公共建筑節(jié)能標準要求及幕墻門窗熱工參數(shù)的計算

公共建筑節(jié)能設(shè)計標準的門窗幕墻節(jié)能幕墻門窗節(jié)能性能計算（內(nèi)部資料）2005年6月6日目錄1 公共建筑節(jié)能設(shè)計標準介紹1.1 標準的特點1.2 標準對門窗幕墻的節(jié)能要求2 建筑節(jié)能設(shè)計標準對門窗和幕墻節(jié)能指標的要求3 建筑門窗幕墻節(jié)能指標計算的一般條件4 建筑玻璃的光學熱工性能計算5 門窗、幕墻框的熱工性能計算6 門窗的節(jié)能指標計算7 幕墻的節(jié)能指標計算8 外遮陽的計算9 通風間層的計算第1章 公共建筑節(jié)能設(shè)計標準介紹1.1 公共建筑節(jié)能設(shè)計標準的特點1) 公共建筑節(jié)能設(shè)計標準分不同地區(qū)對透明部分的遮陽系數(shù)提出了詳細的量化要求；2) 引入了與夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準“對比評定法”類似的“權(quán)衡判斷”方法進行圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能的綜合評價。所謂“權(quán)衡判斷”是指當建筑設(shè)計不能完全滿足規(guī)定的圍護結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計要求時，計算并比較參照建筑和所設(shè)計建筑的全年采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗，判定圍護結(jié)構(gòu)的總體熱工性能是否符合節(jié)能設(shè)計要求?！皡⒄战ㄖ笔菍o結(jié)構(gòu)熱工性能進行權(quán)衡判斷時，作為計算全年采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗用的假想建筑。1.2 公共建筑節(jié)能設(shè)計標準的節(jié)能要求1.2.1 標準的適用范圍和相關(guān)標準公共建筑節(jié)能設(shè)計標準的編制是為了貫徹國家有關(guān)法律法規(guī)和方針政策，改善公共建筑的室內(nèi)環(huán)境，提高能源利用效率。標準適用于建筑、改建和擴建的公共建筑節(jié)能設(shè)計。標準要求在保證相同的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)條件下，與未采取節(jié)能措施前相比，全年采暖、通風、空氣調(diào)節(jié)和照明的總能耗應(yīng)減少50。與公共建筑節(jié)能設(shè)計標準相關(guān)的節(jié)能標準還有：建筑照明設(shè)計標準GB50034-2004建筑采光設(shè)計標準GB/T50033-2001民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范GB 50176-93采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB 50019-2003通風與空調(diào)工程施工及驗收規(guī)范GB 50243-97旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計標準GB 50189-931.2.2 室內(nèi)環(huán)境節(jié)能設(shè)計計算參數(shù)集中采暖系統(tǒng)室內(nèi)計算溫度符合下表的規(guī)定： 表 集中采暖系統(tǒng)室內(nèi)計算溫度建筑類型及房間名稱室內(nèi)溫度（）建筑類型及房間名稱室內(nèi)溫度（）1 辦公樓： 門廳、樓(電)梯 辦公室 會議室、接待室、多功能廳 走道、洗手間、公共食堂 車庫1620181656 體育： 比賽廳（不含體操）、練習廳休息廳運動員、教練員更衣、休息游泳館161820262 餐飲： 餐廳、飲食、小吃、辦公 洗碗間 制作間、洗手間、配餐 廚房、熱加工間 干菜、飲料庫1816161087 商業(yè) 營業(yè)廳（百貨、書籍） 魚肉、蔬菜營業(yè)廳 副食（油、鹽雜貨）、洗手間 辦公 米面貯藏 百貨倉庫181416205103 影劇院： 門廳、走道 觀眾廳、放映室、洗手間 休息廳、吸煙室 化妝14161820 8 旅館 大廳、接待 客房、辦公室 餐廳、會議室 走道、樓（電）梯間 公共浴室 公共洗手間1620181625164 交通： 民航候機廳、辦公室 候車廳、售票廳 公共洗手間2016169 圖書館：大廳洗手間辦公室、閱覽報告廳、會議室特藏、膠卷、書庫16162018145 銀行： 營業(yè)大廳 走道、洗手間 辦公室 樓（電）梯18162014空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)室內(nèi)計算參數(shù)符合下表的規(guī)定：表 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)室內(nèi)計算參數(shù)參 數(shù)冬 季夏 季溫度（）一般房間2025大堂、過廳18室內(nèi)外溫差10風速（）（m/s）0.100.200.150.30相 對 濕 度（）30604065公共建筑主要空間的設(shè)計新風量，應(yīng)符合表3.0.2的規(guī)定。表 公共建筑主要空間的設(shè)計新風量建筑類型與房間名稱新風量m3/hp旅游旅館客 房5星級504星級403星級30餐廳、宴會廳、多功能廳5星級304星級253星級202星級15大堂、四季廳45星級10商業(yè)、服務(wù)45星級2023星級10美容、理發(fā)、康樂設(shè)施30旅店客房一三級30四級20文化娛樂影劇院、音樂廳、錄像廳20游藝廳、舞廳（包括卡拉OK歌廳）30酒吧、茶座、咖啡廳10體 育 館20商場（店）、書店20飯館（餐廳）20辦公30學 校教 室小 學11中 學14高 中171.2.3 建筑設(shè)計的一般要求標準要求，建筑總平面的布置和設(shè)計，宜利用冬季日照并避開冬季主導風向，利用夏季自然通風；建筑的主朝向宜選擇本地區(qū)最佳朝向或接近最佳朝向。標準對嚴寒、寒冷地區(qū)建筑的體形系數(shù)有嚴格的規(guī)定，要求公共建筑的體型系數(shù)應(yīng)小于或等與0.40，當不能滿足規(guī)定時，必須用按標準的規(guī)定進行權(quán)衡判斷。1.3 公共建筑節(jié)能設(shè)計標準對門窗幕墻的要求1.3.1 熱工分區(qū)各城市的建筑氣候分區(qū)按下表分區(qū)表 主要城市所處氣候分區(qū)氣候分區(qū)代 表 性 城 市嚴寒地區(qū)A區(qū) 海倫、博克圖、伊春、呼瑪、海拉爾、滿洲里、齊齊哈爾、富錦、哈爾濱、牡丹江、克拉瑪依、佳木斯、安達嚴寒地區(qū)B區(qū) 長春、烏魯木齊、延吉、通遼、四平、呼和浩特、撫順、大柴旦、沈陽、大同、本溪、阜新、哈密、鞍山、張家口、酒泉、伊寧、吐魯番、西寧、銀川、丹東寒冷地區(qū) 蘭州、太原、唐山、阿壩、喀什、北京、天津、大連、陽泉、平?jīng)?、石家莊、德州、晉城、天水、西安、拉薩、康定、濟南、青島、安陽、鄭州、洛陽、寶雞、徐州夏熱東冷地區(qū) 南京、蚌埠、鹽城、南通、合肥、安慶、九江、武漢、黃石、岳陽、漢中、安康、上海、杭州、寧波、宜昌、長沙、南昌、株洲、永州、贛州、韶關(guān)、桂林、重慶、達縣、萬州、涪陵、南充、宜賓、成都、貴陽、遵義、凱里、綿陽夏熱冬暖地區(qū) 福州、莆田、龍巖、梅州、興寧、英德、河池、柳州、賀州、泉州、廈門、廣州、深圳、湛江、汕頭、?？?、南寧、北海、梧州1.3.2 對圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能要求根據(jù)建筑所處城市的建筑氣候分區(qū)，圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能應(yīng)分別符合下列各表的規(guī)定。表1.3.2-1 嚴寒地區(qū)A區(qū)圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)限值圍護結(jié)構(gòu)部位體形系數(shù)0.3傳熱系數(shù) KW/（m2K）0.3體形系數(shù)0.4傳熱系數(shù) KW/（m2K）屋面0.50.30外墻（包括非透明幕墻）0.450.40底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板0.450.40非采暖房間與采暖房間的隔墻或樓板0.60.6單一朝向外窗（包括透明幕墻）窗墻面積0.23.02.70.2窗墻面積比0.32.82.50.3窗墻面積比0.42.52.20.4窗墻面積比0.52.01.70.5窗墻面積比0.71.71.5屋頂透明部分2.5表1.3.2-2 嚴寒地區(qū)B區(qū)圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)限值圍護結(jié)構(gòu)部位體形系數(shù)0.3傳熱系數(shù) KW/（m2K）0.3體形系數(shù)0.4傳熱系數(shù) KW/（m2K）屋面0.450.35外墻（包括非透明幕墻）0.500.45底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板0.500.45非采暖房間與采暖房間的隔墻或樓板0.80.8單一朝向外窗（包括透明幕墻）窗墻面積0.23.22.80.2窗墻面積比0.32.92.50.3窗墻面積比0.42.62.20.4窗墻面積比0.52.11.80.5窗墻面積比0.71.81.6屋頂透明部分2.611表1.3.2-3 寒冷地區(qū)圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)限值圍護結(jié)構(gòu)部位體形系數(shù)0.3傳熱系數(shù) KW/（m2K）0.3體形系數(shù)0.4傳熱系數(shù) KW/（m2K）屋面0.550.45外墻（包括非透明幕墻）0.600.50底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板0.600.50非采暖房間與采暖房間的隔墻或樓板1.51.5外窗（包括透明幕墻）傳熱系數(shù) KW/（m2K）遮陽系數(shù)SC(東、南、西向/北向)傳熱系數(shù) KW/（m2K）遮陽系數(shù)SC(東、南、西向/北向)單一朝向外窗（包括透明幕墻）窗墻面積0.23.50.300.2窗墻面積比0.33.02.50.3窗墻面積比0.42.70.70/2.30.70/0.4窗墻面積比0.52.30.60/2.00.60/0.5窗墻面積比0.72.00.50/1.80.50/屋頂透明部分2.70.502.70.50 注：有外遮陽時，遮陽系數(shù)玻璃的遮陽系數(shù)外遮陽的遮陽系數(shù)；無外遮陽時，遮陽系數(shù)玻璃的遮陽系數(shù)。表1.3.2-4 夏熱冬冷地區(qū)圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)限值圍護結(jié)構(gòu)部位傳熱系數(shù) K W/（m2K）屋面0.70外墻（包括非透明幕墻）1.0底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板1.0外窗（包括透明幕墻）傳熱系數(shù) KW/（m2K）遮陽系數(shù)SC(東、南、西向/北向)單一朝向外窗（包括透明幕墻）窗墻面積0.24.70.2窗墻面積比0.33.50.55/0.3窗墻面積比0.43.00.50/0.600.4窗墻面積比0.52.80.45/0.550.5窗墻面積比0.72.50.40/0.50屋頂透明部分3.00.40 注：有外遮陽時，遮陽系數(shù)玻璃的遮陽系數(shù)外遮陽的遮陽系數(shù)；無外遮陽時，遮陽系數(shù)玻璃的遮陽系數(shù)。表1.3.2-5 夏熱冬暖地區(qū)圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)限值圍護結(jié)構(gòu)部位傳熱系數(shù) K W/（m2K）屋面0.90外墻（包括非透明幕墻）1.5底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板1.5外窗（包括透明幕墻）傳熱系數(shù) KW/（m2K）遮陽系數(shù)SC(東、南、西向/北向)單一朝向外窗（包括透明幕墻）窗墻面積0.26.50.2窗墻面積比0.34.70.50/0.600.3窗墻面積比0.43.50.45/0.550.4窗墻面積比0.53.00.40/0.500.5窗墻面積比0.73.00.35/0.45屋頂透明部分3.50.35 注：有外遮陽時，遮陽系數(shù)玻璃的遮陽系數(shù)外遮陽的遮陽系數(shù)；無外遮陽時，遮陽系數(shù)玻璃的遮陽系數(shù)。表1.3.2-6 不同氣候區(qū)地面和地下室外墻熱阻限值氣候分區(qū)圍護結(jié)構(gòu)部位熱阻 R（m2K）/W嚴寒地區(qū)A區(qū)地面：周邊地面非周邊地面2.01.8采暖地下室外墻（與土壤接觸的墻）2.0嚴寒地區(qū)B區(qū)地面：周邊地面非周邊地面2.01.8采暖地下室外墻（與土壤接觸的墻）1.8寒冷地區(qū)地面：周邊地面非周邊地面1.5采暖地下室外墻（與土壤接觸的墻）1.5夏熱東冷地區(qū)地面1.2地下室外墻（與土壤接觸的墻）1.2夏熱冬暖地區(qū)地面1.0地下室外墻（與土壤接觸的墻）1.0注：周邊地面系指距外墻內(nèi)表面2m以內(nèi)的地面；地面熱阻系指建筑基礎(chǔ)持力層以上各層材料的熱阻之和；地下室外墻熱阻系指土壤以內(nèi)各層材料的熱阻之和。以上表中，外墻的傳熱系數(shù)為包括結(jié)構(gòu)性熱橋在內(nèi)的平均值Km。當建筑所處城市屬于溫和地區(qū)時，應(yīng)判斷該城市的氣象條件與氣候分區(qū)表中的哪個城市最接近，則圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能應(yīng)符合那個城市所屬氣候分區(qū)的規(guī)定。如果建筑的圍護結(jié)構(gòu)在某個方面不能完全滿足以上表中的規(guī)定時，必須按標準的規(guī)定進行“權(quán)衡判斷”。外墻與屋面的熱橋部位的內(nèi)表面溫度不應(yīng)低于室內(nèi)空氣露點溫度。建筑每個朝向的窗（包括透明幕墻）墻面積比均不應(yīng)大于0.70。當窗（包括透明幕墻）墻面積比小于0.40時，玻璃（或其他透明材料）的可見光透射比不應(yīng)小于0.4。當不能滿足規(guī)定時，必須按標準的規(guī)定進行“權(quán)衡判斷”。夏熱冬暖地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)的建筑以及寒冷地區(qū)中制冷負荷大的建筑，外窗（包括透明幕墻）宜設(shè)置外部遮陽。屋頂透明部分的面積不應(yīng)大于屋頂總面積的20，當不能滿足規(guī)定時，必須按標準的規(guī)定進行“權(quán)衡判斷”。建筑中庭夏季應(yīng)利用通風降溫，必要時設(shè)置機械排風裝置。外窗的可開啟面積不應(yīng)小于窗面積的30；透明幕墻應(yīng)具有可開啟部分或設(shè)有通風換氣裝置。嚴寒地區(qū)建筑的外門應(yīng)設(shè)門斗，寒冷地區(qū)建筑的外門宜設(shè)門斗或應(yīng)采取其他減少冷風滲透的措施。其他地區(qū)建筑外門也應(yīng)采取保溫隔熱節(jié)能措施。外窗的氣密性不應(yīng)低于建筑外窗氣密性能分級及其檢測方法GB 7107規(guī)定的4級。透明幕墻的氣密性不應(yīng)低于建筑幕墻物理性能分級GB/T 15225規(guī)定的3級。1.4 圍護結(jié)構(gòu)熱工性能的權(quán)衡判斷首先計算參照建筑在規(guī)定條件下的全年采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗，然后計算所設(shè)計建筑在相同條件下的全年采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗，當所設(shè)計建筑的采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗不大于參照建筑的采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗時，判定圍護結(jié)構(gòu)的總體熱工性能符合節(jié)能要求。當所設(shè)計建筑的采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗大于參照建筑的采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗時，應(yīng)調(diào)整設(shè)計參數(shù)重新計算，直至所設(shè)計建筑的采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗不大于參照建筑的采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗。參照建筑的形狀、大小、朝向、內(nèi)部的空間劃分和使用功能應(yīng)與所設(shè)計建筑完全一致。在嚴寒和寒冷地區(qū)，當所設(shè)計建筑的體型系數(shù)大于本標準的規(guī)定時，參照建筑的每面外墻應(yīng)按比例縮小，使參照建筑的體型系數(shù)符合本標準的規(guī)定。當所設(shè)計建筑的窗墻面積比大于本標準的規(guī)定時，參照建筑的每個窗戶（透明幕墻）均應(yīng)按比例縮小，使參照建筑的窗墻面積比符合本標準的規(guī)定。當所設(shè)計建筑的屋頂透明部分的面積大于本標準的規(guī)定時，參照建筑的屋頂透明部分的面積應(yīng)按比例縮小，使參照建筑的屋頂透明部分的面積符合標準的規(guī)定。參照建筑外圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能參數(shù)取值應(yīng)完全符合標準的規(guī)定。所設(shè)計建筑和參照建筑全年采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗的計算必須按照標準的規(guī)定進行。1.5 建筑外遮陽系數(shù)計算方法水平遮陽板的外遮陽系數(shù)和垂直遮陽板的外遮陽系數(shù)應(yīng)按下列公式計算確定： 水平遮陽板： (1.5-1) 垂直遮陽板： (1.5-2) 遮陽板外挑系數(shù)： (1.5-3)式中 水平遮陽板夏季外遮陽系數(shù)； 垂直遮陽板夏季外遮陽系數(shù)；、計算系數(shù)，按表1.5-1取定； 遮陽板外挑系數(shù)，當計算出的時，??；A遮陽板外挑長度（圖1.5-1）； B遮陽板根部到窗對邊距離（圖1.5-1）。圖1.5-1 遮陽外挑系數(shù)（PF）計算示意水平遮陽板和垂直遮陽板組合成的綜合遮陽，其外遮陽系數(shù)值應(yīng)取水平遮陽板和垂直遮陽板的外遮陽系數(shù)的乘積。表1.5-1 水平和垂直外遮陽計算系數(shù)氣候區(qū)遮陽裝置計算系數(shù)東東南南西南西西北北東北寒冷地區(qū)水平遮陽板ah0.350.530.630.370.350.350.290.52bh-0.76-0.95-0.99-0.68-0.78-0.66-0.54-0.92垂直遮陽板av0.320.390.430.440.310.420.470.41bv-0.63-0.75-0.78-0.85-0.61-0.83-0.89-0.79夏熱東冷地區(qū)水平遮陽板ah0.350.480.470.360.360.360.300.48bh-0.75-0.83-0.79-0.68-0.76-0.68-0.58-0.83垂直遮陽板av0.320.420.420.420.330.410.440.43bv-0.65-0.80-0.80-0.82-0.66-0.82-0.84-0.83夏熱東暖地區(qū)水平遮陽板ah0.350.420.410.360.360.360.320.43bh-0.73-0.75-0.72-0.67-0.72-0.69-0.61-0.78垂直遮陽板av0.340.420.410.410.360.400.320.43bv-0.68-0.81-0.72-0.82-0.72-0.81-0.61-0.83注：其他朝向的計算系數(shù)按上表中最接近的朝向選取。窗口前方所設(shè)置的并與窗面平行的擋板（或花格等）遮陽的外遮陽系數(shù)應(yīng)按下式計算確定： （1.5-4）式中 擋板輪廓透光比。即窗洞口面積減去擋板輪廓由太陽光線投影在窗洞口上產(chǎn)生的陰影面積后的剩余面積與窗洞口的比值。擋板各朝向的輪廓透光比按該朝向上的4組典型太陽光線入射角，采用平行光投射方法分別計算或?qū)嶒灉y定，其輪廓透光比去4個透光比的平均值。典型太陽入射角按表1.5-2選取。 擋板構(gòu)造透射比。 混凝土、金屬類擋板去0.1；厚帆布、玻璃鋼類擋板取0.4；深色玻璃、有機玻璃類擋板取0.6；淺色玻璃、有機玻璃類擋板取0.8；金屬或其他非透明材料制作的花格、百葉類構(gòu)造取0.15表1.5-2 典型的太陽光線入射角（）窗口朝向南東、西北1組2組3組4組5組6組7組8組9組10組11組12組太陽高度角0060600045450303030太陽方位角04504575907590180180135-135幕墻的水平遮陽可轉(zhuǎn)換成水平遮陽加擋遮陽板，垂直遮陽可轉(zhuǎn)化成垂直遮陽加擋板遮陽，如圖1.5-2所示。圖中標注的尺寸A和B用于計算水平遮陽和垂直遮陽板的外挑系數(shù)PF，C為擋板的高度或?qū)挾?。擋板遮陽的輪廓透光比可以近似取?。圖1.5-2 幕墻遮陽計算示意2 建筑節(jié)能設(shè)計標準對門窗和幕墻節(jié)能指標的要求2.1 有關(guān)節(jié)能標準對門窗保溫的要求在建筑保溫節(jié)能標準方面，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布的標準有：民用建筑節(jié)能設(shè)計標準（采暖居住建筑部分）JGJ26-95夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準JGJ134-2001旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計標準GB50189-93民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范GB50176-93在民用建筑節(jié)能設(shè)計標準（采暖居住建筑部分）JGJ26-95中，窗的傳熱系數(shù)有如下規(guī)定：伊春、海拉爾等嚴寒地區(qū)城市：2.00 W/m2.K；吉林、長春、烏魯木齊、哈爾濱等嚴寒地區(qū)城市：2.50 W/m2.K；張家口、沈陽、呼和浩特等嚴寒地區(qū)城市：3.00 W/m2.K；鄭州、洛陽、徐州、西安、石家莊、北京、天津、蘭州、太原、唐山這些寒冷地區(qū)城市：4.00 W/m2.K。在夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準JGJ134-2001中規(guī)定夏熱冬冷地區(qū)窗的傳熱系數(shù)見下表：朝向傳熱系數(shù)K（W/m2K）窗墻比0.25窗墻比0.250.3窗墻比0.30.35窗墻比0.350.5北N 4.74.7 / 3.23.22.5東E 、西W4.73.23.22.5南S 4.74.73.22.5旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計標準GB50189-93中規(guī)定：主體建筑標準層窗墻面積比不宜大于0.45，嚴寒地區(qū)外窗遮陽系數(shù)應(yīng)大于0.80，保溫性能不應(yīng)低于級（3.0），寒冷地區(qū)外窗保溫性能不應(yīng)低于級（4.0），其它地區(qū)外窗保溫性能不應(yīng)低于級（5.0）。2.2 有關(guān)節(jié)能標準對遮陽的要求在夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準JGJ134-2001中規(guī)定外窗（包括陽臺門透明部分）的面積不應(yīng)過大，外窗宜設(shè)置活動外遮陽。旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計標準GB50189-93中規(guī)定：主體建筑標準層窗墻面積比不宜大于0.45，非嚴寒地區(qū)外窗遮陽系數(shù)應(yīng)小于0.60，或采取外遮陽措施。民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范GB50176-93中規(guī)定，空調(diào)建筑的向陽面，特別是東、西向窗戶，應(yīng)采取熱反射玻璃、反射陽光涂膜、各種固定式和活動式遮陽等有效的遮陽措施。采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GBJ19-87中規(guī)定，空調(diào)房間應(yīng)盡量減少外窗的面積，并應(yīng)采取遮陽措施。2.3 建筑采光設(shè)計標準對采光的要求建筑采光設(shè)計標準GB/T50033-2001規(guī)定的各種建筑的采光系數(shù)要求如下：3 建筑門窗幕墻節(jié)能計算的基本知識3.1 傳熱及光學的基本知識3.1.1 傳熱方式導熱：導熱是在固體內(nèi)部或直接接觸的固體之間的熱傳遞過程。在這個過程中，沒有物質(zhì)的移動。玻璃的導熱系數(shù)大約是1.0W/m.K。其它材料的導熱系數(shù)見相關(guān)的ISO標準或采用實測得到。對流換熱：對流是固體表面與氣體或液體之間的熱傳遞過程。這個過程中有流體的運動。對流換熱系數(shù)與固體表面流體的運動速度有關(guān)。輻射換熱：輻射是兩個固體之間通過熱輻射進行的熱傳遞。在常溫下，物體之間的輻射換熱是在遠紅外線（長波，5m以上波長）波段進行的。這一傳熱與物體表面的熱輻射系數(shù)有關(guān)。熱輻射系數(shù)：與物體表面的特性有關(guān)，熱輻射系數(shù)越小，輻射傳熱越弱。一般來說，玻璃表面的熱輻射系數(shù)（半球發(fā)射率）為0.84，鍍Low-E膜的玻璃膜面，其熱輻射系數(shù)（半球發(fā)射率）可低至0.1以下。表面換熱系數(shù)：物體表面會與其相接觸的空氣之間進行熱交換，這一熱交換包括對流和導熱。同時，物體表面也會通過熱輻射與周圍環(huán)境進行熱交換。一般對建筑而言，表面換熱系數(shù)與風速、溫度、熱輻射水平有關(guān)。我們定義的表面換熱系數(shù)為he和hi，分別為室外和室內(nèi)的表面換熱系數(shù)，這兩個系數(shù)中均包括了對流換熱和輻射換熱兩個部分。在玻璃的計算中，一般?。?W/m2.K W/m2.K3.1.2 玻璃系統(tǒng)傳熱系數(shù)的有關(guān)定義玻璃的傳熱系數(shù)是指在單位室內(nèi)外環(huán)境溫差作用下，通過單位面積玻璃的傳熱量。玻璃的傳熱系數(shù)可以通過模擬單一的室外室內(nèi)溫度環(huán)境（不包括太陽輻射）來獲得。這可以通過測試，也可以通過計算。傳熱系數(shù)與熱阻有如下關(guān)系： （3.1.2-1）考慮到室外總是有太陽輻射，因而通過窗戶的傳熱總是有太陽輻射照度（IS）所帶來的傳熱。為了消除這種影響，令I(lǐng)S=0，則有： （3.1.2-2）qin(IS=0)是沒有計算太陽輻射熱作用的，由環(huán)境溫度引起的，通過玻璃的凈熱流，單位為W/m2。Tn是環(huán)境溫度，定義如下： （3.1.2-3）式中：hc為玻璃表面的純對流換熱系數(shù)，hr為輻射換熱系數(shù)，Tair為空氣溫度，Trm為環(huán)境的長波輻射溫度。Rt可以通過模擬室內(nèi)外熱邊界條件和熱傳遞作用而獲得，玻璃的熱阻可按下式計算： （3.1.2-4）第i層玻璃的熱阻Rg,i由下式計算： （3.1.2-5）由于第一層玻璃的外面是室外空氣，因而玻璃間的空間從第二層開始計算。第i層玻璃空間氣體層的熱阻由下式定義： （3.1.2-6）式中Tf,i、Tb,i-1分別為空氣層外（前）和內(nèi)（后）玻璃表面的溫度。3.1.3 太陽光譜圖3.1.3-1 太陽光譜曲線從上圖可以看到，太陽光的能量主要分布在可見光和近紅外線。具體能量分布見下表：表3.1.3-1 太陽光譜能量分布射線波長占太陽輻射總能量的比例紫外線0.290.38m7%可見光0.380.76m46%近紅外0.762.5m44%遠紅外2.5m以上3%3.1.4 玻璃的可見光透射玻璃的測試根據(jù)國標GB/T 2680-94建筑玻璃 可見光透射比、太陽光直接透射比、太陽能總透射比、紫外線透射比及有關(guān)窗玻璃參數(shù)的測定進行。根據(jù)測得的直接透射比光譜曲線，可計算出玻璃的可見光透射比：其中：為試樣的可見光透射比，%； ()試樣的光譜透射比，%； D標準照明體D65的相對光譜功率分布； V()明視覺光譜光視效率； 波長間隔，此處為10nm。根據(jù)測得的反射比光譜曲線，可計算出玻璃的可見光反射比：其中：為試樣的可見光反射比，%； ()試樣的光譜反射比，%； D標準照明體D65的相對光譜功率分布； V()明視覺光譜光視效率； 波長間隔，此處為10nm。3.1.5 玻璃對太陽光透射、反射、吸收根據(jù)測得的直接透射比光譜曲線，可計算出玻璃的太陽光直接透射比：其中：e為試樣的太陽光直接透射比，%； ()試樣的光譜透射比，%； S太陽光輻射相對光譜分布； 波長間隔，此處為10nm。根據(jù)測得的直接反射比光譜曲線，可計算出玻璃的太陽光直接反射比：其中：e試樣的太陽光直接反射比，%； ()試樣的光譜反射比，%； S太陽光輻射相對光譜分布； 波長間隔，此處為10nm。玻璃的太陽光直接吸收比根據(jù)玻璃的太陽光直接反射比和太陽光直接透射比按下式計算：e +e +e = 1太陽能總透射比用下式計算：g =e +qi 式中：e試樣的太陽能總透射比，%；qi 試樣向室內(nèi)側(cè)二次熱傳遞系數(shù)，%；對于單片玻璃，e為試樣的太陽光直接透射比，其qi用下式計算：式中：e半球輻射率，普通透明玻璃取0.84； hi試樣內(nèi)側(cè)表面的傳熱系數(shù)； he試樣外側(cè)表面的傳熱系數(shù)，23W/m2.K。玻璃對太陽輻射熱的遮蔽系數(shù)（遮陽系數(shù)）用下式計算：式中：Se試樣的遮蔽系數(shù)；s3mm厚的普通透明玻璃的太陽能總透射比，理論值為88.9%。3.1.6 長波輻射玻璃的長波輻射的有關(guān)參數(shù)包括以下三個：a、前（外）表面半球發(fā)射率f,i；b、后（內(nèi)）表面半球發(fā)射率b,i； c、半球-半球傳遞系數(shù)i。 這些參數(shù)需要測試。測試的方法見EN12898或ASTM E1585-93。3.2 一般計算條件計算建筑門窗、玻璃幕墻定型產(chǎn)品的熱工參數(shù)時所采用的環(huán)境邊界條件一般統(tǒng)一采用以下邊界條件，這些邊界條件包括：1） 太陽輻射光譜分布函數(shù)E()、視見函數(shù)R()。E()和R()為對應(yīng)不連續(xù)波長的函數(shù)值，在兩個波長中間可用線性插入法求取函數(shù)值。Es()按照ISO 9845-1采用，或者按照ISO9050的S()采用。E()按照ISO/CIE 10526采用，或者按照ISO9050的D()采用。R() 按照ISO/CIE 10527采用，或者按照ISO9050的V()采用。2）玻璃內(nèi)外表面的長波輻射為Gg,out和Gg,in，框內(nèi)外表面的長波輻射為Gf,out和Gf,in。3）ISO 15099規(guī)定的冬季計算標準條件：Tin=20 Tout=0 hc,in=3.6 W/m2.K hc,out =20 W/m2.K Tr,m =Tout Is=100 W/m2 4）ISO15099規(guī)定的夏季計算標準條件Tin=25 Tout=30 hc,in=2.5 W/m2.K hc,out =8 W/m2.K Tr,m =Tout Is=500 W/m2 5） 在計算門窗、玻璃幕墻產(chǎn)品的熱工參數(shù)時，門窗框與墻的連接界面可作為絕熱邊界條件處理。6）計算框的太陽能總透過率，應(yīng)使用下列條件： 式中：為框表面太陽輻射吸收系數(shù)。3.3 對流換熱計算實際工程中，當室內(nèi)氣流速度足夠?。葱∮?.3m/s），內(nèi)表面的對流換熱應(yīng)按自然對流換熱計算；反之，當氣流速度大于0.3m/s時，應(yīng)按強迫對流和混合對流計算。內(nèi)表面的對流熱換熱按自然對流計算時，自然對流換熱系數(shù)：hc,in=3.6 W/m2.K 冬季hc,in=2.5 W/m2.K 夏季當內(nèi)表面有較高速度氣流時，室內(nèi)對流換熱按強制對流計算。門窗內(nèi)側(cè)強制對流用下列關(guān)系式計算。 W/m2.K 式中：VS為門窗壁面附近的氣流速度，m/s。外表面對流換熱應(yīng)按強制對流換熱計算。外邊界層對流換熱的熱流密度按下式計算： 式中：Ts,out為外表面溫度，Tf.1為門窗表面溫度。當進行產(chǎn)品定級計算時，門窗的外表面對流換熱系數(shù)用下列關(guān)系式計算：（見ISO 6946） W/m2.K 式中：VS為門窗壁面附近的氣流速度，m/s。當進行建筑的全年能耗計算時，門窗的外表面對流換熱系數(shù)用下列關(guān)系式計算： 門窗附近的風速按照門窗的朝向和吹向建筑的風向和風速確定。1）如果門窗所在的建筑表面是迎風的，VS應(yīng)按下式計算： ； V 2 ；m/s ； V 2 ；m/s 式中：V為在開闊地上測出的風速。2）如果門窗所在的建筑表面為背風的，VS應(yīng)按下式計算： m/s 3 為了確定表面是迎風的還是背風的，要計算相對于墻面的風向： 如果，則；如果，表面為迎風向，否則表面為背風向。式中：風向（由北朝順時針測量的角度）；墻的方位（由南向西為正，反之為負）；墻的法向方向； 北向； 南向。3.4長波輻射換熱室外平均輻射溫度的取值分為兩種應(yīng)用條件：現(xiàn)場條件和用于產(chǎn)品定級與比較的實驗室條件。對于現(xiàn)場條件，由室外平均輻射溫度求得室外輻射照度： 假設(shè)門窗外表面受到外表面和天空的輻射，其中天空由云和晴空兩部分組成。室外平均輻射溫度定義為： 式中：和是門窗系統(tǒng)相對地面（即水平線以下區(qū)域）和天空的角系數(shù)，系數(shù)是晴空的比例系數(shù)： 如果已知晴空輻射照度（），直接下列公式計算： 室內(nèi)輻射照度定義為： 式中：取決于室內(nèi)溫度和內(nèi)表面的形狀系數(shù)。通常可假設(shè)門窗內(nèi)表面僅受到室內(nèi)表面的輻射，墻壁和樓板可作為在室內(nèi)溫度中的大平面。內(nèi)輻射照度為： 內(nèi)表面計算時，用下列公式簡化計算玻璃部分和框部分表面輻射熱傳遞： 式中： 進行外表面計算時，用下面的公式能簡化玻璃面上和框表面上的輻射傳熱計算。 式中： 3.5綜合對流和輻射換熱外表面或內(nèi)表面的換熱： 式中： 表面溫度；環(huán)境溫度。表面換熱系數(shù)應(yīng)根據(jù)面積用下式修正: 4 建筑玻璃的光學熱工性能計算4.1 單層玻璃的光學熱工性能計算單層玻璃的光學、熱工性能應(yīng)根據(jù)單片玻璃的測定光譜數(shù)據(jù)進行計算。單片玻璃的光譜數(shù)據(jù)應(yīng)包括透射率、前反射率和后反射率，并至少包括280nm2500nm波長范圍，其中280400nm的波長間隔不宜超過5nm，4001000nm的波長間隔不宜超過10nm，10002500nm的波長間隔不宜超過50nm。單片玻璃的可見光透射比V應(yīng)按下式計算： 式中：D光源D65的相對光譜功率分布；()玻璃的光譜透射比；V()人眼的視見函數(shù)。單片玻璃的可見光反射比V應(yīng)按下式計算： 式中：()玻璃的光譜反射比。單片玻璃的太陽能透射比S應(yīng)按下式計算： 式中：()玻璃的光譜透射比；S()太陽光譜（還是用ES()）。單片玻璃的太陽能反射比S應(yīng)按下式計算： 式中：()玻璃的光譜反射比。單片玻璃的遮陽系數(shù)SCg應(yīng)按下式計算：式中：SCg為透明玻璃部分的遮陽系數(shù)；g為太陽能總透射比，按照下式計算： 式中：hin玻璃內(nèi)表面換熱系數(shù)； hout玻璃外表面換熱系數(shù)。4.2多層玻璃的光學熱工性能計算多層玻璃太陽光學計算可采用下圖所示模型：圖 4.2-1 玻璃層的吸收率和太陽光透過率圖中表示一個具有n層玻璃的玻璃系統(tǒng)，可將玻璃分為n1個氣體間層，最外面為室外環(huán)境i1，內(nèi)層為室內(nèi)環(huán)境in+1 。對于給定的波長，玻璃系統(tǒng)的光學分析應(yīng)考慮在第i-1層和第i層玻璃之間輻射能量 和，角標“+”和“-”分別表示輻射流向室外和向室內(nèi)，如下圖所示。圖 4.2-2 多層玻璃體系中太陽輻射熱的分析設(shè)定室外只有太陽的輻射，室外和室內(nèi)的反射率均為零，即： 當i=1時：當i=n+1時：當i=2n時： i1至n i2至n 利用解線性方程組的方法計算所有各個氣體層的和的值，傳向室內(nèi)的直接透過率由下式計算： 反射到室外的直接反射比由下式計算： 應(yīng)確定太陽輻射被每層玻璃吸收的部分，這一量值以在第層的吸收率表示，采用下式計算：對整個太陽光譜進行數(shù)值積分，可以得到第層玻璃吸收的太陽輻射熱流密度。 式中：為照射到玻璃系統(tǒng)的太陽輻射被第層玻璃所吸收的部分； Ns為太陽光譜內(nèi)所選取的波長點的總個數(shù)；表示波長帶從的第層玻璃吸收率： 表示波長帶從的太陽輻射相對光譜分布值： 得出以上的綜合參數(shù)后，多層玻璃的可見光透射比、可見光反射比、太陽能直接透射比、太陽能直接反射比等均采用單片玻璃的公式計算。4.3玻璃區(qū)域的熱傳遞玻璃層間空腔對流換熱系數(shù)：充氣空腔的對流換熱系數(shù)由無量綱的努賽爾數(shù)確定： 式中為充氣空腔（或玻璃間層）的厚度； 為所充氣體的導熱系數(shù)；為通過傾斜空氣層傳熱的實驗結(jié)果所計算的值，為雷利數(shù)、空腔高厚比和空腔傾角的函數(shù)。 在計算高厚比較大的空腔時應(yīng)考慮玻璃會發(fā)生彎曲現(xiàn)象對厚度的增加和減少，發(fā)生彎曲的原因包括：空腔平均溫度、空氣濕度含量的變化，干燥劑對氮氣的吸收，充氮氣過程中由于海拔高度和天氣變化造成壓力的改變等因素。雷利數(shù)可表示為（為了方便去掉角注）： (無量綱 ) 將填充氣體作理想氣體處理，氣體熱膨脹系數(shù)為： 式中為填充氣體的平均溫度（K），第層充氣空腔的高厚比為： 式中H為充氣空腔頂?shù)降椎木嚯x，通常和窗的透光區(qū)高度相同。在定量計算通過玻璃層空腔的對流熱傳遞時，應(yīng)對應(yīng)于特定的傾角值或范圍。作為的函數(shù)，其范圍是假設(shè)空腔是從室內(nèi)加熱的（即），若實際上（）則要進行必要的修正，將傾角以180-代替，計算結(jié)果也以180- 代替角 。1) 空腔傾角 060 和 式中： 2) 空腔傾角 =60 式中： 3) 空腔傾角 6090對于傾角在之間的空腔，對式1）和2）的結(jié)果之間作線性插入。這些公式在以下范圍內(nèi)是有效的： 4) 垂直空腔 5104 Ra 104 Ra 5104 Ra 104 5) 空腔傾角90到180 面向下的窗空腔層用下式公式： 為垂直空腔的努賽爾數(shù)。4.4玻璃系統(tǒng)的熱工參數(shù)計算玻璃系統(tǒng)的傳熱阻，為各層玻璃、空腔