玻璃作为幕墙的面板材料,其热量传递主要有热传导、热对流、热辐射。以中空玻璃为例,其热量散失过程如图1所示。
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冬天,内侧玻璃表面比室内空气温度和室内物体表面温度(词条“表面温度”由行业大百科提供)低,通过玻璃表面就会产生失热现象。这种散热,主要通过两个途径发生:一是玻璃内表面和室内物体表面之间进行长波辐射交换,二是室内空气在玻璃表面运动产生对流和传导。当热量从内层玻璃内表面传到外表面后,内层玻璃的外表面与外层玻璃的内表面之间,由于温差产生长波辐射交换,并通过玻璃间层空气产生传导和对流。热量再从外层玻璃的内表面传出后,其外表面就会由于外界空气对流(下雨时还有雨淋)散失热量,同时还要和天空及周围环境进行长波辐射交换。知道了玻璃传热的各个途径,玻璃的传热系数U值的计算也正是对以上各种传热途径的的热损耗计算得出的。
一、玻璃U值计算理论
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/(㎡·K)
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二、软件计算玻璃U值的室内外计算条件
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三、6mm透明+12A+6mm透明中空玻璃U值计算
A. 理论计算
1、计算基础及依据
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/(㎡·K)
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四、6mm透明+12A+6mmLow-E中空玻璃U值计算
A. 理论计算
1、计算基础及依据
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/(㎡·K)
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五、理论计算玻璃U值与软件分析对比
按以上计算方法,可计算出以下各种玻璃的U值,如表2。
表2 不同做法幕墙传热系数
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六、结论
由以上计算结果可以看出:
1.理论计算和软件计算各种常用玻璃的U值,得到的结果基本吻合,误差在3%左右;
2.中空玻璃空气层中气体由普通空气换为氩气、氪气等惰性气体后,由于惰性气体的密度重、动态黏度系数大、比热容小、导热率(词条“导热率”由行业大百科提供)小等特性,能明显降低玻璃空气层的热传导和热对流导热,从而降低中空玻璃的传热系数U值;
3.中空玻璃空气层内增加低辐射Low-E膜后,由于普通透明玻璃面的校正发射率(词条“发射率”由行业大百科提供)为0.837,离线Low-E膜的校正发射率一般在0.08-0.15之间,故中空玻璃空气层内增加低辐射Low-E膜可有效降低玻璃的辐射导热,从而有效降低玻璃的传热系数U值。
参考文献:
1.《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005。中国建筑工业出版社,2005.
2.《民用建筑热工设计规范》GB50176-1993。中国建筑工业出版社,1993.
3.《建筑玻璃应用技术规程》JGJ133-2003。中国建筑工业出版社,2003.
4. 公共建筑节能设计标准宣贯辅导教材。中国建筑工业出版社,2005.
5. 涂逢详主编 节能窗技术。中国建筑工业出版社,2003.
6. 张芹 玻璃幕墙如何贯彻执行公共建筑节能设计标准。门窗幕墙信息,2005.9.
7. 张芹 玻璃幕墙与建筑节能。门窗幕墙信息,2005.11.
8. 谢士涛 董格林 节能型建筑幕墙的构造设计。中国建筑装饰(词条“建筑装饰”由行业大百科提供),2006.1.
9. 国外参考资料
[1]ISO 10077-1:2000-07;窗、门和百叶窗的热性能—热传送的计算—第一部分:简化方法。
[2]prEN ISO 10077-2:2000-12;窗、门和百叶窗的热性能—热传送的计算—第二部分:框的数值化方法。
[3]EN ISO10211-2:2001;建筑物的热桥—热流和表面温度—第二部分:线性热桥计算。
[4]EN 673:1999-01;建筑物玻璃—测定热传输(U值)—计算方法(德文版EN673:1997)
[5]EN ISO6946:1996;建筑组件和建筑构件—耐热和热传输—计算方法。
[6]WINDOW5.1,加州大学董事,国际玻璃窗数据库(IGDB)版本。
[7]SO/FDIS 15099:2003;窗,门和遮阳装置的热性能—详细计算。
[8]ASHRAE(词条“ASHRAE”由行业大百科提供),2001,《能量计算的国际现状》(IWEC现状文件),用户手册和CD-ROM,亚特兰大,ASHRAE。