严寒及寒冷地区居住与公共建筑的建筑与建筑热工技能设计

严寒及寒冷地区居住与公共建筑的建筑与建筑热工技能设计内容摘要：

上部透明部分。 即北向不超过 ，南向不超过，东、西向不超过。 同时还说明，如窗墙面积比超过以上限值，则应调整外墙和屋顶等围护结构的传热系数，使建筑物耗热量指标达到规定要 求。 （注：采暖居住建筑节能设计标准中的窗墙面积比定义是单个房间的窗墙面积比。 ） （ 2）公共建筑中的窗（含阳台门的透明部分）及玻璃幕墙的保温隔热性能在《标准》中都是同时对应考虑窗墙（或幕墙）面积比及窗（或幕墙）的传热系数。 如该《标准》中表 – 2 和表 – 3 16 所列。 常用玻璃与建筑窗的热工性能如表 、表 所列。 表 常用玻璃的热工性能参数 玻璃类型 普通单层 玻璃 9mm厚空气层的 普通中空玻璃 12mm厚空气层的 普通中空玻璃 12mm厚空气层的 中空 低辐射玻璃 传热系数 w/() ~ ~ ~ ~ 遮阳系数 表 常用建筑窗的保温性能 窗类型 传热系数 K， w/() 备 注 铝合金窗 ~ 单层玻璃 塑 料 窗 ~ 单层玻璃 铝合金窗 ~ 普通中空玻璃 塑 料 窗 ~ 普通中空玻璃 铝合金隔热窗 ~ 普通中空玻璃；隔热型材 塑 料 窗 ~ 中空低辐射玻璃 铝合金隔 热窗 ~ 中空低辐射玻璃；隔热型材 关于建筑窗与玻璃幕墙的热工性能，在建筑节能设计时需注意： （ 1）同种玻璃配置的塑钢窗的保温性能优于断热桥铝合金窗，但是，断热桥铝合金窗经优化设计后，保温性能有较大的提高。 （ 2）由于玻璃配置、空气间层厚度、结构工艺、生产厂商等的不同，同种类型窗的传热系数会有较大差异。 17 （ 3）玻璃的传热系数不能作为玻璃幕墙的传热系数，玻璃幕墙的传热系数应综合考虑玻璃幕墙类型（如明框、隐框）以及明框的连接方式等等。 如为明框玻璃幕墙，明框的连接 方式对玻璃幕墙整体的传热系数会有较大的影响。 （ 4）当采用隐框玻璃幕墙时，可近似参照玻璃的传热系数来确定玻璃幕墙的热工性能。 如采用 12mm 厚空气层的中空低辐射玻璃的隐框幕墙，其传热系数一般在 ()。 （ 5）当采用中空低辐射玻璃还不能满足标准要求时，可采用在中空低辐射玻璃的空气层中充惰性气体。 充惰性气体的中空低辐射玻璃的传热系数可降低 ()左右。 （ 6）对热工性能要求较高的玻璃幕墙，可采用通风式双层低辐射玻璃幕墙。 如北京某工程，经国家建筑工程质量监督检验 中心检测，该类玻璃幕墙的传热系数达到 ()。 （ 7）寒冷地区的建筑玻璃幕墙应采用隐框幕墙，明框幕墙应采用断热桥铝合金型材或采取其他有效的断热措施；其他地区的建筑玻璃幕墙宜采用隐框幕墙，明框幕墙宜采用断热桥铝合金型材或采取其他有效的断热措施。 （ 8）寒冷地区的透明幕墙应采用空气层厚度不小于 9mm 的中空玻璃或其他类型的相同保温性能的节能玻璃。 （三）传热系数 K 传热系数 K 的概念 传热系数 K 是评价围护结构保温性能的一个指标，它是表明在 18 冬季稳定传热条件下， 围护结构两侧的空气温度相差为 1K（或 1℃ ）时，单位时间内通过单位平方米面积传递的热量。 K 值小说明围护结构的保温性能好。 单位是 w/()。 传热系数 K 的计算 K＝ 1/Ro， Ro—— 传热阻，单位为 ()/w Ro＝ Ri+R+Re Ri—— 结构内表面换热阻， ()/w，取 Ri＝ 1/＝ ()/w； Re—— 结构外表面换热阻， ()/w，取 Re＝ 1/23＝ ()/w； R —— 结构本身的热阻， ()/w， R＝ Σ Rj（即各层材料热阻之和） Rj＝cjj?? )(wm ，－材料的计算导热系数－材料厚度， （详见计算实例六） 热阻的计算关键 各层材料的热阻计算关键是导热系数的取值，应取考虑使用位置及湿度影响修正后的计算导热系数 λ c，即： λ c＝ kλ λ 为实验室干燥状态下的测定值， k 为大于 1 的修正系数。 （四）平均传热系数 Km 平均传热系数 Km的概念 由于外墙上的钢筋混凝土结构性冷（热）桥较多，钢筋混凝土的导热系数大（ λ ＝ ），是粘土砖砌体导热系数的 2 倍以上。 为此，《标准》规定：应考虑冷（热）桥部位对外墙热工性能的影响， 19 取平均传热系数 Km。 平均传热系数 Km的计算 平均传热系数 Km由外墙上主体部位的传热系数 Kp与面积 Fp和结构性冷（热）桥部位的传热系数 Kb 与面积 Fb 用加权平均方法计算求得，即 Km＝bpbbpp FF FKFK ?? Km的计算也可根据 Fp和 Fb在外墙中所占的比例进行计算。 一般砖混结构体系建筑的结构性冷（热）桥部位面积占外墙面积的 20%～25%；框架结构体系建筑的结构性冷（热）桥部位面积占外墙面积的30%～ 35%；框剪结构体系建筑的结构性冷（热）桥部位面积占外墙面积的 45%～ 50%。 （五）关于围护结构传热系数的修正系数 围护结构传热系数修正系数的意义 在 《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》中规定，通过围护结构的传热耗热量是采用“有效传热系数法”进行计算。 该《标准》的第四章第二节式（ ）中，围护结构 传热系数的修正系数 ε i与围护结构传热系数 Ki的乘积，即为围护结构的有效传热系数 Ki eff，亦即： Ki eff ＝ ε i Ki 因此： ε i＝ Ki eff /Ki 可见，围护结构有效传热系数与围护结构传热系数的比值，即为围护结构传热系数的修正系数，它实质上是考虑太阳辐射和天空辐射对围护结构传热产生的影响而采取的修正系数。 20 围护结构传热系数与围护结构有效传热系数的区别 围护结构传热系数系指在两侧空气温差为 1K，单位面积在单位时间内的传热量。 在此， 认为传热仅仅是由两侧空气温差引起的。 但在实际的围护结构中，不仅存在两侧空气温差引起的热损失（ qaa），而且还存在由太阳辐射引起的得热（ qsol），以及由天空辐射引起的热损失（ qs）。 这三部分传热的代数和即为围护结构的净热损失： q＝ qaa+ qs– qsol 净热损失除以两侧空气温差即为有效传热系数： Ki eff ＝eittq? 因此，有效传热系数的定义是：在两侧空气温 差为 1K 时，单位面积在单位时间内的净热损失。 有效传热系数的计算 窗户和外墙通常要受到邻近建筑物和树木的遮挡，屋顶则不然，因此在计算有效传热系数时，前者不考虑天空辐射的影响，后者则予以考虑。 窗户的有效传热系数按下式计算： KG eff＝eieiG tt qqttK ? ??? )()( ?? 式中： KG—— 窗户通常传热系数， W/()； ti—— 室内计算温度，取 18℃ ； te—— 室外计算温度，取采暖期各月的平均温度， ℃； qτ —— 透过窗户进入室内的太阳辐射热， W/m2； qα —— 窗户吸收太阳辐射热后向室内的传热， W/m2。 qτ ＝（ τ D ID+τ F IF） μ β ? 21 式中： τ D—— 玻璃的直射辐射透过系数； τ F—— 玻璃的散射辐射透过系数； ID、 IF—— 分别为垂直面上的直射和散射辐射照度， W/m2； μ —— 窗户的太阳辐射通过系数（考虑窗框和阳台等遮挡的影响）； β —— 太阳热利用系数（考虑采 暖期末因室外气温较高，太阳辐射强度较大，向阳房间可能超过室内设计温度而采取的修正系数）； ? —— 窗户结霜影响系数。 qα 为窗户吸收太阳热后向室内的传热（ W/m2），可按下式计算： 单层窗： qα ＝oeRR （ α D ID+α F IF） μ β ? 双层窗： qα ＝ ???oeRR （ α D2 ID+α F2 IF） +oaeRRR ? （ α D1 ID+α F1 IF） ??? μ β ? 式中： Re—— 窗户外表面换热阻， m2 K/W； Ro—— 窗户总热阻， m2 K/W； Ra—— 空气层热阻， m2 K/W； α D α F2—— 分别为外层玻璃的直射和散射辐射吸收系数； α D α F2—— 分别为内层玻璃的直射和散射辐射吸收系。