玻璃幕墙U值理论计算与软件分析的对比.doc

玻璃幕墙U值理论计算与软件分析的对比 中国建筑装饰协会 2008-6-1 0:00:00 来源： 1 江苏合发集团有限责任公司 晁晓刚 刘长龙 【摘 要】本文通过对隐框玻璃幕墙和明框玻璃幕墙的U值理论计算和软件分析对比，寻求二者间计算结果的差别。【关键词】热工，普通明框，隐框，隔热明框，玻璃，理论计算，软件分析。 玻璃幕墙作为建筑的外维护体系，对整个建筑的热工性能有较大影响。我国于2005年4月4日发布《公共建筑节能设计规范》，2005年7月1日起正式实施，对幕墙传热系数提出了明确要求，同时也对幕墙的热工性能计算提出了新的要求。对幕墙热工的计算，有手工理论计算和软件分析两种途径。软件分析幕墙热工性能，当前欧美采用比较成熟的软件有THERM6.0、WINDOW5.1及FLIXI2.1。THERM和WINDOW软件由美国劳伦斯.贝克利国家实验室（LBNL）开发，FLIXI软件由瑞士苏黎士Imfomind股份公司开发。WINDOW5.1是一个交互式的计算软件，该软件带有大型数据库，可通过交互选择各种窗框及玻璃来计算窗户传热系数U值；THERM和FLIXI软件带有各种装饰用材料的热工参数库及室内外环境热工参数库，由用户给定需计算的幕墙及窗户截面进行计算，具有较好的针对性。THERM和FLIXI软件都采用有限元算法，都是基于热流量及热流量损失的计算软件。THERM基于有限元分析方法，计算出的热流量有±3%的误差，U值有大约±5%的误差。手工理论计算玻璃及幕墙热工性能，参考采用JGJ113-2003《建筑玻璃应用技术规程》附录C和《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》（征求意见稿）的计算理论。下面采用THERM6.0热工计算软件，用软件计算分析普通明框、隐框及隔热明框玻璃幕墙的传热系数，并和理论计算结果进行对比。 一、玻璃幕墙U值理论计算方法玻璃幕墙U值理论计算参考JGJ113-2003《建筑玻璃应用技术规程》附录C中对玻璃U值的计算理论，采用《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》（征求意见稿）中的玻璃幕墙U值计算理论和附录中推荐的对框的传热系数简化计算方法进行计算。具体方法如下： 玻璃幕墙整体U值计算按以下公式：UCW=（ΣUg?Ag+ΣUp?Ap+ΣUf?Af+Σψg?lg+Σψp?lp）/（ΣAg+ΣAp+ΣAf）式中 Ag——透明面板面积，m2lg——透明面板边缘长度，mUg——透明面板中部的传热系数，W/（m2k）ψg——透明面板边缘附加线传热系数，W/（m.k）Ap——非透明面板面积，m2Lp——非透明面板边缘长度，mUp——非透明面板中部的传热系数，W/（m2k）ψp——非透明面板边缘附加线传热系数，W/（m.k）Af——框的投影面积，m2Uf——框的面传热系数，W/（m2k）（一）玻璃的传热系数U值计算方法1．玻璃U值计算方法U值表示玻璃传热的参数，表示热量通过玻璃中心部位而不考虑边缘效应，稳定条件下，玻璃两表面在单位环境温度差条件时，通过单位面积的热量。单位为W/（m2?K）U值按下列公式计算：（JGJ 113-2003 附录C.0.2-1）式中 he——玻璃外表面换热系数，W/（m2?K）hi——玻璃内表面换热系数，W/（m2?K）ht——多层玻璃系统内部热传导系数，W/（m2?K）2．室内外换热系数hi、he计算（1）室外表面换热系数he室外表面换热系数he是玻璃附近风速的函数，可用下式近似计算：v（JGJ 113-2003 附录C.0.4-1）式中 v——风速，m/s在比较U值时，可选用he等于23W/（m2?K）（2）室内表面换热系数hi室内表面换热系数hi可用下式表达：（JGJ 113-2003 附录C.0.4-2）式中 hc——对流导热，对于自由对流，hc=3.6W/（m2?K）。hr——辐射导热，普通玻璃表面的辐射导热为4.4W/（m2?K），如果内表面校正发射率较低，辐射导热率由下式给定：（JGJ 113-2003 附录C.0.4-3）式中 ε——是镀膜表面的校正发射率，对于透明玻璃ε=0.8373．多层玻璃系统内部热传导系数ht计算多层玻璃体系内部传热系数ht按照以下公式计算：（JGJ 113-2003 附录C.0.2-2）式中 hs——气体空隙的热导率；N——空气层的数量；M——材料层的数量；dm——每一个材料层的厚度；rm——每一个材料层的热阻率（玻璃的热阻为 率1m?K/W）气体空隙的导热率按下式计算：（JGJ 113-2003 附录C.0.2-3）式中 h——气体空隙的辐射导热系数；Hg——气体空隙的导热系数（包括传导和对流）（1）气体空隙的辐射导热系数hR按下式计算：（JGJ 113-2003 附