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幕墙框的传热系数计算方法
陈立鹏梁凯生许璐琳
沈阳远大铝业工程有限公司
摘要:幕墙整体传热系数的计算是通过一个面积加权的方法求得的。而幕墙中框及各种両材传热系数需要分别进行计
算,在框与面材之间存在一个边界,这个边界不仅存在室内外纵向的传热,还存在框与画材之间的横向传热。如何准确的考虑
这个边界的传热,是幕墙传热系数计算的关鍵问题。本文着重讲述一套框的传热系数计算方法,使其充分考虑边界传热在幕墙
传热中的影响,仅供大家借鉴参考。
关键词:传热系数;计算方法
Abstract The whole curtain wall thermal transmittance is calculated by the method of area weighting, but the thermal
transmittance of frames and different panels are needed to be calculated separately. There is a boundary between frame and panel, the
boundary not only transfers heat lengthways, which lies inside and outside of a room, but also transfers heat breadthways. How to
calculate the heat transfer in the boundary accurately. It is an important issue in curtain wall thermal transmittance calculate. This
article mainly tells a calculate method of thermal transmittance about frame, it takes the impact of curtain wall boundary heat transfer
into account adequately. Only to be referenced
Key words: thermal transmittance, calculate method
前言
平均的结果。每种幕墙的传热系数又等于幕墙中框
建筑能耗一直都是社会能耗的一个重要组成及各种面材传热系数的加权平均结果。由于幕墙的
部分。在建设节能型社会的大环境下,2005年我国面材都是简单的一维串联结构,所以其传热系数可
出台了GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》以通过简单的热阻相加求得。而框的传热系数属于
(以下简称《标准》),使建筑节能成为一个强制性的一种复杂的二维模型计算,必须通过专用的二维计
要求。又经过三年的摸索和实践,于2008年行业算软件进行分析。
内又编制了JGJT151-2008的《建筑门窗玻璃幕
《规程》借鉴了欧洲标准的计算方法,将幕墙的
墙热工计算规程》(以下简称《规程》)。《标准》规定传热分为三部分:面材的传热、框的传热以及框与
了门窗幕墙应达到的热工性能指标,《规程》则给面材接缝处的线性传热。在计算框的传热系数时,
出了门窗暮墙的热工计算方法。
需要先建立一个用绝缘板代替面材的计算模型,完
《规程》中的计算方法基本上采纳了欧洲标准全剔除掉面材在框模型中的影响,计算出纯粹的框
的计算理论,同时也受到了欧洲人思想严谨甚至死传热系数。得到框的传热系数以后再进行一次实际
板的影响。这种方法几乎可以说是一个无可挑剔的结构建模,利用两次计算的差求出框与面材接缝处
计算方法,但它也存在一个天生的不足,就是“缺乏的线传热系数。这种计算方法有两个缺点:①需要
通用性”。在我们研究这个计算方法时会感党到,它进行两次建模计算,增加了计算的工作量;(2②在采
的每一步计算都是绝对正确的,但当我们应用它进用绝缘板代替面材建模时,很难准确的建模(不可
行工程计算时,又会感觉到基本所有的工程都不可能所有的幕墙面材都是理论的平板)。由于以上的
能满足它给出的前提条件,也就是说“无法应用”。两点原因,笔者觉得有必要提出一个更为简单易行
众所周知,门窗幕墙整体传热系数的计算是通的框传热系数计算方法。
过一个面积加权的方法求得的。一个建筑立面的传2幕墙框传热系数计算
热系数等于立面中所有幕墙构造的传热系数加权
在介绍笔者的这套方法前党得有必要先回顾
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2012.01
墙专
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下传热学中的几个重要的基本概念。
这个模型中各自占有的面积比例,也就可以建立公
a)导热,在固体内部或直接接触的固体之间的式(7)
热传递过程。在这个过程中,没有物质的移动。导热
U2o?(b。+め+ん。)=Ug?bs+Vrb+Uっ
热阻与材料的导热系数及材料在热流方向的厚度
等式中的各种面材的传热系数可以通过一维
有关;
的热阻串联公式求得,再把这个模型导人专用的有
复合热阻,多种材料的复合包括串联及并联限元计算软件就可以得出整个模型的整体传热系
两种方式
数,这样我们就可以得到等式中的唯一一个未知
c?传热系数,在稳态条件下,围护结构两侧空量:框的传热系数,见公式(8)
气温度差为1K,1s内通过1m2面积传递的热量
Ue UD(62 +brtbp)-ugbk-up.,
(8
W,数值为总热阻的倒数;
)热流密度,单位时间内通过单位面积的热
根据公式(8)计算的框传热系数不但包括框本
量,Wn
身的传热,还包括了面材与框接缝处的附加传热。
在这里一定要注意热流密度概念中的单位面
积,这个词就使工程中的复合热阻计算公式与理论
上的计算公式存在了一定的差异。
理论计算中并联结构的总热阻计算公式为公
式(1):
9并一91tq2+9+"+gn
在已知热阻的情况下,热流密度等于温差与热
阻之比,见公式(2):
图
(2)
这样,我们就可以将这个结果代人到面积加权
将公式(2)代人公式(1)就可以得出总热阻的
公式中求得幕墙的整体传热系数。
计算公式:
U=Ag* Uptar lr
(9)
A,+A,+Af
R并R
在这里我们还能看到一个特点,面积加权公式
中框的面积比例是根据框在幕墙分格中的宽度x长
这样,我们可以发现,以上这套计算公式是基
度求得的,这个宽度恰恰就是节点建模时确定的框
于一个单位面积的基础上的计算结果,而我们实际
工程中的每一个热流密度的面积却不是一个标准
的宽度b。在公式(8)中br越大,Uル就越小,这好像
是影响了我们的计算结果。但实际上b越大,A地
的单位面积,所以在工程计算中就应该有(4)这个
越大,这个框就要在幕墙分格中占更多的面积比
计算公式:
重。所以b的取值对幕墙传热系数的计算结果是没
g?A1=91A1+9A2+g3'A+……+gnAn
有影响的。
再将公式(2)代入公式(4),就能得到
3结東语
以上的计算方法完全为笔者自行推导得出的
R
结论,仅供大家参考使用,希望能够对从事幕墙热
传热系数又是热阻的倒数,所以还能得到:
工计算的工作人员有所帮