建筑門窗玻璃幕墻工程熱工設(shè)計(jì)計(jì)算書

最新建筑門窗玻璃幕墻工程熱工設(shè)計(jì)

計(jì)算書

（完整版）

目錄

第一部分、半隱采光區(qū)域立柱熱工計(jì)算......................12

一、玻璃模型熱工分析.................................12

1、熱工分析基本信息...............................12

2、熱工分析模型信息...............................13

3、熱工分析溫度分布圖.............................13

4、熱工分析U值計(jì)算...............................14

5、熱工分析熱流分布...............................14

二、熱工有限元分析計(jì)算...............................14

1、熱工分析基本信息...............................14

2、熱工分析模型信息...............................16

3、熱工分析溫度分布圖.............................17

4、熱工分析U值計(jì)算...............................17

5、熱工分析熱流分布...............................19

6、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算說明

.......................................................................................................19

7、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型溫度分布圖...................22

8、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型熱流向量圖...................22

9、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算.22

第二部分、半隱采光區(qū)域橫梁熱工計(jì)算......................25

一、玻璃模型熱工分析.................................25

1、熱工分析基本信息...............................25

2、熱工分析模型信息...............................26

3、熱工分析溫度分布圖.............................26

4、熱工分析U值計(jì)算...............................26

5、熱工分析熱流分布...............................27

二、熱工有限元分析計(jì)算...............................27

1、熱工分析基本信息...............................27

2、熱工分析模型信息...............................29

3、熱工分析溫度分布圖.............................31

4、熱工分析U值計(jì)算...............................32

5、熱工分析熱流分布...............................34

6、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算說明

...................................................35

7、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型溫度分布圖...................37

8、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型熱流向量圖...................38

9、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算.39

三、幕墻/門窗整體U值計(jì)算............................41

1、幕墻/門窗整體熱工計(jì)算原理......................41

2、幕墻/門窗整體熱工計(jì)算..........................42

第三部分、半隱非采光區(qū)域立柱熱工計(jì)算....................44

一、玻璃模型熱工分析.................................44

1、熱工分析基本信息...............................44

2、熱工分析模型信息...............................45

3、熱工分析溫度分布圖.............................45

4、熱工分析U值計(jì)算...............................46

5、熱工分析熱流分布...............................46

二、熱工有限元分析計(jì)算...............................47

1、熱工分析基本信息...............................47

2、熱工分析模型信息...............................49

3、熱工分析溫度分布圖.............................49

4、熱工分析U值計(jì)算...............................50

5、熱工分析熱流分布...............................52

6、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算說明

..............................................................................................................52

7、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型溫度分布圖...................54

8、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型熱流向量圖...................55

9、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算.55

第四部分、半隱非采光區(qū)域橫梁熱工計(jì)算....................57

一、玻璃模型熱工分析.................................57

1、熱工分析基本信息...............................57

2、熱工分析模型信息...............................58

3、熱工分析溫度分布圖.............................58

4、熱工分析U值計(jì)算...............................59

5、熱工分析熱流分布...............................59

二、熱工有限元分析計(jì)算...............................60

1、熱工分析基本信息...............................60

2、熱工分析模型信息...............................62

3、熱工分析溫度分布圖.............................63

4、熱工分析U值計(jì)算...............................64

5、熱工分析熱流分布...............................66

6、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算說明

......................................................................................................67

7、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型溫度分布圖...................69

8、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型熱流向量圖...................70

9、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算.71

三、幕墻/門窗整體U值計(jì)算............................73

1、幕墻/門窗整體熱工計(jì)算原理......................73

2、幕墻/門窗整體熱工計(jì)算..........................74

第五部分、全明框采光區(qū)域立柱熱工計(jì)算....................75

一、玻璃模型熱工分析.................................75

1、熱工分析基本信息...............................75

2、熱工分析模型信息...............................76

3、熱工分析溫度分布圖.............................76

4、熱工分析U值計(jì)算...............................77

5、熱工分析熱流分布...............................77

二、熱工有限元分析計(jì)算...............................77

1、熱工分析基本信息...............................77

2、熱工分析模型信息...............................79

3、熱工分析溫度分布圖.............................80

4、熱工分析U值計(jì)算...............................80

5、熱工分析熱流分布...............................82

6、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算說明

......................................................................................................82

7、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型溫度分布圖...................85

8、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型熱流向量圖...................85

9、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算.85

第六部分、全明框采光區(qū)域橫梁熱工計(jì)算....................88

一、玻璃模型熱工分析.................................88

1、熱工分析基本信息...............................88

2、熱工分析模型信息...............................89

3、熱工分析溫度分布圖.............................89

4、熱工分析U值計(jì)算...............................89

5、熱工分析熱流分布...............................90

二、熱工有限元分析計(jì)算...............................90

1、熱工分析基本信息...............................90

2、熱工分析模型信息...............................92

3、熱工分析溫度分布圖.............................94

4、熱工分析U值計(jì)算...............................95

5、熱工分析熱流分布...............................97

6、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算說明

......................................................................................................98

7、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型溫度分布圖..................100

8、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型熱流向量圖..................101

9、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算102

三、幕墻/門窗整體U值計(jì)算...........................104

1、幕墻/門窗整體熱工計(jì)算原理.....................104

2、幕墻/門窗整體熱工計(jì)算.........................105

第七部分、全明框非采光區(qū)域立柱熱工計(jì)算.................107

一、玻璃模型熱工分析................................107

1、熱工分析基本信息..............................107

2、熱工分析模型信息..............................108

3、熱工分析溫度分布圖............................108

4、熱工分析U值計(jì)算..............................109

5、熱工分析熱流分布..............................109

二、熱工有限元分析計(jì)算..............................110

1、熱工分析基本信息..............................110

2、熱工分析模型信息..............................112

3、熱工分析溫度分布圖............................112

4、熱工分析U值計(jì)算..............................113

5、熱工分析熱流分布..............................115

6、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算說明

.....................................................................................................115

7、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型溫度分布圖..................117

8、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型熱流向量圖..................118

9、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算118

第八部分、全明框非采光區(qū)域橫梁熱工計(jì)算.................120

一、玻璃模型熱工分析................................120

1、熱工分析基本信息..............................120

2、熱工分析模型信息..............................121

3、熱工分析溫度分布圖............................121

4、熱工分析U值計(jì)算..............................122

5、熱工分析熱流分布..............................122

二、熱工有限元分析計(jì)算..............................123

1、熱工分析基本信息..............................123

2、熱工分析模型信息..............................125

3、熱工分析溫度分布圖............................127

4、熱工分析U值計(jì)算..............................128

5、熱工分析熱流分布..............................130

6、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算說明

.....................................................................................................131

7、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型溫度分布圖..................133

8、線傳熱系數(shù)計(jì)算模型熱流向量圖..................134

9、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算135

三、幕墻/門窗整體U值計(jì)算...........................137

1、幕墻/門窗整體熱工計(jì)算原理.....................137

2、幕墻/門窗整體熱工計(jì)算.........................138

第九部分、石材幕墻熱工計(jì)算.............................140

一、玻璃模型熱工分析................................140

1、熱工分析基本信息..............................140

2、熱工分析模型信息..............................141

3、熱工分析溫度分布圖............................141

4、熱工分析U值計(jì)算..............................142

5、熱工分析熱流分布..............................142

第十部分、明框立柱結(jié)露計(jì)算.............................143

一、結(jié)露計(jì)算........................................143

1、水（冰）表面的飽和水蒸汽壓計(jì)算..................143

2、在空氣相對濕度f下，空氣的水蒸汽壓計(jì)算.......143

3、空氣的結(jié)露點(diǎn)溫度計(jì)算..........................144

4、有限元分析模型描述............................144

5、模型三角化及材料描述..........................147

6、熱流量信息分布................................147

7、溫度分布......................................148

8、幕墻玻璃內(nèi)表面的計(jì)算溫度......................148

第十一部分、明框橫梁結(jié)露計(jì)算...........................150

一、結(jié)露計(jì)算........................................150

1、水（冰）表面的飽和水蒸汽壓計(jì)算..................150

2、在空氣相對濕度f下，空氣的水蒸汽壓計(jì)算.......150

3、空氣的結(jié)露點(diǎn)溫度計(jì)算..........................151

4、有限元分析模型描述............................151

5、模型三角化及材料描述..........................154

6、熱流量信息分布................................156

7、溫度分布......................................157

8、幕墻玻璃內(nèi)表面的計(jì)算溫度......................158

第十二部分、隱框橫梁結(jié)露計(jì)算...........................160

一、結(jié)露計(jì)算........................................160

1、水（冰）表面的飽和水蒸汽壓計(jì)算..................160

2、在空氣相對濕度f下，空氣的水蒸汽壓計(jì)算.......160

3、空氣的結(jié)露點(diǎn)溫度計(jì)算..........................161

4、有限元分析模型描述............................161

5、模型三角化及材料描述..........................164

6、熱流量信息分布................................165

7、溫度分布......................................166

8、幕墻玻璃內(nèi)表面的計(jì)算溫度......................167

第十三部分、中空玻璃結(jié)露計(jì)算...........................169

一、結(jié)露計(jì)算........................................169

1、水（冰）表面的飽和水蒸汽壓計(jì)算..................169

2、在空氣相對濕度f下，空氣的水蒸汽壓計(jì)算.......169

3、空氣的結(jié)露點(diǎn)溫度計(jì)算..........................170

4、有限元分析模型描述............................170

5、模型三角化及材料描述..........................171

6、熱流量信息分布................................172

7、溫度分布......................................172

8、幕墻玻璃內(nèi)表面的計(jì)算溫度......................172

第一部分、半隱采光區(qū)域立柱熱工計(jì)算

非采光部位

1265....1265..,1265、.，1265

一、玻璃模型熱工分析

1、熱工分析基本信息

熱工有限元分析采用的各項(xiàng)基本參數(shù)如下：

室內(nèi)空氣溫度：T.=20℃;

in

室外空氣溫度：T=-20℃；

out

室內(nèi)對流換熱系數(shù)：h.=3.6W/(m2-K)；

c.in

室外對流換熱系數(shù)：h=16W/(m2?K)；

c.out

該節(jié)點(diǎn)所采用的各項(xiàng)材料相關(guān)特性見下表：

編號材料名稱類別導(dǎo)熱系數(shù)(W/m?K)表面發(fā)射率

1空氣氣體0.0250.900

2氨氣氣體0.0260.000

3建筑玻璃玻璃1.0000.837

4鍍膜玻璃玻璃1.0000.114

2、熱工分析模型信息

熱工有限元分析的節(jié)點(diǎn)模型材料如下圖所示（各種材料按照顏色進(jìn)

行區(qū)分）：

模型材料示意圖

節(jié)點(diǎn)進(jìn)行三角化后的計(jì)算模型示意圖如下:

節(jié)點(diǎn)三角化示專:田

3、熱工分析溫度分布圖

經(jīng)過有限元分析，得到節(jié)點(diǎn)模型的溫度分布如下圖所示:

另35

星里分右芭（mTRSoft;——整體熱汽量為15.3766W/S

4、熱工分析U值計(jì)算

經(jīng)有限元分析得到，熱工節(jié)點(diǎn)模型整體熱流為：15.3768W/m

節(jié)點(diǎn)模型室外部分長度為：0.25m

節(jié)點(diǎn)模型室內(nèi)表面溫度為20℃

節(jié)點(diǎn)模型室外表面溫度為-20℃

室內(nèi)外溫差為40c

所以該節(jié)點(diǎn)模型整體U值為：=L53768W/(m2?K)

U.ZOX緩4U

5、熱工分析熱流分布

經(jīng)過有限元分析，得到模型各單元的熱流分布如下圖所示：

6Lxe

2ro

3^4

4

r.m

Ar4

U6

二、熱工有限元分析計(jì)算

1、熱工分析基本信息

熱工有限元分析采用的各項(xiàng)基本參數(shù)如下:

室內(nèi)空氣溫度：T.=20℃；

in

室外空氣溫度：T=-20℃；

out

室內(nèi)對流換熱系數(shù)：h.=3.6W/(m2?K)；

c.in

室外對流換熱系數(shù)：h=16W/(m2?K)；

c.out

根據(jù)《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》JGJ/T151-20087.1.2第

2條規(guī)定,應(yīng)用一塊導(dǎo)熱系數(shù)入=0.03W/（m?K）的板材替代實(shí)際的玻璃

（或其他鑲嵌板），板材的厚度等于所替代面板的厚度,且嵌入框的深度

按照面板嵌入的實(shí)際尺寸,可見部分的板材寬度bp不應(yīng)小于200mm。

幕墻/門窗節(jié)點(diǎn)所采用的各項(xiàng)材料相關(guān)特性見下表:

編號材料名稱類別導(dǎo)熱系數(shù)（W/m?K）表面發(fā)射率

1空氣氣體0.0250.900

2鋁合金窗框160.0000.900

3空氣氣體0.5810.000

4替代面板玻璃0.0300.000

5空氣氣體0.0780.000

6空氣氣體0.1230.000

7空氣氣體0.1240.000

8空氣氣體0.0980.000

9EPDM（三元乙密封條0.2500.900

丙）

10空氣氣體0.0230.000

11空氣氣體0.0230.000

12純硅膠密封條0.3500.900

13空氣氣體0.0240.000

14空氣氣體0.0240.000

15空氣氣體0.1120.000

16聚冼氨（尼龍）熱斷橋0.2500.900

17空氣氣體0.0860.000

18空氣氣體0.0860.000

19空氣氣體0.0330.000

20空氣氣體0.0330.000

21空氣氣體0.0320.000

22空氣氣體0.0260.000

23空氣氣體0.0260.000

24空氣氣體0.0320.000

25空氣氣體0.0320.000

26空氣氣體0.0320.000

27空氣氣體0.0620.000

熱工有限元分析的節(jié)點(diǎn)模型如下圖所示:

節(jié)點(diǎn)模型示意圖

2、熱工分析模型信息

熱工有限元分析的節(jié)點(diǎn)模型材料如下圖所示（各種材料按照顏色進(jìn)

行區(qū)分）:

?聚冼氨（尼:

純硅膠

■EPDM（三元;

I替代面板

■鋁合金

空氣

模型材料不意圖

節(jié)點(diǎn)進(jìn)行三角化后的計(jì)算模型示意圖如下:

〒點(diǎn)三角化示意田

3、熱工分析溫度分布圖

經(jīng)過有限元分析，得到節(jié)點(diǎn)模型的溫度分布如下圖所示:

4、熱工分析U值計(jì)算

經(jīng)有限元分析得到，熱工節(jié)點(diǎn)模型整體熱流為：31.0438W/m

節(jié)點(diǎn)模型室外部分長度為：0.591966m

節(jié)點(diǎn)模型室外部分總投影長度為：0.539m

節(jié)點(diǎn)模型板材投影長度為：0.464m

節(jié)點(diǎn)模型框投影長度為：0.075m

節(jié)點(diǎn)模型室內(nèi)表面溫度為20℃

節(jié)點(diǎn)模型室外表面溫度為-20c

室內(nèi)外溫差為40℃

根據(jù)《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》JGJ/T151-20087.1.2-1

計(jì)算替代面板的U值

替代板材厚度t=0.024m

板塊熱阻R=vA

0.024

二0.03

=0.800002m2K/W

替代板塊總熱阻

11

R=R+-----+------

h.h

c.inc.out

11

=0.800002+z-7+TT

3.616

=1.14028m2-K/W

所以替代面板的U值

1

U=—

P\

=0.876978W/(m2?K)

計(jì)算框的U值

(JGJ/T151-20087.1.2-2)

其中

qX(b?+b)

2DwfPz、

Lf=-----------—(JGJ/T151-20087.1.2-3)

T.-T

n.inn.out

31.0438

=-40-

=0.776095W/(m?K)

0.776095-0.876978X0.464

Uf=--------------------------

0.075

=4.92237W/(m2?K)

5、熱工分析熱流分布

經(jīng)過有限元分析，得到模型各單元的熱流分布如下圖所示:

6、框與玻璃系統(tǒng)（或其他鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)計(jì)算說明

根據(jù)《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》JGJ/T151-20087.1.3第

1條規(guī)定,計(jì)算框與玻璃系統(tǒng)（或其它鑲嵌板）接縫的線傳熱系數(shù)小時(shí),

用實(shí)際的玻璃體系(或其它鑲嵌板)替代導(dǎo)熱系數(shù)入=0.03W/(m?)的板

材,其它尺寸不改變。

在本有限元分析計(jì)算中，考慮該節(jié)點(diǎn)在室內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)條件下流過的熱

流。

使用實(shí)際模型再次進(jìn)行有限元分析，模型具體材料特性見下表:

編號材料名稱類別導(dǎo)熱系數(shù)(W/m?K)表面發(fā)射率

1空氣氣體0.0250.900

2鋁合金窗框160.0000.900

3空氣氣體0.5800.000

4僦氣氣體0.0260.000

5氨氣氣體0.0260.000

6建筑玻璃玻璃1.0000.837

7空氣氣體0.0780.000

8鍍膜玻璃玻璃1.0000.114

9空氣氣體0.1250.000

10空氣氣體0.1250.000

11空氣氣體0.0960.000

12聚硫膠密封劑0.4000.900

13EPDM(三元乙密封條0.2500.900

丙)

14空氣氣體0.0230.000

15空氣氣體0.0230.000

16分子篩密封劑0.1000.900

17純硅膠密封條0.3500.900

18硅膠（干燥劑）密封劑0.1300.900

19空氣氣體0.0300.000

20空氣氣體0.0300.000

21空氣氣體0.1100.000

22聚冼氨（尼龍）熱斷橋0.2500.900

23空氣氣體0.0840.000

24空氣氣體0.0840.000

25聚異丁烯密封劑0.2000.900

26空氣氣體0.0330.000

27空氣氣體0.0330.000

28空氣氣體0.0320.000

29空氣氣體0.0320.000

30空氣氣體0.0320.000

31空氣氣體0.0320.000

32空氣氣體0.0320.000

33空氣氣體0.0320.000

34空氣氣體0.0620.000

熱工有限元分析的節(jié)點(diǎn)模型材料如下圖所示（各種材料按照顏色進(jìn)

行區(qū)分）:

臻丁姆

氨

叫

膠C

.監(jiān)

硅裝

G璃

子膠

氣玻璃

玻

盒

工金

圖

分布

溫度

模型

計(jì)算

系數(shù)

傳熱

7、線

示:

圖所

如下

分布

溫度

型的

點(diǎn)模

到節(jié)

析，得

限元分

經(jīng)過有

圖