毕业设计凤铝铝材建筑门窗热工性能计算书.doc

凤铝铝材建筑门窗热工性能计算书项目编号： 计 算 人： 审 核 人： 设计单位：创建时间：2015年 5月 8日计算软件：粤建科MQMC建筑幕墙门窗热工性能计算软件软件版本：2010正式版 软件开发单位：广东省建筑科学研究院II目 录1 概述11.1 工程概况11.2 本工程热工性能计算项目12 计算依据12.1相关标准及参考文件12.2 计算软件13 计算边界条件23.1 工程所在地气象参数23.2 热工性能计算边界条件23.3 结露性能计算边界条件34 门窗设计概况34.1 门窗单元设计介绍34.2 门窗标准节点设计34.3 门窗材料物理性能34.3.1 门窗玻璃34.3.2 铝型材34.3.3 遮阳措施45 玻璃光学热工性能计算45.1 玻璃光学热工性能计算一般规定45.2 玻璃光学热工性能计算原理45.2.1 单片玻璃光学热工性能45.2.2 多层玻璃光学热工性能65.2.3 玻璃系统的热工参数75.3 玻璃光学热工性能计算96 门窗框传热计算106.1 门窗框节点选取106.2框传热计算原理107 门窗热工性能计算127.1 整樘窗热工计算原理127.2 门窗热工性能计算137.2.1 东朝向门窗137.2.1.1 GPGR651热工性能计算147.2.1.1.1 门窗设计147.2.1.1.2 透明面板（玻璃）光学热工性能计算157.2.1.1.3 框传热计算结果167.2.1.1.5 门窗的计算过程与结果178 门窗结露性能计算208.1 门窗结露性能计算原理208.1.1 一般规定208.1.2 结露性能计算208.2 门窗结露性能计算219 门窗热工性能汇总219.1 本工程建筑节能设计对门窗热工性能要求219.2 门窗热工性能汇总表2110 结论22附件A 框二维传热计算图22附件A-1 中横框-左22附件A-2 左边框=下26附件A-3 下框-左26附件A-4 中竖框-下30附件A-5 中横框-右30附件A-6 上边框-右34附件A-7 上框34附件A-8 上边框-左38附件A-9 下框-右38附件A-10 下边框-右421 概述1.1 工程概况工程名称凤铝铝材工程地址施工单位设计单位建设单位总建筑面积建筑高度m1.2 本工程热工性能计算项目（1）玻璃系统光学热工性能计算；（2）框二维传热有限元分析计算；（3）门窗单元热工性能计算；2 计算依据2.1相关标准及参考文件建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程 JGJ/T 151-2008；民用建筑热工设计规范GB 50176-1993等。2.2 计算软件粤建科MQMC建筑幕墙门窗热工性能计算软件 2010正式版3 计算边界条件3.1 工程所在地气象参数表3.1-1工程所在地气象参数城市名称北纬东经海拔冬季室外平均温度冬季室内平均温度冬季室外平均风速夏季室外平均温度夏季室内平均温度夏季室外平均风速太阳平均辐射照度3.2 热工性能计算边界条件表3.2-1 计算边界条件冬季标准计算条件夏季标准计算条件室内空气温度Tin20.0室内空气温度Tin25.0室外空气温度Tout-20.0室外空气温度Tout30.0室内对流换热系数hc,in3.60W/(m2K)室内对流换热系数hc,in2.50W/(m2K)室外对流换热系数hc,out16.00W/(m2K)室外对流换热系数hc,out16.00W/(m2K)室内平均辐射温度Trm,in20.0室内平均辐射温度Trm,in25.0室外平均辐射温度Trm,out-20.0室外平均辐射温度Trm,out30.0太阳辐射照度Is0.00W/m2太阳辐射照度Is500.00W/m23.3 结露性能计算边界条件依据建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程（JGJ/T 151-2008）（以下简称“JGJ/T 151”）结露性能评价与计算，采用以下标准计算条件：（1）室内环境温度：20；（2）室内环境湿度：30，60；（3）室外环境温度：0，-10，-20；（4）室外对流换热系数：20 W/(.K)。4 门窗设计概况4.1 门窗单元设计介绍（无）4.2 门窗标准节点设计（无）4.3 门窗材料物理性能（无）4.3.1 门窗玻璃（无）4.3.2 铝型材（无）4.3.3 遮阳措施（无）5 玻璃光学热工性能计算5.1 玻璃光学热工性能计算一般规定单片玻璃（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3002500nm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300400nm时，数据点间隔不应超过5nm；（2） 波长为4001000nm时，数据点间隔不应超过10nm；（3）波长为10002500nm时，数据点间隔不应超过50nm。5.2 玻璃光学热工性能计算原理5.2.1 单片玻璃光学热工性能（1）单片玻璃的可见光透射比V应按下式计算： （5.2.1-1）式中 DD65标准光源的相对光谱功率分布，见JGJ/T 151附录D；()玻璃透射比的光谱数据；V()人眼的视见函数，见JGJ/T 151附录D。（2） 单片玻璃的可见光反射比应按下式计算： （5.2.1-2）式中 ()玻璃反射比的光谱数据。（3） 单片玻璃的太阳光直接透射比应按下式计算： （5.2.1-3）式中 ()玻璃透射比的光谱；S()标准太阳光谱，见JGJ/T 151附录D。（4）单片玻璃的太阳光直接反射比S应按下式计算： （5.2.1-4）式中 ()玻璃反射比的光谱。（5） 单片玻璃的太阳光总透射比g应按下式计算： （5.2.1-5）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)；s单片玻璃的太阳光直接吸收比。（6）单片玻璃的太阳辐射吸收系数As应按下式计算： （5.2.1-6）式中 s单片玻璃的太阳光直接透射比；s单片玻璃的太阳光直接反射比。（7） 单片玻璃的遮阳系数SCcg应按下式计算： （5.2.1-7）式中 g 单片玻璃的太阳光总透射比。5.2.2 多层玻璃光学热工性能（1）太阳光透过多层玻璃系统的计算应采用如下通用计算模型（图5.2.2-1）：图5.2.2-1 玻璃层的吸收率和太阳光透射比一个具有n层玻璃的系统，系统分为n1个气体间层，最外层为室外环境（i=1），内层为室内环境（i=n+1）。对于波长的太阳光，系统的光学分析应以第i-1层和第i层玻璃之间辐射能量和建立能量平衡方程，其中角标“+”和“-”分别表示辐射流向室外和流向室内。图5.2.2-2 多层玻璃体系中太阳辐射热的分析可设定室外只有太阳辐射，室外和室内环境的反射率为零。当i=1时： （5.2.2-1） （5.2.2-2）当i=n+1时： （5.2.2-3） （5.2.2-4）当i=2n时： i2n （5.2.2-5） i2n （5.2.2-6）利用线性方程组计算各个气体层的I-i()和I+i()值。传向室内的直接透射比应按下式计算： （5.2.2-7）反射到室外的直接反射比应按下式计算： （5.2.2-8）第i层玻璃的太阳辐射吸收比Ai()应按下式计算： （5.2.2-9）（2） 对整个太阳光谱进行数值积分，应按下列公式计算得到第i层玻璃吸收的太阳辐射热流密度Si： （5.2.2-10） （5.2.2-11）式中 Ai太阳辐射照射到玻璃系统时，第i层玻璃的太阳辐射吸收比。（3） 多层玻璃的可见光透射比应按公式（5.2.1-1）计算，可见光反射比应按公式（5.2.1-2）计计算。（4）多层玻璃的太阳光直接透射比应按公式（5.2.1-3）计算，太阳光直接反射比应按公式（5.2.1-4）计算。5.2.3 玻璃系统的热工参数（1） 计算玻璃系统的传热系数时，应采用简单的模拟环境条件，仅考虑室内外温差，没有太阳辐射，应按下式计算： （5.2.3-1） （5.2.3-2）式中 (Is=0)没有太阳辐射热时，通过玻璃系统传向室内的净热流（W/m2）；室外环境温度（K）；室内环境温度（K）。1）玻璃系统的传热阻Rt应为各层玻璃、气体间层、内外表面换热阻之和，应按下列公式计算： （5.2.3-3） （5.2.3-4） i = 2n （5.2.3-5）式中 Rg,i 第i层玻璃的固体热阻；Ri 第i层气体间层的热阻；、第i层气体间层的外表面和内表面温度；qi第i层气体间层的热流密度。 2）环境温度应是周围空气温度Tair和平均辐射温度Trm的加权平均值，应按下式计算： （5.2.3-6）式中 和应按本规程第10章的规定计算。（2） 玻璃系统的遮阳系数的计算应符合下列规定：1） 各层玻璃室外侧方向的热阻应按下式计算： （5.2.3-7）式中 Rg,i第i层玻璃的固体热阻(m2.K)/ W；Rg,k第k层玻璃的固体热阻(m2.K)/ W；Rk第k层气体间层的热阻(m2.K)/ W。2） 各层玻璃向室内的二次传热应按下式计算： （5.2.3-8）3） 玻璃系统的太阳光总透射比应按下式计算： （5.2.3-9）4） 玻璃系统的遮阳系数应公式（5.2.1-7）计算。5.3 玻璃光学热工性能计算采用粤建科MQMC建筑幕墙门窗热工性能计算软件2010正式版中的玻璃光学热工计算模块对本项目的所采用的玻璃系统进行光学热工性能计算，计算内容包括玻璃光谱分布、玻璃色系坐标参数、玻璃系统光学热工性能参数等。 编号名称USC倾角15Low+9+5+9+51.4440.3260.34190说明： U面板传热系数（W/(K)）； 面板的可见光透射比； SC面板遮阳系数； 倾角单位：；6 门窗框传热计算6.1 门窗框节点选取（无）6.2框传热计算原理（1）框的传热系数Uf应在计算窗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 =0.03W/(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（图6.2.1）；图6.2.1 框传热系数计算模型示意图（3）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： （6.2-1） （6.2-2） （6.2-3）式中 Uf 框的传热系数/(m2.K)； Lf2D 框截面整体的线传热系数/(m.K)；Up 板材的传热系数/(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）。（4）用实际的玻璃系统（或其他镶嵌板）替代导热系数 =0.03 W/(m.K)的板材，其他尺寸不改变（图6.2.2）；bg200mm图6.2.2 框与面板接缝传热系数计算模型示意图（5）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q，q应按下式整理： （6.2-4） （6.2-5） （6.2-6）式中 框与玻璃（或其他镶嵌板）接缝的线传热系数W/(m.K)；L2D框截面整体线传热系数W/(m.K)；g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）。7 门窗热工性能计算7.1 整樘窗热工计算原理（1） 整樘窗的传热系数应按下式计算： （7.1.1）式中 Ut整樘窗的传热系数W/(m2.K)；Ag窗玻璃（或者其他镶嵌板）面积（m2）；Af窗框面积（m2）；At窗面积（m2）；l玻璃区域（或者其他镶嵌板区域）的边缘长度（m）；Ug窗玻璃（或者其他镶嵌板）的传热系数W/(m2.K)；Uf窗框的传热系数W/(m2.K)；窗框和窗玻璃（或者其他镶嵌板）之间的线传热系数W/(m.K)。（2） 整樘窗的太阳光总透射比应按下式计算： （7.1.2）式中 gt整樘窗的太阳光总透射比；Ag窗玻璃（或其他镶嵌板）面积（m2）；Af窗框面积（m2）；gg窗玻璃（或其他镶嵌板）区域太阳光总透射比；gf窗框太阳光总透射比；At窗面积（m2）。（3） 整樘窗的遮阳系数应按下式计算： （7.1.3）式中 SC整樘窗的遮阳系数；gt整樘窗的太阳光总透射比。（4） 整樘窗的可见光透射比应按下式计算： （7.1.4）式中 t 整樘窗的可见光透射比；v 窗玻璃（或其他镶嵌板）的可见光透射比；Ag 窗玻璃（或其他镶嵌板）面积（m2）；At窗面积（m2）。7.2 门窗热工性能计算7.2.1 东朝向门窗名称总数nUtSCtnAtUtAtSCAttAtGPGR65112.1900.2480.2452.1034.6050.5210.51612.1034.6050.5210.516说明： Ut窗传热系数（W/(K)）； SC窗的遮阳系数； t窗的可见光透射比； At窗的总面积（）； nAtn个窗的总面积（）； 该朝向的窗传热系数为： 4.605 / 2.103 2.190 W/(K) 该朝向的窗遮阳系数为： 0.521 / 2.103 0.248 该朝向的窗可见光透射比为： 0.516 / 2.103 0.2457.2.1.1 GPGR651热工性能计算7.2.1.1.1 门窗设计7.2.1.1.1-1 门窗面板标记效果图7.2.1.1.2 透明面板（玻璃）光学热工性能计算编号名称AgUSC倾角15Low+9+5+9+50.3410.2831.4440.3260.3419025Low+9+5+9+50.6250.2831.4440.3260.3419035Low+9+5+9+50.5480.2831.4440.3260.34190说明： A玻璃或透明面板面积（）； g玻璃或透明面板的太阳光总透射比； U玻璃或透明面板传热系数（W/(K)）； SC玻璃或透明面板的遮阳系数； 玻璃或透明面板的可见光透射比； 倾角单位：；7.2.1.1.3 框传热计算结果7.2.1.1.1-2 门窗框标记效果图编号名称AgUGDl1l2121中横框-左0.0770.0323.26110.5760.6740.0680.0682左边框=下0.0950.0502.89740.9510.0000.0610.0613下框-左0.0600.0492.82010.5760.0000.0580.0584中竖框-下0.1180.0343.42640.9511.0130.0680.0685中横框-右0.0490.0313.26710.6740.6170.0750.0756上边框-右0.0160.0492.93940.2630.0000.0620.0627上框0.0710.0452.67411.3480.0000.0630.0638上边框-左0.0150.0503.00640.2420.0000.0640.0649下框-右0.0340.0452.67910.6170.0000.0650.06510下边框-右0.0540.0492.93941.0130.0000.0620.062说明： A框的面积（）； g框的太阳光总透射比； U框的传热系数（W/(K)）； l1、l2框的节点线传热长度1（m）；1、2框的线传热系数（W/(mK)）； GD重力方向：0为上，1为下，2为左，3为右，4为屏幕向里，5为屏幕向外；7.2.1.1.5 门窗的计算过程与结果（1） 透明面板（玻璃）计算参数列表编号UggggAgUgAgggAggAg倾角11.4440.2830.3410.3410.4920.0960.1169021.4440.2830.3410.6250.9030.1770.2139031.4440.2830.3410.5480.7910.1550.187901.5142.1860.4290.516说明： Ug玻璃或透明面板传热系数（W/(K)）； gg玻璃或透明面板的太阳光总透射比； g玻璃或透明面板的可见光透射比； Ag玻璃或透明面板面积（）； 倾角单位：；（2） 框计算参数列表编号UfgfAfUfAfgfAfGD1l12l2l13.2610.0320.0770.2500.00210.0680.5760.0680.6740.08522.8970.0500.0950.2740.00540.0610.9510.0610.0000.05832.8200.0490.0600.1690.00310.0580.5760.0580.0000.03343.4260.0340.1180.4040.00440.0680.9510.0681.0130.13453.2670.0310.0490.1620.00210.0750.6740.0750.6170.09762.9390.0490.0160.0460.00140.0620.2630.0620.0000.01672.6740.0450.0710.1910.00310.0631.3480.0630.0000.08583.0060.0500.0150.0450.00140.0640.2420.0640.0000.01592.6790.0450.0340.0920.00210.0650.6170.0650.0000.040102.9390.0490.0540.1580.00340.0621.0130.0620.0000.0630.5891.7910.0240.628说明： Af框的面积（）； gf框的太阳光总透射比； Uf框的传热系数（W/(K)）； l1、l2框的节点线传热长度1（m）； 1、2框的线传热系数（W/(mK)）； GD重力方向：0为上，1为下，2为左，3为右，4为屏幕向里，5为屏幕向外；（3） 结果 传热系数 (2.186 + 1.791 + 0.628) / (1.514 + 0.589) 2.190 W/(K) 太阳光总透射比 (0.429 + 0.024) / 2.103 0.216 遮阳系数 0.216 / 0.87 0.248 可见光透射比 0.516 / 2.103 0.245 整个窗的总面积：2.10 本窗的框总面积：0.59 本窗的框窗比例：0.3%8 门窗结露性能计算8.1 门窗结露性能计算原理8.1.1 一般规定（1） 门窗的结露性能评价指标，应采用各个部件内表面温度最低的10面积所对应的最高温度值（T10）。（2） 在进行门窗结露计算时，计算节点应包括所有的框、面板边缘以及面板中部。（3）采用粤建科MQMC建筑幕墙门窗热工性能计算软件2010正式版二维稳态传热计算功能模块进行典型节点的内表面温度计算。门窗所有典型节点均应进行计算。8.1.2 结露性能计算（1）空气的露点温度可按下式计算： （8.1.2-1）式中 Td空气的露点温度（）；e 空气的水蒸汽压（hPa）；a、b参数，a=7.5，b237.3。（2）采用下式计算结露性能评价指标T10,min： （8.1.2-2）式中T10,min产品的结露性能评价指标（）；Tin,std结露性能计算时对应的室内标准温度（）；Tout,std结露性能计算时对应的室外标准温度（）；Tin实际工程对应的室内计算温度（）；Tout实际工程对应的室外计算温度（）；Td室内设计环境条件对应的露点温度（）。8.2 门窗结露性能计算（无）9 门窗热工性能汇总9.1 本工程建筑节能设计对门窗热工性能要求（无）9.2 门窗热工性能汇总表（1） 面板计算结果汇总表编号名称USC倾角15Low+9+5+9+51.4440.3260.34190说明： U面板传热系数（W/(K)）； 面板的可见光透射比； SC面板遮阳系数； 倾角单位：；（2） 各朝向门窗热工计算结果汇总表编号名称AUSC1东朝向门窗2.1032.1900.2480.245说明： U整个朝向的传热系数（W/(K)）； A整个朝向的面积（）； 整个朝向的的可见光透射比； SC整个朝向的遮阳系数；（3） 幅面结露计算结果汇总表（无）10 结论（无）附件A 框二维传热计算图附件A-1 中横框-左传热系数U W/(K)太阳光总透射比g重力方向框投影长度mm线传热系数W/(mK)3.2610.032向下113.4010.068中横框-左温度线图中横框-左温度场图附件A-2 左边框=下传热系数U W/(K)太阳光总透射比g重力方向框投影长度mm线传热系数W/(mK)2.8970.050屏幕向里92.2990.061左边框=下温度线图左边框=下温度场图附件A-3 下框-左传热系数U W/(K)太阳光总透射比g重力方向框投影长度mm线传热系数W/(mK)2.8200.049向下92.2170.058下框-左温度线图下框-左温度场图附件A-4 中竖框-下传热系数U W/(K)太阳光总透射比g重力方向框投影长度mm线传热系数W/(mK)3.4260.034屏幕向里113.4010.068中竖框-下温度线图中竖框-下温度场图附件A-5 中横框-右传热系数U W/(K)太阳光总透射比g重力方向框投影长度mm线传热系数W/(mK)3.2670.031向下72.2010.075中横框-右温度线图中横框-右温度场图附件A-6 上边框-右传热系数U W/(K)太阳光总透射比g重力方向框投影长度mm线传热系数W/(mK)2.9390.049屏幕向里51.0000.062上边框-右温度线图上边框-右温度场图附件A-7 上框传热系数U W/(K)太阳光总透射比g重力方向框投影长度mm线传热系数W/(mK)2.6740.045向下51.0000.063上框温度线图上框温度场图附件A-8 上边框-左传热系数U W/(K)太阳光总透射比g重力方向框投影长度mm线传热系数W/(mK)3.0060.050屏幕向里51.0000.064上边框-左温度线图上边框-左温度场图附件A-9 下框-右传热系数U W/(K)太阳光总透射比g重力方向框投影长度mm线传热系数W/(mK)2.6790.045向下51.0000.065下框-右温度线图下框-右温度场图附件A-10 下边框-右传热系数U W/(K)太阳光总透射比g重力方向框投影长度mm线传热系数W/(mK)2.9390.049屏幕向里51.0000.062下边框-右温度线图下边框-右温度场图42