-26)390.177(tf-26)182468.724(tf-26)390.118(tf-26)390.177(tf-26)三、通道空气渗漏的失热量计算计算公式：Q3=0.28CpρwnL(twn-tn)L=LoL1mbLo=α1（vo2ρwn/2）bm=CrΔCf(n1/b+C)ChCh=0.3h0.4C=70式中：Q3：由缝隙渗入室内的空气失热量，W；Cp：空气的定压比热容，取1.004KJ/（kg•K）；ρwn：室外计算温度下的空气密度，取1.146kg/m3；L：渗透冷空气量，m3/h；twn：夏季室外空调计算温度，33.2℃；tn：玻璃夹层内空气平均温度（℃）；L0：在基准高度单纯风压作用下，不考虑朝向修正及内部隔断情况时，通过每米幕墙缝隙进入室内的理论渗透空气量，m3/(m·h)；L1：幕墙缝隙的长度，17.64mm：风压与热压共同作用下，考虑建筑体型、内部隔断和空气流通等因素后，不同朝向，不同高度的幕墙渗透压差综合修正系数；b：幕墙缝隙渗风指数，取0.67；α1：外层幕墙缝隙渗风系数，根据本工程的密封性能设计为2级，取为0.3m3·h·Pa0.67；vo：室外的平均风速，为1.9m/s(夏季)、2.8m/s(冬季)；ΔCf：风压差系数，取0.7；N：单纯风压作用下，渗漏空气量的朝向修正系数，按西立面取0.40；Cr：热压系数，取1.0；C：作用于幕墙上的有效热压差与有效风压差之比；Ch：高度修正系数；hz：单纯热压作用下建筑物中和面的标高，本项目取为7.5m；tn’：建筑物内形成热压作用的竖井计算温度，取35℃；h：计算幕墙的中心线标高，取10.0m将各参数代入计算得：C=70=70=0.66Ch=0.3h0.4=0.3×10.00.4=0.754m=CrΔCf(n1/b+C)Ch=1.0×0.7×(0.401/0.67+0.66)×0.754=0.485Lo=α1（vo2ρwn/2）b=0.3×(1.92×1.146÷2)0.67=0.488L=LoL1mb=0.488×17.643×0.4850.67=5.30m3/hQ3=0.28CpρwnL(twn-tn)=0.28×1.004×1.146×5.3×(33.2-26)=12.25W四、通道排风温度计算计算公式：(公式各参数含义见前述)Q=Q1+Q2+Q3+Q4Q=0.889FJSc1（1-Sc2-SrSc1）Q1=K1F（tf-tw1）Q2=（K2’F1+K2F2）（tf-tn）Q3=0.28CpρwnL（twn-tn）Q4=0.28mC(tf,out-tw1)m=ρeVAA=BLp=ρev2/2p=9.81h(ρe-ρi)tf=(tw1+tf,out)/2式中：Q：幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷最大值，W；Q1：外层幕墙温差传热形成的逐时冷负荷，W；Q2：内层幕墙温差传热形成的逐时冷负荷，W；Q3：由缝隙渗入室内的空气失热量，W；m：从通道中排出的空气质量kg；C：空气比热容，1.004kJ/kg·K；tf,out：通道的排风温度，℃；（通道内空气平均逐时计算温度tf取为：(tw1+tf,out)/2,℃）；tw1：室外的逐时计算温度，℃；h：进出风口中心线的高差，m；v：出风口的风速，m/s；A：出风口的净面积，m2；B：出风口的净宽度，233.5mm=0.2335m；L：出风口的净长度，南立面双层幕墙：L=131.073m；东立面双层幕墙：L=20.860m；西立面双层幕墙：L=22.223m；h：进出风口中心线的高差，9.457m；ρe、ρi：出风口、进风口的空气密度，kg/m3(查空气调节设计手册)。将各参数代入以上公式，可得计算结果如下表：南面双层幕墙计算结果项目tf,out(W)tf(W)Q(W)Q1(W)Q2(W)排风带走的热量Q4(W)出风口风速(m/s)时刻627.2026.269064.398388.27643.7133.941.123728.9227.8014468.169989.204441.1640.421.195831.3729.8922835.2913170.719613.2953.291.385936.4833.5444973.3226240.0318612.50108.541.9331040.6636.5562927.7836691.5726052.50171.482.1841143.4838.7573909.6442219.0131466.90211.512.3411244.8540.0078093.2143291.8134565.16223.962.4181344.4340.0773909.6438981.8534722.78192.742.3111442.4839.0562927.7830560.2432222.15133.142.0361538.8936.8744973.3218062.4526838.0260.601.5681634.1333.7122835.293783.0319033.516.500.8031732.7532.6814468.16630.1116491.080.000.6941831.4531.449064.39111.2713429.860.000.000东面双层幕墙计算结果项目tf,out(W)tf(W)Q(W)Q1(W)Q2(W)排风带走的热量Q4(W)出风口风速(m/s)时刻646.4537.2017511.3913035.544370.84333.783.425755.8643.1124791.4117988.206674.52460.603.918859.6045.8927231.2019332.517761.30495.024.121958.8946.1026011.3118041.447840.83461.964.0091053.9143.7921328.4814285.046938.72365.783.4611146.1939.9114363.288868.295425.33227.082.8071237.1435.196374.932761.063583.7570.701.5631337.3635.636217.532431.283758.2662.251.5631437.2335.725942.072123.263792.8154.371.1401536.4235.225312.451692.143597.1043.330.8031634.7933.964289.311163.123106.4129.780.5671733.3632.983266.17526.462724.0513.480.6951831.3431.382046.280.002099.410.000.000西面双层幕墙计算结果项目tf,out(W)tf(W)Q(W)Q1(W)Q2(W)排风带走的热量Q4(W)出风口风速(m/s)时刻627.8726.592046.591796.84232.026.011.378729.9928.343266.672335.08911.088.981.596832.0330.154289.962649.581618.7410.151.602934.0131.895313.252990.302299.1212.451.7511035.4333.235942.973099.772820.2611.451.5581136.4134.326218.472949.953246.0810.881.5611237.1535.196375.902767.993586.0910.191.5631347.1641.2314365.468361.695941.7651.302.6901455.7146.2821331.7313308.067912.0899.903.3741561.2749.4126015.2616727.309135.29138.723.7941662.3349.6927235.3417825.489244.06151.103.8931759.2047.7424795.1816163.698483.74134.243.7891849.9242.0017514.0611183.476241.3678.633.111第五章、冬季工况下的玻璃幕墙热工计算一、计算说明冬季工况下，最不利情况为晚上无阳光辐射时的热负荷计算。此时，双层幕墙热通道的进出风口关闭，通道内不与外部环境进行气体交换，形成一个密封的空气隔热层。建筑物的热负荷主要为室内环境与通道通过内层幕墙的热传导负荷和室内暖空气渗漏到热通道内的负荷。二、通道传热耗热量计算计算公式：式中：Q：幕墙传热耗热量，W；ti：冬季室内计算温度，20℃；to：冬季室外空调计算温度，-12℃；R内幕墙：内层幕墙传热阻，（m2·K）/W；R热通道：内外层幕墙间热通道空气的传热阻，根据《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)附录二附表2.4取用，0.18m2·K/W；R外幕墙：外层幕墙传热阻，（m2·K）/W；Rh1：内层幕墙内表面对流换热阻，根据《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)附录二附表2.2取用，冬季为：0.11m2·K/W；Rh2：外层幕墙外表面对流换热阻，根据《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)附录二附表2.3取用，冬季为：0.04m2·K/W；K加权：内层幕墙传热系数的加权平均值，（m2·K）/W；K加权=K内部可视部位×61%+K层间部位×39%=1.79×61%+5.49×39%=1.52W/(m2·K)K外幕墙：外层幕墙传热系数，6.0W/(m2·K)。将各参数代入计算得：=27.72W/m2三、空气渗漏的耗热量计算计算公式：Q=0.28CpρwnL(twn-tn)L=LoL1mbLo=α1（vo2ρwn/2）bm=CrΔCf(n1/b+C)ChCh=0.3h0.4C=70式中：Q：由缝隙渗入室内的空气耗热量，W；Cp：空气的定压比热容，取1.004J/（kg•K）；ρwn：室外计算温度下的空气密度，取1.34kg/m3；L：渗透冷空气量，m3/h；twn：冬季室内计算温度，20℃；tn：玻璃夹层内空气平均温度（4℃）；L0：在基准高度单纯风压作用下，不考虑朝向修正及内部隔断情况时，通过每米幕墙缝隙进入室内的理论渗透空气量，m3/(m·h)；L1：幕墙缝隙的长度，每平方米幕墙的开启扇缝隙长度为0.352mm：风压与热压共同作用下，考虑建筑体型、内部隔断和空气流通等因素后，不同朝向，不同高度的幕墙渗透压差综合修正系数；b：幕墙缝隙渗风指数，取0.67；α1：外层幕墙缝隙渗风系数，根据本工程的密封性能设计为2级，取为0.3m3·h·Pa0.67；vo：室外的平均风速，为1.9m/s(夏季)、2.8m/s(冬季)；ΔCf：风压差系数，取0.7；n：单纯风压作用下，渗漏空气量的朝向修正系数，按北立面取1.0；Cr：热压系数，取1.0；C：作用于幕墙上的有效热压差与有效风压差之比；Ch：高度修正系数；hz：单纯热压作用下建筑物中和面的标高，本项目取为7.5m；tn’：建筑物内形成热压作用的竖井计算温度，取25℃；h：计算幕墙的中心线标高，取10.0m将各参数代入计算得：C=70=70=1.58Ch=0.3h0.4=0.3×10.00.4=0.75m=CrΔCf(n1/b+C)Ch=1.0×0.7×(1.01/0.67+1.58)×0.75=1.36Lo=α1（vo2ρwn/2）b=0.3×(2.82×1.34÷2)0.67=0.91L=LoL1mb=0.91×0.352×1.360.67=0.394m3/(h·m2)Q=0.28CpρwnL(twn-tn)=0.28×1×1.34×0.394×(20-4)=2.4W/m2第六章、双层幕墙的