(高清版)GBT 20311-2021 建筑構(gòu)件和建筑單元 熱阻和傳熱系數(shù) 計算方法

GB/T20311—2021/ISO6946:2017代替GB/T20311—2006建筑構(gòu)件和建筑單元熱阻和傳熱系數(shù)國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會GB/T20311—2021/ISO6946:2北京市朝陽區(qū)和平里西街甲2號(100029)北京市西城區(qū)三里河北街16號(100045)2021年8月第一版苦書號：155066·1-68203版權(quán)專有侵權(quán)必究I本文件代替GB/T20311—2006《建筑構(gòu)件和建筑單元熱阻和傳熱系數(shù)計算方法》,與 附錄F);本文件使用翻譯法等同采用ISO6946:2017《建筑構(gòu)件和建筑單元熱阻和傳熱系數(shù)計算ⅡGB/T20311—2021/IS總則冷卻除濕照明樓宇自控制1通用通用通用2常用術(shù)語和定義；符號、單位和下標(biāo)需求需求3應(yīng)用沒有系統(tǒng)的45建筑類別和發(fā)射和控制6分配和控制7能源服務(wù)和能源載體的聚合熱傳導(dǎo)控制8建筑分區(qū)生成和控制9能效計算熱質(zhì)負(fù)荷調(diào)度和Ⅲ1GB/T20311—2021/ISO建筑構(gòu)件和建筑單元熱阻和傳熱系數(shù)下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不ISO7345絕熱材料物理量和定義(Thermalperformanceofbuildingsandbuildingcompo-ISO10211建筑結(jié)構(gòu)中的熱橋熱流和表面溫度詳細(xì)算法(Thermalbridgesinbuildingcon-ISO10456建筑材料和制品濕熱性能聲稱值、設(shè)計值的選定程序和設(shè)計值的表格化(Buildingmaterialsandproducts—Hygrothermalproperties—TabulateddesignvaluesaISO13789建筑物的絕熱性能傳熱系數(shù)和通風(fēng)系數(shù)計算方法(Thermalperformanceofbuildings—TransmissionandventilationheattransfercoeISO52000-1:2017建筑能效EPB評價體系第1部分：總框架及程序(Energyperformanceofbuildings—Overarchi2在特定室內(nèi)條件和室外條件下建筑材料或產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)，可以被看作是該建筑材料或產(chǎn)品在特定室外條件和室內(nèi)條件下的熱阻值，可以被看作Ad厚度mhRUVλ3下標(biāo)符號說明a空氣c等同fg不通風(fēng)的不透明rs內(nèi)表面總值上限總值下限u4GB/T20311—2021/ISO6946:20輸出值見表2。有效區(qū)間U否U否U否否表3～表5列出了計算所需的數(shù)據(jù)和符號。值范圍出處A否dm否值范圍出處λ否值范圍出處否內(nèi)表面熱阻否R否R否否5GB/T20311—2021/ISO6946:2表5計算中間量標(biāo)識符(續(xù))值范圍出處否h附錄C否否附錄C否附錄D否附錄D否E附錄D否表6給出了常數(shù)的標(biāo)識符。值范圍出處斯蒂芬玻爾σ否計算傳熱系數(shù)所需輸入值應(yīng)依據(jù)相關(guān)ISO產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或等同ISO文件或國家文件。其他輸入數(shù)據(jù)應(yīng)從建筑單元或構(gòu)件的詳細(xì)設(shè)計文本中確定，如：計算方c)按6.5.2計算傳熱系數(shù)；d)按附錄F計算對傳熱系數(shù)進(jìn)行修正，如果總修正值與傳熱系數(shù)比值大于3%,則進(jìn)行修正，否6.8給出了適用大部分情況的表面熱阻值。附錄C給出低表面發(fā)射率、有一定風(fēng)速或非平面的表空氣層的熱阻計算按6.9.2的規(guī)定進(jìn)行。附錄D給出了其他情況下空氣層的計算方法。6GB/T20311—2021/ISO66.5傳熱系數(shù)6.5.1詳細(xì)算法計算按ISO10211的規(guī)定進(jìn)行。6.5.2簡化算法計算傳熱系數(shù)計算見公式(1)。 (1)式中：U———傳熱系數(shù)，單位為瓦每平方米開爾文[W/(mR總熱阻，依據(jù)6.7計算，單位為平方米開爾文每瓦(m2·K/W)。按照附錄F對傳熱系數(shù)進(jìn)行修正。如果按公式(F.2)計算得出的總修正量與傳熱系數(shù)比值小于3%,可以不用修正。如果傳熱系數(shù)作為最終結(jié)果表示時，保留兩位有效數(shù)字，并給出用于計算的相關(guān)數(shù)據(jù)。6.6熱阻熱阻計算見公式(2): (2)式中：Rcp——構(gòu)件熱阻，單位為平方米開爾文每瓦(m2·K/W);R,——內(nèi)表面熱阻，單位為平方米開爾文每瓦(m2·K/W);Rse——外表面熱阻，單位為平方米開爾文每瓦(m2·K/W);公式(2)中的表面熱阻與公式(1)中的表面熱阻相同。公式(2)同時適用于詳細(xì)算法和簡化算法。如果熱阻是最終結(jié)果，應(yīng)保留至小數(shù)點后兩位，并記錄計算相關(guān)信息。6.7總熱阻6.7.1由熱均質(zhì)層組成的建筑構(gòu)件熱阻如熱均質(zhì)層材料導(dǎo)熱系數(shù)已給出，其熱阻計算見公式(3)。 (3)R——熱阻，單位為平方米開爾文每瓦(m2·K/W);如果均質(zhì)層材料導(dǎo)熱系數(shù)是測量所得，λ應(yīng)符合ISO10456要求。7熱阻值在計算過程中應(yīng)至少保留到小數(shù)點后第3位。6.7.1.2由熱均質(zhì)層組成的構(gòu)件總熱阻垂直于熱流的平面熱均質(zhì)層構(gòu)成的建筑構(gòu)件總熱阻R1o,計算見公式(4)。 +R,+RRtot——建筑構(gòu)件總熱阻，單位為平方米開爾文每瓦(m2·K/W);R?！獌?nèi)表面熱阻(見6.8),單位為平方米開爾文每瓦(m2·K/W);R?,R?,…,R——每層材料設(shè)計熱阻值，單位為平方米開爾文每瓦(m2·K/W);Rs——外表面熱阻(見6.8),單位為平方米開爾文每瓦(m2·K/W)。當(dāng)建筑構(gòu)件在建筑物內(nèi)部或介于建筑物內(nèi)部和非采暖空間之間，計算總熱阻時，R.均適用。如果總熱阻作為最終結(jié)果表示時，保留兩位有效數(shù)字，并給出用于計算的相關(guān)數(shù)據(jù)。6.7.2由熱均質(zhì)層和非熱均質(zhì)層組成的建筑構(gòu)件總熱阻6.7.2.2～6.7.2.5給出了同時含有熱均質(zhì)層和非均質(zhì)層的建筑構(gòu)件熱阻的簡化算法。不適用情況如下：a)當(dāng)最大熱阻與最小熱阻比值超過1.5時；b)絕熱層有金屬熱橋時。如有金屬緊固件，先按無金屬緊固件進(jìn)行計算，最終結(jié)果按F.3修正。表A.3給出了簡化算法的其他限制條件，表B.3給出了參考性選擇。如果建筑構(gòu)件是整體結(jié)構(gòu)計算的一部分，通過6.7.2.2～6.7.2.5計算的熱阻值不包括構(gòu)件表面熱阻。其熱阻值將用于計算總體結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)。由平行于表面的熱均質(zhì)層和非熱均質(zhì)層構(gòu)成的建筑構(gòu)件的總熱阻Ro,取計算熱阻最大值和最小值的平均值。計算見公式(5)。如果總熱阻作為最終結(jié)果，有效數(shù)字保留至小數(shù)點后兩位。通過分段、分層計算建筑構(gòu)件的總熱阻上下限，如圖1所示。用這種方法可以將建筑構(gòu)件分成均質(zhì)的部分mj。8GB/T20311—2021/ISO6946:2017垂直于表面的分段m(m=a,b,c,…,q),面積分?jǐn)?shù)為fm。平行于面j(j=1,2,…,n)層厚度為d;。構(gòu)件的mj部分的導(dǎo)熱系數(shù)為λm,厚度為d;,面積分?jǐn)?shù)為fm,熱阻為Rm;。b)b) (6)a)如圖2所示，構(gòu)件狹窄部分延伸(不改變熱阻);9GB/T20311—2021/ISO6圖2較窄斷面延伸的非平面b)或如圖3所示，去除凸出部分(減小了熱阻)。圖3較窄斷面去除的非平面單個非熱均質(zhì)層等效熱阻R,計算見公式(7)。式中：R;——非熱均質(zhì)層等效熱阻，單位為平方米開爾文每瓦(m2·K/W);Ra,R,…,R,——第j層的非熱均質(zhì)層的各部分熱阻，單位為平方米開爾文每瓦(m2·K/W)。使用公式(4)計算總熱阻值即為最小熱阻值。計算中使用導(dǎo)熱系數(shù)時： (8)j層的等效導(dǎo)熱系數(shù)為：如果空氣層是非熱均質(zhì)層的一部分，可以將其等效為導(dǎo)熱系數(shù)為λc;;=d;/Rg的材料處理，其中Rg是依據(jù)附錄D計算的空氣層熱阻。當(dāng)計算的傳熱系數(shù)有準(zhǔn)確度的要求時，需要對計算的傳熱系數(shù)進(jìn)行誤差分析。表A.4給出了是否需要最大誤差分析的選項，表B.4給出參考性選擇。最大相對誤差e,以百分?jǐn)?shù)表示，計算見公式(10)。實際誤差通常小于最大誤差。6.7.2.5給出的誤差分析被用于評定計算是否可以被接受：——計算的目標(biāo)；——通過構(gòu)件傳遞熱量占建筑物總熱量的比例，構(gòu)件熱阻通過6.7.2.2規(guī)定進(jìn)行計算；——輸入值的精度。6.8表面熱阻如果邊界條件沒有明確給出，平面邊界熱阻可以選用表7的數(shù)據(jù)?！八健币粰谒鶎?yīng)的數(shù)值適用于熱流方向與邊界面成±30°夾角的情況。非平面邊界或其他具體邊界情況，按照附錄C選值。GB/T20311—2021/ISO6946:20熱流方向向上向下R注1:表面熱阻適用于構(gòu)件表面與空氣接觸，材料之間接觸無表面熱阻。注2:內(nèi)表面熱阻計算時選用e=0.9,20℃下的ho。外表面熱阻計算時選用ε=0.9,10℃下的hm及v=4m/s。熱阻/(m2·K/W)熱流方向向上向下057表8具有高表面發(fā)射率的不通風(fēng)空氣層的熱阻熱阻/(m2·K/W)熱流方向向上向下——水平空氣層，大于500mm2/m2,且小于1500mm通風(fēng)對于空氣層熱阻的影響取決于通風(fēng)口的尺寸和分布。近似可認(rèn)為，包——垂直空氣層，大于或等于1500mm2/m(水平方向);GB/T20311—2021/ISO6l234帶屋面板和氈的屋頂注：表中給出的熱阻包含通風(fēng)空間結(jié)構(gòu)和傾斜的屋面結(jié)構(gòu)的熱阻。不包含屋面外表面熱阻，表9給出的數(shù)據(jù)適用于保溫建筑上自然通風(fēng)的屋頂空間。如果機(jī)械通風(fēng)，可使用ISO13789規(guī)定(規(guī)范性)輸入和方法選擇制表在選擇計算方法、輸入數(shù)據(jù)和引用文件時，應(yīng)使用本附錄給出的表格模板。 NA,附錄NB,附錄NC…)。表格中的陰影部分不可修改。A.2參考文獻(xiàn)表A.1給出參考文獻(xiàn)的代碼列表。表A.1參考文獻(xiàn)引用文件代碼如果一個引用包含多個參考文獻(xiàn)，參考文獻(xiàn)可以是不同的。h本文件沒有引用到EPB系列標(biāo)準(zhǔn)。本表格只是為了保證EPB系列標(biāo)準(zhǔn)的格式統(tǒng)一。A.3方法的選擇本文件不需要在方法中指定選項。設(shè)置A.3是為了保證EPB系列文件的格式統(tǒng)一。A.4輸入數(shù)據(jù)和選項表A.2導(dǎo)熱系數(shù)或熱阻值(見6.7.1.1)已存建筑導(dǎo)熱系數(shù)λ導(dǎo)熱系數(shù)λ熱阻R表A.3使用簡化方法的條件(見5.2)表A.4簡化算法最大誤差評估的要求(見6.7.2.5)表A.5特定邊界條件的熱阻(見6.8)表A.6其他簡化章條號是/否未加熱處理的空間是/否表A.7平均降雨量(見F.4.2)單位為毫米每天(mm/d),不同區(qū)域數(shù)值不同(資料性)輸入和方法選擇參考B.1總則在選擇計算方法、輸入數(shù)據(jù)和引用文件時，應(yīng)使用附錄A給出的表格模板。 錄NA,附錄NB,附錄NC…)。表格中的陰影部分不可修改。B.2參考文獻(xiàn)表B.1給出了參考文獻(xiàn)的代碼列表。表B.1參考文獻(xiàn)引用文件代碼“如果一個引用包含多個參考文獻(xiàn)，參考文獻(xiàn)可以是不同的。本標(biāo)準(zhǔn)沒有引用到EPB系列標(biāo)準(zhǔn)。本表格只是為了保證所有EPB系列標(biāo)準(zhǔn)的格式統(tǒng)一。B.3方法的選擇本文件不需要在方法中指定選項。設(shè)置B.3是為了保證所有EPB系列文件的格式統(tǒng)一。B.4輸入數(shù)據(jù)和選項表B.2導(dǎo)熱系數(shù)或熱阻值(見6.7.1.1)導(dǎo)熱系數(shù)λ導(dǎo)熱系數(shù)λ符合ISO或EN產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)性能要求的，依據(jù)材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)給出數(shù)值，或由ISO10456給出符合ISO或EN產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)性能要求的，依據(jù)材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)給出數(shù)值，或由ISO10456給出#可以增減行數(shù)，同時可以將材料分組或細(xì)表B.3使用簡化方法的條件(見5.2)如6.7.2.1所述表B.4簡化算法最大誤差評估的要求(見6.7.2.5)簡化方法的最大誤差否表B.5特定邊界條件的熱阻(見6.8)否表B.6其他簡化章條號是未加熱處理的空間是表B.7平均降雨量(見F.4.2)(規(guī)范性)C.1平面表面h,=E·hrohr=4·σ·TmnE-—表面半球發(fā)射率；he=hh的值見表C.1。表C.1對流換熱系數(shù)h取值熱流方向向上向下hc=hce…GB/T20311—2021/ISO6946:2017式中：hce=4+4·v…………(C.2具有非平面的構(gòu)件如果構(gòu)件的一部分凸起，如結(jié)構(gòu)柱，在計算總熱阻時，如果凸起部分的組成材料導(dǎo)熱系數(shù)小于或等于2.5W/(m·K),忽略該部分熱阻；如果凸起部分組成材料導(dǎo)熱系數(shù)大于2.5W/(m·K),則認(rèn)為給凸起不存在，使用實際面積與投影面積的比值對表面熱阻進(jìn)行修正，見圖C.1,計算見公式(C.7)。Rsp——凸起部分投影面積表面熱阻，單位為平方米開爾文每瓦(m2·K/W);R,——平面構(gòu)建的表面熱阻，按公式(C.1)計算，單位為平方米開爾文每瓦(m2·K/W);Ap——凸起部分的投影面積，單位為平方米(m2);A——凸起部分的實際面積，單位為平方米(m2)。公式(C.7)同時適用于內(nèi)外表面熱阻。圖C.1實際面積和計算面積GB/T20311—2021/ISO6(規(guī)范性)空氣空間的熱阻D.1原理本附錄適用于建筑構(gòu)件中厚度小于0.3m的空氣空間，含玻璃構(gòu)件除外。對于玻璃和窗框，需要更高精度的計算方法?！翱諝饪臻g”包含了空氣層(長寬尺寸為沿?zé)崃鞣较蚝穸瘸叽绲氖都耙陨?和空氣間隙(長寬厚尺寸相近)。如果空氣層厚度是變化的，應(yīng)使用平均值計算熱阻。D.2不通風(fēng)空氣層空氣層熱阻計算公式見(D.1)。式中：Ra——空氣隙熱阻，單位為平方米開爾文每瓦(m2·K/W);h———熱傳導(dǎo)和熱對流等效傳熱系數(shù)，單位為瓦每平方米開爾文[W/(m2·K)];h,——輻射換熱系數(shù)，單位為瓦每平方米開爾文[W/(m2·K)]。h。取決于靜止狹小空間空氣導(dǎo)熱和大空間的對流。按照本文件計算，h。是表D.1、表D.2和0.025/d中的較大值。在表D.1、表D.2中，d是空氣隙沿著表D.1使用條件為：空氣隙沿?zé)崃鞣较虻臏夭钚∮诨虻扔?K。表D.1溫差小于或等于5K的對流換熱系數(shù)熱流方向水平α=90°豎直向上α=0°豎直向下“或者0.025/d,取兩者中較大值。表D.2適用于當(dāng)空氣隙溫差大于5K時的情況。GB/T20311—2021/ISO6946:20表D.2溫差大于5K的對流換熱系數(shù)熱流方向水平α=90°豎直向上α=0°h,計算見公式(D.3)。h,=E·hro……E——內(nèi)表面發(fā)射率；對于微弱通風(fēng)的空氣層(見6.9.3定義),按6.9.3規(guī)定計算。對于通風(fēng)良好的空氣層(見6.9.4定義),按6.9.4規(guī)定計算。hro——表面黑體的輻射系數(shù)(參見C.1),單位為瓦每平方米開爾文[W/(m2·K)];GB/T20311—2021/ISO6946:20(規(guī)范性)楔形層建筑構(gòu)件如圖E.1所示。除了第4章給出的符號，表E.1給出了部分符號。mm自然對數(shù)如果誤差大于5%,應(yīng)使用數(shù)值模擬方法。E.2常用形狀計算E.2.1矩形區(qū)域(圖E.3)圖E.3矩形區(qū)域GB/T20311—2021/ISO6946:2017R?——楔形層中間熱阻，單位為平方米開爾文每瓦(m2·KE.3計算步驟