建筑外窗及安装构造线传热系数ψ值计算(一):外窗节点计算

线传热系数ψ是衡量建筑外窗及安装构造热工性能的重要指标,相关线传热系数有两个:一是玻璃边缘与窗框连接处的线传热系数,二是外窗与墙体连接处的线传热系数;一般通过软件或软件/手算结合方式进行。

本期先来聊聊外窗玻璃边缘与窗框连接处线传热系数的计算,结合基础理论,给出了计算实例,供各位参考!

1、基础理论

计算基础理论来源于JGJ/T 151-2008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》第7章7.1节,具体内容如下:

可知,外窗玻璃边缘与窗框连接处线传热系数的计算分以下3步:

1、用绝热材料替代玻璃,计算窗框传热系数;

2、计算玻璃系统时框截面整体线传热系数;

3、计算玻璃边缘与窗框连接处线传热系数。

2、公式解析

如上所述,计算玻璃边缘与窗框连接处的线传热系数涉及两个公式,首先要清楚这两个公式中各个参数的意思。标准中解释的比较清晰,需要特别强调如下:

两个公式中提到的热流q是指热流密度,即截面单位面积通过的热量,单位是W/㎡。通过二维稳态热传导软件计算得到q后,其他都可以手算得到。

公式中未体现但在图例中出现的dg是玻璃面板(或替代板材)的厚度,比如5+12+5的中空玻璃,厚度就是22mm。这个厚度在计算绝热板材传热系数Up时会用到。

室内环境温度、室外环境温度可以是JGJ/T 151-2008中规定的计算边界条件,也可以是实际工程的条件。

玻璃或板材的可见宽度bg、bp是相等的,且不可小于200mm,软件绘图时要特别注意。

3、计算实例

本实例计算q采用的软件是window和therm,只采用计算出来的热流密度结果。window和therm软件使用可参考本公众号之前的文章和视频(链接见文末)。

窗框传热系数计算过程如下,其中bf、bp可以在therm里测量,也可以在CAD里测量。

可知,框传热系数Uf计算结果为0.950 W/(m2·K)。

框截面整体线传热系数、玻璃边缘与窗框连接处线传热系数计算过程如下,同样,bf、bg可以在therm里测量,也可以在CAD里测量。

可知,该节点玻璃边缘与窗框连接处线传热系数为0.028 W/(m·K)。

4、与PHI报告对比分析

下面列出的PHI报告与前述计算略有不同,主要是面板厚度差异导致的,计算原理是完全一样的。

框传热系数Uf计算如下:

线传热系数Ψ计算如下图:

可见,Therm计算得到的结果0.028 W/(m·K),与PHI报告计算结果0.032 W/(m·K)非常接近。

5、结论

与外窗及安装构造相关的线传热系数有两个:一是玻璃边缘与窗框连接处的线传热系数,二是外窗与墙体连接处的线传热系数;一般通过软件或软件/手算结合方式进行。

外窗玻璃边缘与窗框连接处线传热系数的计算可分为3步:用绝热材料替代玻璃,计算窗框传热系数;计算玻璃系统时框截面整体线传热系数;计算玻璃边缘与窗框连接处线传热系数。

以典型节点采用window和therm软件对线传热系数进行了计算,并将结果与PHI报告计算结果进行了比较,二者非常接近。

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