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内循环双层幕墙热工计算

发布时间:2019-3-11 11:08:19浏览次数:10906文章出处:广东幕墙设计顾问

  双层幕墙是近年来出现的一种新型环保节能玻璃幕墙,它由内、外两层幕墙组成,中间形成热通道,通过控制空气的流动可进行热量交换,达到冬季保温、夏季隔热的效果。

内循环双层幕墙热工计算

内循环双层幕墙

  一、计算说明

  1.DSW V1.0双层幕墙热工计算程序

  计算分五部分:

  (1)内侧普通透明单层8mm玻璃幕墙热工计算

  (2)外侧Low-E中空玻璃幕墙热工计算

  (3)双层玻璃幕墙热工计算

  (4)Low-E中空玻璃幕墙的节能性计算

  (5)双层玻璃幕墙的节能性计算

  2.计算要点分析

  普通玻璃幕墙热工计算,由于普通玻璃幕墙结构简单,热工原理被普遍认同,完全可以按有关标准及规范提供的计算公式进行计算,因此,此部分的计算采用人工方式计算。

内循环双层幕墙热工计算

双层幕墙建筑实例

  双层幕墙是于种全新的幕墙种类,它结合了当今幕墙技术的精华,将幕墙理论提高到一个新的领域,是幕墙技术的一次飞跃。双层幕墙建立在“夏季换气降温,冬季保温蓄热”的幕墙理论基础之上。因此,它不是简单的两层幕墙的叠加,双层幕墙热工计算软件DSW V1.0多次综合进行计算,本工程将按这个专用程序计算,其结果是满意的。

  二、计算依据

  1.建筑电子文件及图纸

  2.有关行业标准及规范如下:

  (1)《民用建筑热工设计规程》JGJ24-86

  (2)《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225-94

  (3)《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87

  (4)《民用建筑热工设计规范》GB50176-93

  (5)龙文志教授的“双层幕墙节能热工计算”讲义

  三、计算步骤

  1.外层普通透明中空玻璃幕墙热工计算

  (1)8mm透明玻璃的热阻不含LOW-E玻璃

  计算公式:Rt=δ/λ (GB50176-93附2.1)

  式中:

  Rt——6mm透明玻璃的热阻(m2.K/W)

  δ——材料的厚度(m),δ=0.006(m)

  λ——材料的导热系数(W/m2.K),按《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附录四附表附表4.1采用。λ=0.76(W/(m2.K))

  于是:Rt=0.008÷0.76=0.105(m2.K/W)

  (2)空气层的热阻

  空气层的热阻Ra按《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附录二附表2.4采用。12mm空气层按10-20mm空气层的数值插值,于是:

内循环双层幕墙热工计算

双层幕墙-冬季/夏季热传递方向示意图

  冬季:Ra=0.144(m2.K/W)

  夏季:Ra=0.126(m2.K/W)

  (3)6+12A+6透明中空玻璃的热阻

  8+12A+6透明中空玻璃的热阻R按《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附2.2式计算。

  计算公式:R=Rt+Ra+Rt (GB50176-93附2.2)

  于是,

  冬季:R=0.084+0.144+0.079=0.307(m2.K/W)

  夏季:R=0.084+0.126+0.079=0.291(m2.K/W)

  (4)8+12A+6透明中空玻璃幕墙的传热阻

  计算公式:

  Ro=Ri+R+Re (GB50176-93附2.4)

  式中:

  Ro——6+12A+6中空Low-E玻璃幕墙的传热阻(m2.K/W)

  Ri——内表面换热阻(m2.K/W),按《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附录二附表2.2采用。Ri=0.11(m2.K/W)。

  R——6+12A+6透明中空玻璃的热阻(m2.K/W)。

  Re——外表面换热阻(m2.K/W),按《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附录二附表2.3采用。冬季:Re=0.045(m2.K/W),夏季:Re=0.055(m2.K/W)

  于是,

  冬季:Ro=0.11+0.302+0.04=0.483(m2.K/W)

  夏季:Ro=0.11+0.284+0.05=0.470(m2.K/W)

  (5)8+12A+6透明中空玻璃的传热系数

  8+12A+6透明中空玻璃的传热系数:

  冬季:K=1/Ro=1/0.483=2.07(W/(m2.K))

  夏季:K=1/Ro=1/0.470=2.12(W/(m2.K))

  2.Low-E中空玻璃幕墙热工计算

  (1)8mmLow-E玻璃的热阻(内层)

  计算公式:

  R1=δ/λ (GB50176-93附2.1)

  式中:

  R1——6mmLow-E玻璃的热阻(m2.K/W)

  δ——材料的厚度(m)。δ=0.006(M)

  λ——材料的导热系数(W/m2.K),按《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附录四附表4.1采用。对于附表4.1中未列出的Low-E玻璃,按材料厂家提供数据,λ=0.32(W/(m2.K))

  于是:

  R1=0008/0.32=0.25(m2.K/W)

  (2)8+12A+6中空Low-E玻璃的热阻

  8+12A+6中空Low-E玻璃的热阻R按《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附2.2式计算。

  计算公式:

  R=Rt+Ra+R1 (GB50176-93附2.2)

  于是,

  冬季:R=0.084+0.144+0.25=0.478(m2.K/W)

  夏季:R=0.084+0.126+0.25=0.457(m2.K/W)

  (3)8+12A+6中空Low-E玻璃幕墙的传热阻

  计算公式:

  Ro=Ri+R+Re (GB50176-93附2.4)

  式中:

  Ro——8+12A+6中空Low-E玻璃幕墙的传热阻(m2.K/W)

  Ri——内表面换热阻(m2.K/W),按《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附录二附表2.2采用。Ri=0.11(m2.K/W)。

  R——8+12A+6中空Low-E玻璃的热阻(m2.K/W)。

  Re——外表面换热阻(m2.K/W),按《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附录二附表2.3采用。冬季:Re=0.04(m2.K/W),夏季:Re=0.05(m2.K/W)

  于是,

  冬季:Ro=0.11+0.411+0.04=0.561(m2.K/W)

  夏季:Ro=0.11+0.393+0.05=0.553(m2.K/W)

  (4)8+12A+6中空Low-E玻璃的传热系数

  8+12A+6中空Low-E玻璃的传热系数:

  冬季:K=1/Ro=1/0.561=1.78(W/`(m2.K))

  夏季:K=1/Ro=1/0.553=1.81(W/(m2.K))

  3、内循环双层玻璃幕墙热工计算

  (1)计算模型

  双层幕墙热工计算软件DSW V1.0的计算模型如下:

内循环双层幕墙热工计算

内循环双层玻璃幕墙热工计算

  1)室外气象参数

  按《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87附录二附表2.1及《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附录三附表3.1、3.2、3.3采用。

  A.地理位置:北京地区

  B.年平均温度:16℃

  C.冬季室外计算温度:-10℃

  D.冬季室外平均风速:3M/S(设定抽风引入风速值为4m/s-5m/s,考虑风道风阻损失定为3m/s。

  E.夏季室外计算温度平均值:32℃

  F.夏季室外计算温度最高值:37.1℃

  G.夏季室外计算温度波幅值:5.1℃

  H.夏季太阳辐射照度:

  ① S向日总量:1980W/m2中华联合保险大厦,昼夜平均:82.5W/m2

  ② W(E)向日总量:3724W/m2,昼夜平均:155.1FW/m2

  ③ N向日总量:1659W/m2,昼夜平均:69.1W/m2

  2)室内气象参数

  A.冬季室内计算温度:20℃

  B.夏季室内计算温度:24℃

  (2)计算结果

  1)内循环式双层幕墙的传热系数

  A.S向冬季:1.45W/m2.K;夏季:1.52W/m2.K

  B.W(E)向冬季:1.48W/m2.K;夏季:1.55W/m2.K

  C.N向冬季:1.46W/m2.K;夏季:1.53W/m2.K

  2)最大传热系数

  最大传热系数为:W(E)向冬季的1.41W/m2.K,W(E)向夏季的1.62W/m2.K

  4.Low-E中空玻璃幕墙的节能性计算

  幕墙的节能幅度:J=(K0-K)/K0

  式中:

  J——6+12A+6中空Low-E玻璃幕墙的节能幅度(%)

  K——6+12A+6中空Low-E玻璃幕墙的传热系数,冬季:K=1.78(W/(m2.K)),夏季:K=1.51(W/(m2.K))

  K0——6+12A+6透明中空玻璃幕墙的传热系数,冬季:K0=2.21(W/(m2.K)),夏季:K0=2.25(W/(m2.K))

  于是,

  冬季:J=(2.21-1.78)/2.21=19.45%

  夏季:J=(2.25-1.81)/2.25=19.56%

  5.双层幕墙的节能性计算

  幕墙的节能幅度:J=(K0-K)/K0

  式中:

  J——内循环式双层幕墙的节能幅度(%)

  K——内循环式双层幕墙的传热系数,冬季:K=1.52(W/(m2.K)),夏季:K=1.55(W/(m2.K))

  K0——6+12A+8透明中空传玻璃幕墙的传热系数,冬季:K0=2.15(W/(m2.K)),夏季:K0=2.25(W/(m2.K))

  于是,

  冬季:J=(2.21-1.48)/2.21=33.03%

  夏季:J=(2.25-1.51)/2.25=32.9%

  6.结论

  热双层幕墙在外层中空玻璃屏蔽热能传递比外循环要强,计算中我们考虑双层玻璃界面距离认定很小值(没有考虑浅谈玻璃幕墙遮阳方式,这完全出于保密计算),而实际中,方案二个玻璃界面距离为260mm-280mm,空气具有不导热作用,因此可以降低内循环双层幕墙的总导热系数,保守取值降低系数为0.95 西安鑫大全幕墙,则上式:

  冬季:J1=J/0.96=33.03%/0.95=0.347=35%

  夏季:J2=J/0.96=32.9%/0.95=0.346=35%

  空气流动计算:

内循环双层幕墙热工计算

双层幕墙-空气流动计算

  (1)工程设定在1.25延米长开缝进口处风进入,开缝宽度20mm,内双层幕墙的风速为3m/s。新风总流量Q=120×2×300=72000cm3/s,即0.072m3/s,每小时0.072×3600=259m3/h,设计电动管道空气做冷热载体流量为200-300m3/h,在工程中将按此数据设计电控系统及各个阀门系统和进排风速度的计算依据。

  (2)换气量(新风自然通风)按ISO国际标准规定。新风换气量按每人每小时为△M=25-30m3/人·h设计。

  双层玻璃幕墙的热工性能分析需采用流体传热软件,并建立三维模型,模拟热空气的流通,比单层玻璃幕墙的热工分析复杂。以上通过热工分析,该项目双层玻璃幕墙的各项热工性能指标均能满足规范设计的要求,而且其计算结果均优于一般单层玻璃幕墙。

  • 文章来源:广东幕墙设计顾问
  • 文章标题:内循环双层幕墙热工计算
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