科技馆金属屋面热工计算书模板Word文件下载.docx

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（4）计算传热系数应采用冬季计算标准条件，并取Is=0W/m2。

（5）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℃。

（6）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=0℃或Tout=-10℃或Tout=-20℃

室内相对湿度RH=30%或RH=60%

室外对流换热系数hc,out=20W/（m2.K）

室外风速V=4m/s

（7）计算框的太阳能总透射比gf应使用下列边界条件：

qin=α·

Is

qin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=500W/m2。

4.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。

5.《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005有关规定：

（1）各城市的建筑气候分区应按表4.2.1确定。

表4.2.1-1主要城市所处气候分区

气候分区

代表性城市

严寒地区A区

海伦、博克图、伊春、呼玛、海拉尔、满洲里、齐齐哈尔、富锦、哈尔滨、牡丹江、克拉玛依、佳木斯、安达

严寒地区B区

长春、乌鲁木齐、延吉、通辽、通化、四平、呼和浩特、抚顺、大柴旦、沈阳、大同、本溪、阜新、哈密、鞍山、张家口、

酒泉、伊宁、吐鲁番、西宁、银川、丹东

寒冷地区

兰州、太原、唐山、阿坝、喀什、北京、天津、大连、阳泉、

平凉、石家庄、德州、晋城、天水、西安、拉萨、康定、济南、青岛、安阳、郑州、洛阳、宝鸡、徐州

夏热冬冷地区

南京、蚌埠、盐城、南通、合肥、安庆、九江、武汉、黄石、岳阳、汉中、安康、上海、杭州、宁波、宜昌、长沙、南昌、株洲、零陵、赣州、韶关、桂林、重庆、达县、万州、涪陵、南充、宜宾、成都、贵阳、遵义、凯里、绵阳

夏热冬暖地区

福州、莆田、龙岩、梅州、兴宁、英德、河池、柳州、贺州、泉州、厦门、广州、深圳、湛江、汕头、海口、南宁、北海、梧州

（2）根据建筑所处城市的建筑气候分区，围护结构的热工性能应分别符合表4.2.2-1、表4.2.2-2、表4.2.2-3、表4.2.2-4、表4.2.2-5以及表4.2.2-6的规定，其中外墙的传热系数为包括结构性热桥在内的平均值Km。

表4.2.2-4夏热冬冷地区甲类建筑围护结构传热系数和遮阳系数限值

围护结构部位

传热系数KW/（m2·

K）

屋面

≤0.60

外墙（包括非透明幕墙）

≤0.8

底面接触室外空气的架空或外挑楼板

外窗（包括透明幕墙）

传热系数K

W/（m2·

遮阳系数SC

（东、西/南/北向）

单一朝向外窗（包括透明幕墙）

窗墙面积比≤0.2

≤3.5

≤0.45/0.70/—

0.2＜窗墙面积比≤0.3

≤3.0

≤0.35/0.50/0.70

0.3＜窗墙面积比≤0.4

≤2.8

≤0.32/0.45/0.60

0.4＜窗墙面积比≤0.5

≤2.5

≤0.28/0.40/0.55

0.5＜窗墙面积比≤0.7

≤2.3

≤0.25/0.35/0.50

屋顶透明部分

≤2.7

≤0.35

注:

有外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数外遮阳的遮阳系数；

无外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数。

表4.2.2-6不同气候区地面和地下室外墙热阻限值

热阻R（m2·

K）/W

地面:

周边地面

非周边地面

2.0

1.8

采暖地下室外墙（与土壤接触的墙）

1.5

采暖、空调地下室外墙（与土壤接触的墙）

地面

1.2

地下室外墙（与土壤接触的墙）

1.0

注：

周边地面系指距外墙内表面2米以内的地面；

地面热阻系指建筑基础持力层以上各层材料的热阻之和；

地下室外墙热阻系指土壤以内各层材料的热阻之和。

（2）外墙与屋面的热桥部位的内表面温度不应低于室内空气露点温度。

屋面采光顶热工性能计算书

一、基本计算参数：

本计算为屋面系统的热工性能计算。

1.屋面计算单元的有关参数

总宽：

W=5200mm

总高：

H=5600mm

屋面计算单元的总面积：

At=W×

H=29.1m2

屋面计算单元的玻璃总面积：

Ag=24.80m2

屋面计算单元的框总面积：

Af=4.32m2

屋面计算单元的玻璃区域周长：

lψ=86.400m

二、屋面计算单元的传热系数计算：

1.框的传热系数Uf

框的传热系数Uf：

可以通过输入数据，用二维有限单元法进行数字计算，得到窗框的传热系数。

在没有详细的计算结果可以应用时，可以应用按以下方法得到窗框的传热系数。

本系统中给出的所有的数值全部是窗垂直安装的情况。

传热系数的数值包括了外框面积的影响。

计算传热系数的数值时取内表面换热系数hin=8.0W/（m2·

K）和外表面换热系数hout=23W/（m2·

K）。

（1）塑料窗框：

窗框材料

窗框种类

Uf

[W/（m2·

K）]

聚胺脂

带有金属加强筋

型材壁净厚度≥5mm

2.8

PVC腔体截面

从室内到室外为两腔结构，无金属加强筋

2.2

从室内到室外为两腔结构，带金属加强筋

2.7

从室内到室外为三腔结构，无金属加强筋

2.0

表B.0.2带有金属钢衬的塑料窗框的传热系数

（2）木窗框

木窗框的Uf值是在水气含量在12%的情况下获得，窗框厚度df的定义见图B.0.2-2，Uf的数值可以从图B.0.2-1中选取。

图B.0.2-1:

木窗框以及金属-木窗框的热传递与窗框厚度df的关系

图B.0.2-2:

不同窗户系统窗框厚度df的定义

（3）金属窗框：

框的传热系数Uf的数值可以通过下列步骤计算获得：

1）金属窗框Uf的传热系数公式为：

（JGJ/T151-2008B.0.2-1）

式中：

Ad.i,Ad,e,Af,i,Af,e——窗各部件面积（m2），其定义如图3.2.2所示；

图3.2.2窗各部件面积划分示意图

hi——窗框的内表面换热系数[W/（m2·

K）]；

he——窗框的外表面换热系数[W/（m2·

Rf——窗框截面的热阻[当隔热条的导热系数为0.2～0.3W/（m·

K）]（m2·

K/W）。

2）金属窗框截面的热阻Rf按下式计算：

（JGJ/T151-2008B.0.2-2）

没有隔热的金属框，使用Uf0=5.9W/（m2·

K）；

具有隔热的金属窗框，Uf0的数值从图B.0.2-3中粗线中选取，图B.0.2-4、B.0.2-5为两种不同的隔热金属框截面类型示意。

图B.0.2-3中，带隔热条的金属窗框适用的条件是：

（JGJ/T151-2008B.0.2-3）

d——热断桥对应的铝合金截面之间的最小距离（mm）；

bj——热断桥j的宽度（mm）；

bf——窗框的宽度（mm）。

图B.0.2-3带热断桥的金属窗框的传热系数值

图B.0.2-4截面类型1（采用导热系数低于0.3W/（m·

K）的隔热条）

图B.0.2-5截面类型2（采用导热系数低于0.2W/（m·

K）的泡沫材料）

图B.0.2-3中，采用泡沫材料隔热金属窗框的适用条件是：

（JGJ/T151-2008B.0.2-4）

其中：

bj——热断桥j的宽度（mm）;

框的传热系数:

Uf=6.36W/（m2.K）

2.框与玻璃结合处的线传热系数ψ

窗框与玻璃结合处的线传热系数ψ：

窗框与玻璃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附加的热传递，线性热传递传热系数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，可采用表B.0.3估算窗框与玻璃结合处的线传热系数ψ：

表B.0.3铝合金、钢（不包括不锈钢）中空玻璃的线传热系数ψ

双层或者三层

未镀膜

充气或者不充气中空玻璃

ψ[W/m·

K]

双层Low-E镀膜

三层采用两片Low-E镀膜

ψ（W/m·

木窗框和塑料窗框

0.04

0.06

带热断桥的金属窗框

0.08

没有断桥的金属窗框

0.02

这些值用来计算低辐射的中空玻璃窗，Ug=1.3W/（m2·

K），以及更低传热系数的中空玻璃。

线传热系数ψ=0.04W/（m.k）

3.玻璃的传热系数Ug

玻璃传热系数计算方法

1.1基本公式

（1）一般原理

本方法是以下列公式为计算基础的：

　　　（JGJ113-2009A.0.1-2）

式中

——玻璃的外表换热系数[W/（m2·

——玻璃的内表换热系数[W/（m2·

——多层玻璃系统导热系数[W/（m2·

K）]。

多层玻璃系统导热系数按下式计算：

（JGJ113-2009A.0.2-1）

——气体空隙的导热率[W/（m2·

——气体层的数量；

——材料层的数量；

——每一个材料层的厚度（m）；

——每一个材料层的热阻（m·

气体间隙的导热率按下式计算：

（JGJ113-2009A.0.2-2）

——辐射导热系数[W/（m2·

——气体的导热系数（包括传导和对流）[W/（m2·

（2）辐射导热系数

辐射导热系数

由下式给出：

（JGJ113-2009A.0.2-10）

——斯蒂芬－波尔兹曼常数：

=0.0000000567；

和

——在间隙层中的玻璃界面平均绝对温度

下的校正发射率；

——气体平均绝对温度（K），

=273+T，T为摄氏温度（℃）。

（3）气体导热系数

气体导热系数

（JGJ113-2009A.0.2-3）

——气体层的厚度（m）；

——气体导热率[W/（m·

是努塞特准数，由下式给出：

（JGJ113-2009A.0.2-4）

——一个常数；

——格拉斯霍夫准数；

——普兰特准数；

——幂指数。

如果

，则取1。

格拉斯霍夫准数由下式计算：

（JGJ113-2009A.0.2-5）

普兰特准数按下式计算：

（JGJ113-2009A.0.2-6）

式中

——气体间层两侧玻璃内表面的温度差（K）；

——气体密度（

）；

——气体的动态粘度[

]；

——气体的比热[J/（kg·

对于垂直空间，其中A＝0.035,n=0.38；

水平情况：

A=0.16,n=0.28;

倾斜45度：

A=0.10,n=0.31（JGJ113-2009A.0.2-4）。

本系统中取

=15K（JGJ113-2009A.0.3-3）；

采用垂直空间，取A＝0.035,n=0.38。

本工程中，玻璃系统传热系数的计算过程

选择玻璃类型：

夹层中空玻璃

计算模型如下所示：

玻璃采用:

6.000+12.000A+8.000+1.520+8.000夹层中空玻璃

（1）、计算玻璃系统的总热阻Rsum

①第一块玻璃的热阻R1计算过程

玻璃厚度:

6.000mm

玻璃导热系数:

1.000W/（m.k）

玻璃校正发射率:

ε1=0.100

R1=d1r1（第一层玻璃的热阻）

=（6.000/1000）/1.000

=0.006m2.K/W

②第一块玻璃与第二块玻璃之间的总热阻R2计算过程

8.000mm

ε2=0.837

气体层厚度:

S=12.000mm

气体密度:

P=1.277kg/m3

气体导热率:

λ=2.416×

10-2W/（m.k）

气体比热:

c=1.711×

103J/（kg.K）

气体动态粘度:

μ=1.661×

10-5kg/（m.s）

气体名称:

空气

气体绝对温度:

Tm=273.000K

Pr=μ×

c/λ

=1.661/100000×

1.711×

103/（2.416/100）

=1.176

Gr=9.81×

S3×

ΔT×

P2/（Tm×

μ2）

=9.81×

（12.000/1000）3×

15×

（1.277）2/（273.000×

（1.661×

10-5）2）

=5505.337

Nu=A（Gr×

Pr）n

=0.035×

（1.176×

5505.337）0.38

=0.983

因为Nu<

=1,所以Nu的取值为1

hg=Nu×

λ/s

=1.000×

（2.416/100）/（12.000/1000）

=2.013

hr=4σ（1/ε1+1/ε2-1）-1Tm3

=4×

0.0000000567×

（1/0.100+1/0.837-1）-1×

273.0003

=0.453

hs=hg+hr=2.013+0.453=2.466

Ra=1/hs=1/2.466=0.406m2.K/W（第一层气体的热阻）

Rb=d2r2=（8.000/1000）/1.000=0.008m2.K/W（第二层玻璃的热阻）

R2=R1+Ra+Rb

=0.006+0.406+0.008

=0.420m2.K/W

③第二块玻璃与第三块玻璃之间的总热阻R3计算过程

ε3=0.837

夹层材料厚度:

1.520mm

夹层材料导热系数:

0.500W/（m.k）

Ra=dj2rj2（第二层夹层的热阻）

=（1.520/1000）/0.500

=0.003m2.K/W

Rb=d3r3（第三层玻璃的热阻）

=（8.000/1000）/1.000

=0.008m2.K/W

R3=R2+Ra+Rb

=0.420+0.003+0.008

=0.431m2.K/W

Rsum=R3=0.431m2.K/W

玻璃内表面换热系数取为8.000W/（m2.K）

玻璃外表面换热系数取为21.000W/（m2.K）

玻璃传热系数Ug=1/（1/hin+1/hhou+Rsum）

Ug=1/（1/8.000+1/21.000+0.431）=1.66W/（m2.K）

4.幕墙计算单元的传热系数Ut的计算

Ut=（ΣAg·

Ug+ΣAf·

Uf+Σlψ·

ψ）/At

=（24.80×

1.66+4.32×

6.36+86.400×

0.04）/29.12

=2.47W/（m2.K）

2.47<

=2.60传热系数满足要求！

三、太阳能透射比及遮阳系数计算：

1.太阳能总透射比gt

通过玻璃、门窗或玻璃幕墙成为室内得热量的太阳辐射部分与投射到玻璃、门窗或玻璃幕墙构件上的太阳辐射照度的比值。

成为室内得热量的太阳辐射部分包括太阳辐射投射的得

热量和太阳辐射被构件吸收再传入室内的得热量两部分。

2.框的太阳能总透射比gf

gf=αf·

Uf/（Asurf/Af·

hout）

hout--外表面换热系数[W/（m2.K）]；

αf--框表面太阳辐射吸收系数；

Uf--框的传热系数[W/（m2.K）]；

Asurf--框的外表面面积（m2）；

Af--框面积（m2）。

=（0.4×

6.36）/（4.32/4.32×

21）

=0.121

3.玻璃（或者其它镶嵌板）区域太阳能总透射比

gg--玻璃区域太阳能总透射比；

Sc--玻璃区域的遮阳系数；

gp--其它镶嵌板区域太阳能总透射比。

gg=Sc×

0.87=0.560×

0.87=0.487

4.太阳能总透射比gt：

gt=（ΣAg·

gg+ΣAf·

gf）/At

0.487+4.32×

0.121）/29.12

=0.43

5.遮阳系数

幕墙计算单元的遮阳系数应为整个计算单元的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：

SC=gt/0.87

SC--幕墙计算单元的遮阳系数；

gt--幕墙计算单元的太阳能总透射比。

SC=gt/0.87=0.43/0.87=0.50

0.50<

=0.50屋面计算单元的遮阳系数满足要求！

四、可见光投射比计算τt

幕墙构件成为室内的人眼可见光与投射到门窗或幕墙构件上的人眼可见光，采用人眼视见函数加权的比值。

τv--玻璃可见光透射比为0.62。

0.62≥0.40

可见光透射比满足要求！

五、结露计算：

1.在进行建筑门窗、玻璃幕墙产品性能分级时，所采用的计算条件如下：

室内环境温度Tin=20℃；

室外环境温度Tout=0℃或Tout=-10℃或Tout=-20℃；

室内相对湿度RH=30%或RH=60%；

室外风速V=4m/s；

室外平均辐射温度等于室外环境气温；

室内平均辐射温度等于室内环境气温。

2.水（冰）表面的饱和水蒸汽压可采用下式计算：

Es=E0×

10（（a×

t）/（b+t））

E0--空气温度为0℃时的饱和水蒸汽压，取E0=6.11hPa；

t--空气温度（℃）；

a、b--参数，对于水面（t>

0℃），a=7.5，b＝237.3；

对于冰面（t≤0℃），a=9.5，b＝265.5。

3.在空气相对湿度f下，空气的水蒸汽压可按下式计算：

e=f·

Es

e--空气的水蒸汽压（hPa）；

f--空气的相对湿度（％）；

Es--空气的饱和水蒸汽压，hPa。

4.空气的结露点温度可以采用下面公式计算：

Td=b/（a/lg（e/6.11）-1）[注：

lg（e/6.11）表示取以10为底，e/6.11的对数。

]

Td--空气的结露点温度（℃）；

0℃），a=7.5，b=237.3；

对于冰面（t≤0℃），a=9.5，b=265.5。

5.本计算所采用的计算条件：

室内环境温度Tin=20.000℃；

室外环境温度Tout=0.000℃；

室内相对湿度f=50%；

E0=6.11hPa。

=6.11×

10（（7.5×

20.000）/（237.3+20.000））

100.583

=23.389hPa

=0.500×

23.389

=11.695hPa

Td=b/（a/lg（e/6.11）-1）

=237.3/（（7.5/lg（11.695/6.11））-1）

=9.27℃

6.本计算只对幕墙计算单元的玻璃的结露性能进行计算分析：

室内环境温度Tin=20.000℃

室外环境温度Tout=0.000℃

玻璃内表面换热系数hbi=8.000W/（m2.K）

玻璃外表面换热系数hbe=21.000W/（m2.K）

幕墙计算单元的玻璃结露性能评价指标（室内玻璃表面温度）Tpj

幕墙计算单元的玻璃的传热系数Ug=1.66W/（m2.K）

Ug·

（Tin-Tout）=hbi·

（Tin-Tpj）

Tpj=Tin-（Tin-Tout）·

Ug/hbi

=20.000-（20.000-0.000）×

1.66/8.000=15.86℃

因为Td=9.27℃小于室内玻璃表面温度Tpj=15.86℃；

结露性能满足要求。

铝镁锰板屋面热工性能计算

11屋面结构基本参数

11.1地区参数：

扬州，地区类别属于夏热冬冷地区；

11.2建筑参数：