门窗幕墙热工性能指标计算理体系建立（三）5 整窗的计算

5 整窗的计算　　5.1 一般约定 　　整窗的传热系数、遮阳系数、可见光透射比的计算采用各部分的性能按面积进行加权平均计算。 　　窗户玻璃(或者其它镶嵌板)边缘与窗框的组合传热效应所产生的附加传热以附加线传热系数Ψ表达。 　　 　　5.2 整窗的几何描述 　　整窗应根据框截面的不同对窗框分段，有多少个不同的框截面就应计算多少个不同的框传热系数和对应的框和玻璃接缝线传热系数。两条框相交处的传热不作三维传热现象考虑。 　　整窗在进行热工计算时应进行如下面积划分，见图5.2-1。 　　1 窗框面积Af：指从室内、外两侧可视的凸出的框投影面积大者； 　　2 玻璃面积Ag(或者是其它镶嵌板的面积Ap)：室内、外侧可见玻璃边缘围合面积小者； 　　3 整窗的总面积Ai：窗框面积Af与窗玻璃面积Ag(或者是其它镶嵌板的面积Ap)之和。 　　

图5.2-1 窗各部件面积划分示图

　　玻璃区域的周长(或者是其它镶嵌板的周长lp) 是门窗玻璃（或者其它镶嵌板）室内、外两侧的全部可视周长的之和的较大值 。 　　

图5.2-3: 窗玻璃区域周长示图

　　5.3 整窗的传热系数计算 　　整窗的传热系数的计算公式为： 　　 　　整窗的遮阳系数应为整窗的太阳能总透射比与标准3mm透明玻璃的太阳能总透射比的比值： 　　 　　5.5 可见光透射比计算 　　整体门窗可见光透射比的计算公式为： 　　 　　6 遮阳计算 　　6.1 一般约定 　　遮阳计算只限于平行或近似平行于玻璃面的平板型遮阳装置。 　　遮阳可分为三种基本形式： 　　内遮阳：平行于玻璃面，位于玻璃系统的室内侧，与窗玻璃有紧密的热光接触，如幕帘、软百页帘等。 　　外遮阳：平行于玻璃面，位于玻璃系统的室内侧，与窗玻璃有紧密的热光接触。 　　中间遮阳：平行于玻璃面，位于玻璃系统的内部或两层门窗、幕墙之间。中间遮阳的热光交互作用与玻璃和薄膜相似，可按照两层空气间层中的一个夹层。这个夹层的传热计算既应考虑与其它部件及环境以对流、传导以及热辐射方式进行热交换，同时也应考虑吸收、反射和传递太阳辐射。 　　遮阳装置在计算处理时，可将二维或三维的特性简化为一维模型，计算时确定遮阳装置的光学性质、总传热系数，并依据遮阳装置材料的光学性能、几何形状和部位进行计算。 　　6.2遮阳装置的光学性能 　　确定遮阳装置在光线不同入射角时的下列光辐射传递性能： 　　直射对直射的透过率； 　　直射对散射的透过率； 　　散射对散射的透过率； 　　直射对直射的反射率； 　　直射对散射的反射率； 　　散射对散射的反射率。 　　对于吸收，表示成如下形式： 　　 　　 　　6.3百页类遮阳装置的性能计算 　　当一束光在遮阳装置上透过或反射时，可分解为直射和散射部分，散射部分继续通过窗系统，应得到所有玻璃、薄膜和遮阳层和值。 　　计算由平行板条构成的百页遮阳装置的光学性能时应考虑板条的性质、几何形状和位置（见图6.3-1）等因素。百页遮阳的空气渗透性能也应是板条的几何形状和位置的函数。

百页遮阳光学性能计算可采用以下模型和假设： 　　1 板条为非镜面反射，可以忽略窗户边缘的作用； 　　2 模型考虑两个邻近的板条，每条分为5个相等部分（见图6.3-2）； 　　3 可以忽略板条的轻微挠曲。

图6.3-2模型中分割示意图

　　各层构件数目确定后，采用下列公式进行计算。 　　对于每层f,i和b,i ，i由0到n（这里 n=6），并对每一光谱间隔： 　　 　　散射—散射透过率: 　　等于室内环境的照度Ef.n（n=6），除以太阳辐射照度Jo： 　　 　　散射—散射反射率： 　　 　　直射—直射的透过率和反射率： 　　应依据百页的角度和高厚比，按向前的几何计算方法（见图6.3-3），可计算给定入射角θ时穿过百页未被遮挡光束的照度。

图6.3-3 直射—直射透过率

　　对于任何波长，倾角φ的直射—直射的透过率： 　　 　　遮阳百叶透空的部分没有反射： 　　 　　直射一散射的透过率和反射率： 　　对给定入射角，计算遮阳装置中直接为所辐射的部分k（见图6.3-4）。

图6.3-4 遮阳装置中受到直射辐射的部分

　　在入射辐射J0和直接受到辐射部分k之间的角系数为： 　　和 　　内、外环境之间视角系数为0： 　　和 　　解下列公式可得到直射—散射的透过率和反射率： 　　 　　 　　吸收率： 　　辐射中没有被透过和反射的部分被吸收到遮阳板件中，对每个波长段： 　　 　　 　　6.4 遮阳帘与门窗或幕墙系统组合的简化计算 　　计算遮阳帘一类的遮阳装置按类型可分为匀质幕帘和百叶幕帘，可统一用太阳辐射透射比和反射比，以及可见光透射比和反射比表示。这些计算采用欧洲的标准prEN 13363-1。 　　τe,B 遮阳帘太阳能透射比 　　ρe,B 遮阳帘室外侧太阳能反射比 　　ρ’e,B 遮阳帘室内侧太阳能反射比 　　τv,B 遮阳帘可见光透射比 　　ρv,B 遮阳帘室外侧光反射比 　　ρ’v,B 遮阳帘室内侧光反射比 　　 　　在遮阳装置置于窗或幕墙室外侧的情况下，太阳能总透射比gtotal采用下式计算： 　　 　　在遮阳装置置于窗或幕墙室内侧的情况下，太阳能总透射比gtotal采用下式计算： 　　 　　对于遮阳帘中置于两玻璃板之间的情形，太阳能总透射比gtotal应采用下式计算： 　　 　　对内遮阳和外遮阳帘，可用下列公式确定可见光总透射比: 　　 　　对内遮阳和外遮阳帘，可用下式确定总太阳能直接透射比: 　　

6.5 遮阳帘与门窗或幕墙系统组合的详细计算 　　对于遮阳的窗和幕墙，应采用多层玻璃和空气间层的计算方法，对门窗、幕墙进行补充计算。 　　在遮阳帘置于室外侧或室内侧时，计算太阳能总透射比、传热系数、可见光透射比，可将幕墙、门窗等效为一层玻璃处理，遮阳装置作为另一层玻璃处理，采用多层玻璃模型进行计算。 　　在遮阳帘置于中间时，计算太阳能总透射比、传热系数、可见光透射比，可将玻璃、幕墙或门窗作为玻璃层处理，遮阳帘作也为一层玻璃处理，采用多层玻璃模型进行计算。 　　根据遮阳装置的通风情况，计算通风空气间层的热传递。 　　7 抗结露性能计算 　　7.1 一般约定 　　结露的计算结果不考虑阳光辐射和漏气的影响以及其它热流的影响。 　　门窗、玻璃幕墙所有典型节点均需要进行计算。 　　计算典型节点的温度场采用二维传热计算程序进行计算。计算应该采用认可的软件工具，其中应包括一个复杂的灰色体慢反射模型和玻璃腔体内的对流模型。 　　对于每一个二维断面，内表面的展开边界应该细分为许多小段，且尺寸不大于计算软件程序中使用的网格尺寸，这些分段用来计算段面各个分段长度的温度。同时应该计算每个二维断面的总长度。 　　7.2 露点温度的计算 　　水（冰）表面的饱和水蒸汽压可采用下式计算： 　　 　　E0——空气温度为0℃时的饱和水蒸汽压，取E0=6.11 hPa 　　t ——空气温度，℃； 　　a、b——参数，对于水面（t>0℃），a=7.5，b＝237.3；对于冰面（t≤0℃），a=9.5，b＝265.5。 　　在空气相对湿度f下，空气的水蒸汽压可按下式计算： 　　 　　e ——空气的水蒸汽压，hPa； 　　f ——空气的相对湿度，％； 　　Es ——空气的饱和水蒸汽压，hPa。 　　空气的露点温度采用下面公式计算： 　　 　　Td——空气的露点温度，℃； 　　e ——空气的水蒸汽压，hPa； 　　a、b——参数，对于水面（t>0℃），a=7.5，b＝237.3；对于冰面（t≤0℃），a=9.5，b＝265.5。 　　7.3 结露的计算与评价 　　门窗或幕墙各个框、面板的抗结露性能评价指标T10按照以下方法确定： 　　1 计算采用抗结露性能计算用环境条件； 　　2 采用二维模拟程序来计算门窗或幕墙框和玻璃部分每个细分段的温度； 　　3 对所有节点内表面分段的温度进行排队； 　　4 由**内表面低温段开始，按照内表面分段所代表的面积进行累加，直至统计面积达到该节点所占面积的10％； 　　5 将所统计的**高温度定为T10。 　　评价指标计算时，计算节点包括所有的框、面板边缘以及面板中部。 　　工程设计或评价时，门窗、幕墙各个部分的评价指标T10均不低于露点温度为满足要求。 　　进行产品性能分级或评价时，可按各个部分**低的评价指标T10,min进行分级或评价。 　　8 结束语 　　门窗、玻璃幕墙热工性能的详细理论计算的体系是一个比较复杂的体系。国际标准ISO系列目前虽然正在编制ISO15099，但其中许多问题还没有得到完全的确认。 　　我国在门窗、玻璃幕墙热工性能的详细计算方面还刚刚起步。虽然有ISO系列标准可以作为参照，但我国的热工计算标准与ISO系列的有关规定还有很多的不协调。而且ISO系列标准也不是得到所有发达国家的完全认同，欧洲和美国都有自己的相关标准。 　　但值得庆幸的是欧洲的标准和美国的标准正在统一，都以ISO15099为基础。这样，我国的标准主要参照ISO15099，不会与美国和欧洲的标准有大的冲突，并可以期望**终实现与这些国家的标准协调。

图6.3-1 板条的几何形状