一份标准幕墙热工计算书.doc

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目录第一章工程概况2第二章计算依据3第三章主要材料及计算参数4一、主要材料及热工参数4二、基本参数4第四章双层幕墙热工计算6一、夏季工况下的玻璃幕墙热工计算6二、冬季工况下的玻璃幕墙热工计算26第五章结论37一、双层幕墙热工性能结论37二、双层幕墙的舒适性优势39热工计算第39页共39页 第一章工程概况本项目的幕墙由双层幕墙（塔楼）、穿孔铝板幕墙、点式幕墙、铝单板幕墙、全玻璃幕墙、明框玻璃幕墙等多种幕墙组成。本工程的双层幕墙为主动式双层幕墙：主动式双层幕墙内外两层玻璃之间的空间与室内的空气相连，通过机械通风装置在两层幕墙中间形成负压，然后再排出房间。可以使得室温与玻璃内表面的温差降至最低，从而提高建筑内有效的使用面积。此外，主动式双层幕墙系统可以大幅度降低噪音，同时可以阻挡室外严重的大气污染及沙尘暴。本工程双层幕墙分布于东西两栋塔楼（一至三层为裙楼），东塔17层，层高如下：4-11层（3.8m）、12-15层（7.0m）、16层（8.1m）、17层（3.6m），西塔16层，层高如下：4-9层（3.8m）、10-14层（7.0m）15层（8.1m）、16层（3.6m）.热工计算第39页共39页 第二章计算依据1.业主提供的招标图纸及技术要求；2.本公司设计的幕墙投标方案图；3.《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)；4.《民用建筑热工设计规范》(GB50176-2016)；5.《建筑玻璃应用技术规程》(JGJ113-2015)；6.《全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调·动力》；7.《空气调节设计手册》中国建筑工业出版社；8.《高层建筑空调与节能》同济大学出版社；9.《空气调节的科学基础》中国建筑工业出版社。热工计算第39页共39页 第三章主要材料及计算参数一、主要材料及热工参数序号项目使用材料热工参数备注1外幕墙玻璃TP10+12A+TP8Low-E钢化中空玻璃传热系数：1.92W/m2·K(夏季)；1.76W/m2·K(冬季)遮阳系数：Se=0.66太阳能透射比：43%太阳能反射比：21%2内幕墙玻璃8mm厚钢化透明玻璃导热系数:0.76W/m·K传热系数：5.71W/m2·K(夏季)；6.08W/m2·K(冬季)太阳能透射比：79%太阳能反射比：8%3通道内遮阳表面树脂烤漆反射比：40%；吸收比：40%；透射比：20%二、基本参数1.内外幕墙玻璃之间的热通道宽度为：130mm。2.建筑总高：96.300m。3.建筑层高：东塔3.8m（23.3-53.1m）、7.0m（53.1-81.1m）、8.1m（81.1-89.2m）。西塔3.8m（23.3-46.1m）、7.0m（46.1-81.1m）、8.1m（81.1-89.2m）。4.建筑室内净高：东塔3.8-1.1=2.7m（23.3-53.1m）、7.0-2.3=4.7m（53.1-81.1m）、8.1-2.3=5.8m（81.1-89.2m）。西塔热工计算第39页共39页 3.8-1.1=2.7m（23.3-46.1m）、7.0-2.3=4.7m（46.1-81.1m）、8.1-2.3=5.8m（81.1-89.2m）。1.建筑位置：北京市(北纬39o48’)，以北纬40o计算。2.大气透明度等级：4级。根据《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)附表C。3.空气渗透性能分级：Ⅱ级。外层幕墙缝隙渗风系数：0.3m3/(m·h·Pa0.67)。4.夏季空调室外计算干球温度：33.2℃；夏季空调室外计算日平均温度：28.6℃；夏季空调室外通风温度：30.0℃；冬季空调室外计算干球温度：-12.0℃；冬季空调室外通风温度：-5.0℃。5.夏季空调室内计算温度：26.0℃；冬季空调室内计算温度：20.0℃。热工计算第39页共39页 第四章双层幕墙热工计算一、夏季工况下的玻璃幕墙热工计算(a)1.通道排风带走的日射得热量计算日射得热取决于很多因素，从太阳辐射方面来讲，辐射强度、入射角均依纬度、月份、日期、时间的不同而不同。从窗户本身的结构来说，它随玻璃的光学性能、窗户结构、特性、是否遮阳等而异。此外还与内外放热系数有关。计算公式：q=0.889FJSc（1-Sc+ScSc1-ScSc12+ScSc12Sc2-Sc1Sc2）式中：q——幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷最大值，W；F——双层幕墙的单位面积，3.8米层高处为：1.0×2.7=2.7m2；7.0米层高处为：1.0×4.7=4.7m2；8.1米层高处为：1.0×5.8=5.8m2。J——幕墙所在朝向的逐时太阳总辐射照度，根据北京位于北纬40度，透明度等级为4级，W/m2；(见表一)热工计算第39页共39页 表一夏季逐时太阳总辐射照度J透明度等级为4朝向(i)SSEENENH时刻65225044541116516618时刻78342163051915234517813153769250610953316925859366142013571115103615765422791518421411424493365158158919131244836416216216294912134241991581581589191114361151151151151842101525813513513513571191613110910910910953381783838383152345718525252521651666SSWWNWNH透明度等级为4朝向（根据《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)附表A）Sc——外层幕墙中空玻璃的遮阳系数，66%；Sc1---内遮阳的遮蔽系数，65%(根据《空气调节设计手册》)；Sc2——内层幕墙单片玻璃的遮阳系数，96%；将各参数代入(1)计算得：热工计算第39页共39页 表二幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷q(3.8米层高)幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷透明度等级4朝向　SSEENENH时刻6.0011.0353.0194.3687.1534.9935.2018.00时刻7.0017.6089.27133.58110.0532.2373.1517.008.0027.78113.86146.73107.2923.11113.0216.009.0054.71125.74140.1689.0628.63150.7615.0010.0076.55122.13114.9259.1632.02178.5414.0011.0089.90104.5477.3933.5033.50194.8613.0012.0094.9977.1834.3534.3534.35201.2212.0013.0089.9042.2033.5033.5033.50194.8611.0014.0076.5532.0232.0232.0232.02178.5410.0015.0054.7128.6328.6328.6328.63150.769.0016.0027.7823.1123.1123.1123.11113.028.0017.0017.6017.6017.6017.6032.2373.157.0018.0011.0311.0311.0311.0334.9935.206.00　SSWWNWNH透明度等级4朝向表三幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷q(3.8米层高)总量幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷小计传热量说明透明度等级4朝向幕墙朝向的投影计算长度：S：9.95mE：21.20mW：21.05mN：9.95m时刻SEWN6.00109.712000.37232.10348.112690.297.00175.112831.99370.46320.693698.258.00276.383110.69486.51229.974103.559.00544.322971.34602.56284.824403.0410.00761.632436.41673.98318.584190.5911.00894.551640.75705.22333.353573.8712.00945.18728.23723.07341.782738.2713.00894.55710.241629.15333.353567.2814.00761.63678.782419.17318.584178.16热工计算第39页共39页 15.00544.32606.852950.32284.824386.3116.00276.38489.983088.68229.974085.0117.00175.11373.102811.95320.693680.8518.00109.71233.751986.22348.112677.79表四幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷q(7.00米层高)幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷透明度等级4朝向　SSEENENH时刻6.0019.1992.28164.25151.7060.9061.2718.00时刻7.0030.64155.39232.54191.5756.10127.3417.008.0048.35198.21255.42186.7740.23196.7316.009.0095.23218.88243.98155.0249.83262.4315.0010.00133.25212.60200.05102.9855.73310.7914.0011.00156.50181.97134.7258.3258.32339.2113.0012.00165.36134.3559.7959.7959.79350.2812.0013.00156.5073.4558.3258.3258.32339.2111.0014.00133.2555.7355.7355.7355.73310.7910.0015.0095.2349.8349.8349.8349.83262.439.0016.0048.3540.2340.2340.2340.23196.738.0017.0030.6430.6430.6430.6456.10127.347.0018.0019.1919.1919.1919.1960.9061.276.00　SSWWNWNH透明度等级4朝向表五幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷q(7.0米层高)总量幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷小计传热量说明透明度等级4朝向幕墙朝向的投影计算长度：S：9.95mE：21.20mW：21.05mN：9.95m时刻SEWN6.00190.973482.13404.02605.984683.107.00304.824929.76644.88558.236437.698.00481.115414.91846.89400.317143.229.00947.535172.331048.90495.807664.5610.001325.804241.151173.22554.567294.7311.001557.182856.131227.60580.276221.1812.001645.321267.651258.68594.964766.61热工计算第39页共39页 13.001557.181236.352835.92580.276209.7214.001325.801181.584211.15554.567273.0915.00947.531056.385135.73495.807635.4416.00481.11852.935376.59400.317110.9417.00304.82649.484894.87558.236407.4118.00190.97406.903457.49605.984661.34表六幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷q(8.1米层高)幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷透明度等级4朝向　SSEENENH时刻6.0023.69113.87202.69187.2175.1675.6118.00时刻7.0037.81191.76286.96236.4069.23157.1417.008.0059.67244.60315.20230.4849.65242.7816.009.00117.52270.11301.08191.3161.49323.8515.0010.00164.43262.36246.88127.0868.78383.5214.0011.00193.13224.56166.2571.9771.97418.6013.0012.00204.06165.8073.7973.7973.79432.2612.0013.00193.1390.6471.9771.9771.97418.6011.0014.00164.4368.7868.7868.7868.78383.5210.0015.00117.5261.4961.4961.4961.49323.859.0016.0059.6749.6549.6549.6549.65242.788.0017.0037.8137.8137.8137.8169.23157.147.0018.0023.6923.6923.6923.6975.1675.616.00　SSWWNWNH透明度等级4朝向表七幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷q(8.1米层高)总量幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷小计传热量说明透明度等级4朝向幕墙朝向的投影计算长度：S：9.95mE：21.20mW：21.05mN：9.95m时刻SEWN6.00235.674297.10498.58747.805779.157.00376.176083.53795.81688.887944.398.00593.716682.221045.10494.008815.039.001169.296382.881294.39611.849458.3910.001636.105233.771447.80684.359002.0111.001921.623524.581514.92716.087677.20热工计算第39页共39页 12.002030.391564.341553.27734.205882.2013.001921.621525.713499.65716.087663.0514.001636.101458.125196.73684.358975.3015.001169.291303.616337.71611.849422.4516.00593.711052.556634.94494.008775.2017.00376.17801.486040.48688.887907.0118.00235.67502.134266.69747.805752.30由上表可知，通道内空调通风的日射得热最大值（太阳辐射传热）4403.04W（3.8米层高）7664.56W（7.0米层高）9458.39W（8.1米层高）发生在9点。(a)2.通道排风带走的传热得热量计算计算公式：CL=KF（Tw1-tn）-K2FΔttsh=twp+βΔtrTw1=tsh+式中：CL——幕墙温差传热形成的逐时冷负荷，W；K—外层幕墙玻璃的夏季白天传热系数，1.92W/（m2·K）；K2—内层幕墙玻璃的夏季白天传热系数，5.71W/（m2·K）；F——双层幕墙单位长度的面积，3.8米层高处为：1×2.7=2.7m27.0米层高处为：1×4.7=4.7m28.1米层高处为：1×5.8=5.8m2；tw1——室外的逐时计算温度（℃）；tn——室内计算温度（℃），26℃；tsh——室外计算逐时温度，oC；热工计算第39页共39页 ρ——外层幕墙对太阳辐射热的吸取系数，0.3；J——幕墙所在朝向的逐时太阳总辐射照度，根据北京位于北纬40度，透明度等级为4级，W/m2；(见表一)——外层幕墙外表面换热系数，根据表四和北京市的室外平均风速1.9m/s(夏季)、2.8m/s(冬季)，采用线性插入得19.34W/m2·K(夏季)、23.48W/m2·K(冬季)；twp——夏季空气调节室外计算日平均温度，28.6oC；β——室外温度逐时变化系数，见表七；twg——夏季空气调节室外计算干球温度，33.2oC；Δtr——夏季室外计算平均日较差，（℃）.计算得8.85oC；Δt——夏季内层幕墙单片玻璃的内表面与室内的温差，（℃），取3oC.表八围护结构外表面的换热系数αw[W/（m2·K）]室外平均风速(m/s)1.01.52.02.53.03.54.0换热系数αw14.017.519.822.124.426.127.9表九室外温度逐时变化系数时间1:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:00β-0.35-0.38-0.42-0.45-0.47-0.41-0.28-0.120.030.160.290.40时间13:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:0024:00β0.480.520.510.430.390.280.140-0.10-0.17-0.23-0.26将各参数代入计算公式计算得：表十室外的逐时计算温度(℃)热工计算第39页共39页 室外逐时计算温度透明度等级为4朝向SSEENENSWWNW时刻625.7828.8531.8731.3527.5325.7825.7825.78727.4132.6535.8934.1728.4827.4127.4127.41829.5735.8738.2735.3929.2329.2329.2329.23932.8738.0639.1235.3830.9630.9630.9630.961035.6238.9538.4234.3432.3632.3632.3632.361137.7438.8136.8333.6233.6234.2533.6233.621239.0937.7934.6534.6534.6537.7934.6534.651339.4335.9335.3035.3035.3040.5038.5135.301438.8035.5435.5435.5435.5442.1441.6137.531537.1235.2135.2135.2135.2142.3143.3739.631634.4434.1034.1034.1034.1040.7443.1440.251733.3433.3433.3433.3434.4138.5841.8240.101831.8831.8831.8831.8833.6434.9637.9837.45表十一幕墙温差传热形成的逐时冷负荷(W)(3.8米层高)幕墙温差传热形成的逐时冷负荷(3.8M)透明度等级为4朝向SSEENENSWWNW时刻6.000.000.000.000.000.000.000.000.007.000.000.005.040.000.000.000.000.008.000.004.9017.372.410.000.000.000.009.000.0016.2921.762.380.000.000.000.0010.003.6020.8964.400.000.000.000.000.0011.0014.6320.189.880.000.000.000.000.0012.0021.6014.850.000.000.0014.850.000.0013.0023.345.251.951.951.9528.8918.601.9514.0020.113.233.233.233.2337.4034.6713.5215.0011.371.481.481.481.4838.3143.7824.4016.000.000.000.000.000.0030.1442.6027.6417.000.000.000.000.000.0018.9735.7826.8518.000.000.000.000.000.000.1815.8613.12表十二幕墙温差传热形成的逐时冷负荷(W)总量(3.8米层高)幕墙温差传热形成的逐时冷负荷小计温差传热量说明透明度等级4朝向幕墙朝向的投影计算长度：S：9.95mE：21.20mW：21.05m热工计算第39页共39页 N：9.95m时刻SEWN6.000.000.000.000.000.007.000.00106.890.000.00106.898.000.00368.210.000.00368.219.000.00461.250.000.00461.2510.0035.791365.350.000.001401.1411.00145.54209.520.000.00355.0712.00214.960.000.000.00214.9613.00232.2841.43391.5319.45684.6914.00200.1368.40729.7732.101030.4115.00113.1531.40921.5414.741080.8416.000.000.00896.760.00896.7617.000.000.00753.180.00753.1818.000.000.00333.800.00333.803.8米层高幕墙温差传热的最大值1080.84W，15点。表十三幕墙温差传热形成的逐时冷负荷(W)(7.0米层高)幕墙温差传热形成的逐时冷负荷7.0M)透明度等级为4朝向SSEENENSWWNW时刻6.000.000.000.000.000.000.000.000.007.000.000.008.780.000.000.000.000.008.000.008.5430.234.200.000.000.000.009.000.0028.3637.874.140.000.000.000.0010.006.2636.36112.110.000.000.000.000.0011.0025.4635.1217.200.000.000.000.000.0012.0037.6125.850.000.000.0025.850.000.0013.0040.649.143.403.403.4050.3032.383.4014.0035.015.625.625.625.6265.1160.3523.5315.0019.802.582.582.582.5866.6976.2142.4716.000.000.000.000.000.0052.4674.1648.1217.000.000.000.000.000.0033.0362.2846.7518.000.000.000.000.000.000.3127.6022.84表十四幕墙温差传热形成的逐时冷负荷(W)总量(7.0米层高)幕墙温差传热形成的逐时冷负荷小计温差传热量说明透明度等级4朝向幕墙朝向的投影计算长度：S：9.95mE：21.20mW：21.05mN：9.95m时刻SEWN6.000.000.000.000.000.007.000.00186.070.000.00186.078.000.00640.950.000.00640.959.000.00802.920.000.00802.9210.0062.312376.710.000.002439.0211.00253.35364.720.000.00618.0812.00374.190.000.000.00374.19热工计算第39页共39页 13.00404.3372.12681.5533.851191.8614.00348.37119.071270.3455.891793.6715.00196.9754.661604.1725.661881.4616.000.000.001561.020.001561.0217.000.000.001311.090.001311.0918.000.000.00581.060.00581.067.0米层高幕墙温差传热的最大值1881.46W，15点。表十五幕墙温差传热形成的逐时冷负荷(W)(8.1米层高)幕墙温差传热形成的逐时冷负荷(8.18M)透明度等级为4朝向SSEENENSWWNW时刻6.000.000.000.000.000.000.000.000.007.000.000.0010.830.000.000.000.000.008.000.0010.5337.315.180.000.000.000.009.000.0034.9946.745.110.000.000.000.0010.007.7344.87138.350.000.000.000.000.0011.0031.4243.3421.230.000.000.000.000.0012.0046.4131.900.000.000.0031.900.000.0013.0050.1511.284.204.204.2062.0739.964.2014.0043.216.936.936.936.9380.3574.4729.0415.0024.433.183.183.183.1882.3094.0452.4116.000.000.000.000.000.0064.7491.5159.3817.000.000.000.000.000.0040.7676.8657.6918.000.000.000.000.000.000.3834.0628.19表十六幕墙温差传热形成的逐时冷负荷(W)总量(8.1米层高)幕墙温差传热形成的逐时冷负荷小计温差传热量说明透明度等级4朝向幕墙朝向的投影计算长度：S：9.95mE：21.20m热工计算第39页共39页 W：21.05mN：9.95m时刻SEWN6.000.000.000.000.000.007.000.00229.620.000.00229.628.000.00790.960.000.00790.969.000.00990.840.000.00990.8410.0076.892932.970.000.003009.8611.00312.65450.080.000.00762.7312.00461.770.000.000.00461.7713.00498.9789.00841.0741.771470.8114.00429.91146.941567.6568.972213.4715.00243.0767.461979.6131.662321.8016.000.000.001926.370.001926.3717.000.000.001617.940.001617.9418.000.000.00717.050.00717.058.1米层高幕墙温差传热的最大值2321.8W，15点。(a)3.空气渗漏的耗热量计算公式：Q=0.28CpρwnL(twn-tn)L=Lol1mb（vo2）bm=CrΔCf(n1/b+C)ChCh=0.3h0.4C=70*式中：Q——由缝隙渗入室内的空气耗热量，W；Cp——空气的定压比热容，取1KJ/（kg•K）；ρwn——室外计算温度下的空气密度，取1.2kg/m3；L——渗透冷空气量，m3/h；twn——夏季室外空调计算温度，33.2oC；tn——玻璃夹层内空气平均温度（℃）；L0——热工计算第39页共39页 在基准高度单纯风压作用下，不考虑朝向修正及内部隔断情况时，通过每米幕墙缝隙进入室内的理论渗透空气量，m3/(m·h)；l1——幕墙缝隙的长度，386.35m(3.8米层高)、601.3m(7.0米层高)、661.8m(8.1米层高)；m——风压与热压共同作用下，考虑建筑体型、内部隔断和空气流通等因素后，不同朝向，不同高度的幕墙渗透压差综合修正系数；b——幕墙缝隙渗风指数，取0.67；——外层幕墙缝隙渗风系数，根据本工程的密封性能设计为2级，取为0.3；vo——室外的平均风速，为1.9m/s(夏季)、2.8m/s(冬季)；ΔCf——风压差系数，取0.7；n——单纯风压作用下，渗漏空气量的朝向修正系数，按西立面取0.40；Cr——热压系数，取1.0；C——作用于幕墙上的有效热压差与有效风压差之比；Ch——高度修正系数；hz——单纯热压作用下建筑物中和面的标高，本项目取为58.055m；t’n——建筑物内形成热压作用的竖井计算温度，取25oC；h——计算幕墙的中心线标高，取38.2m(3.8米层高)、67.1m(7.0米层高)、85.15m(8.1米层高)。热工计算第39页共39页 将各参数代入计算得：C=70*=70=3.52(3.8米层高)C=70*=70=1.28(7.0米层高)C=70*=70=3.49(8.1米层高)Ch=0.3h0.4=0.3×38.20.4=1.29(3.8米层高)Ch=0.3h0.4=0.3×67.10.4=1.61(7.0米层高)Ch=0.3h0.4=0.3×85.150.4=1.77(8.1米层高)m=CrΔCf(n1/b+C)Ch热工计算第39页共39页 =1.0×0.7×(0.401/0.67+3.52)×1.29=3.41(3.8米层高)m=CrΔCf(n1/b+C)Ch=1.0×0.7×(0.401/0.67+1.28)×1.61=1.73(7.0米层高)m=CrΔCf(n1/b+C)Ch=1.0×0.7×(0.401/0.67+3.49)×1.77=4.64(8.1米层高)（vo2）b=0.3×(1.2÷2×1.92)0.67=0.50L=Lol1mb=0.50×386.35×3.410.67=442.34m3/h(3.8米层高)L=Lol1mb=0.50×601.3×1.730.67=438.1m3/h(7.0米层高)L=Lol1mb=0.50×661.8×4.640.67=933.6m3/h(8.1米层高)Q=0.28CpρwnL(twn-tn)热工计算第39页共39页 =0.28×1×1.2×442.34×(33.2-25)=1218.73W(3.8米层高)Q=0.28CpρwnL(twn-tn)=0.28×1×1.2×438.1×(33.2-25)=1206.9W(7.0米层高)Q=0.28CpρwnL(twn-tn)=0.28×1×1.2×933.6×(33.2-25)=2572.23W(8.1米层高)(a)4.双层幕墙通过通风道排出的总得热量双层幕墙排出的总得热量为日射得热量、传热得热量和空气渗漏的耗热量之和。结果见下表表十七幕墙夏季总得热量(W)(3.8米层高)时刻6.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.00q12690.293698.254103.554403.044190.593573.872738.273567.284178.164386.314085.013680.852677.79CL0.00106.89368.21461.251401.14355.07214.96684.691030.411080.84896.76753.18333.80q21218.731218.731218.731218.731218.731218.731218.731218.731218.731218.731218.731218.731218.73Q（W）3909.025023.875690.496083.036810.465147.664171.965470.706427.296685.886200.505652.764230.32表十八幕墙夏季总得热量(W)(7.0米层高)时刻6.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.00q14683.106437.697143.227664.567294.736221.184766.616209.727273.097635.447110.946407.414661.34CL0.00186.07640.95802.922439.02618.08374.191191.861793.671881.461561.021311.09581.06q21206.901206.901206.901206.901206.901206.901206.901206.901206.901206.901206.901206.901206.90Q（W）5890.007830.668991.079674.3810940.668046.156347.708608.4810273.6610723.799878.868925.406449.30热工计算第39页共39页 表十九幕墙夏季总得热量(W)(8.1米层高)时刻6.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.00q15779.157944.398815.039458.399002.017677.205882.207663.058975.309422.458775.207907.015752.30CL0.00229.62790.96990.843009.86762.73461.771470.812213.472321.801926.371617.94717.05q22572.232572.232572.232572.232572.232572.232572.232572.232572.232572.232572.232572.232572.23Q（W）8351.3810746.2412178.2313021.4614584.1011012.168916.2011706.0913761.0014316.4813273.8012097.199041.57幕墙夏季总得热量Q的最大值为6685.88W(3.8米层高)、10723.79W(7.0米层高)、14316.48W(8.1米层高)产生在15点。(a)5.双层幕墙的夏季空调计算3.8米层高双层幕墙空调计算：(1)循环风量V计算：计算公式：V=t=tn+()/2式中：tp——排风温度（oC）；tn——进风温度，取为26oC；t——内层玻璃内表面平均温度(oC)；α——单位换算系数，取0.28。Cp——空气的定压比热容，取1KJ/（kg•K）；ρwn——室外计算温度下的空气密度，取1.2kg/m3；将各参数代入计算得：V=热工计算第39页共39页 ===9949.23/(t-25)=3316.41m3/h(2)双层幕墙内表面温度与室内平均温度相差3度时热通道内的风速v计算：v=V/A==0.102m/s(3)进风口宽度为20mm时进风口截面风速计算：v’=V/WD=(69.2为每层通道总长度)=0.67m/s根据招标文件中舒适度要求（即双层幕墙内表面温度与室内平均温度相差3度）此处（3.8m层高）进风口宽度取20mm，可以满足舒适要求；热通道内风速为0.103m/s。热通道的排风温度tp为：32oC；即热通道内排风进风温度差为：6oC。7.0米层高双层幕墙空调计算：(1)循环风量V计算：计算公式：V=热工计算第39页共39页 t=tn+()/2式中：tp——排风温度（oC）；tn——进风温度，取为26oC；t——内层玻璃内表面平均温度(oC)；α——单位换算系数，取0.28。Cp——空气的定压比热容，取1KJ/（kg•K）；ρwn——室外计算温度下的空气密度，取1.2kg/m3；将各参数代入计算得：V====15971.4/(t-25)=5323.8m3/h(2)双层幕墙内表面温度与室内平均温度相差3度时热通道内的风速v计算：v=V/A==0.164m/s(3)进风口宽度为20mm时进风口截面风速计算：v’=V/WD热工计算第39页共39页 =(69.2为每层通道总长度)=1.07m/s根据招标文件中舒适度要求（即双层幕墙内表面温度与室内平均温度相差3度）此处（7.0m层高）进风口宽度取20mm，可以满足舒适要求；热通道内风速为0.164m/s。热通道的排风温度tp为：32oC；即热通道内排风进风温度差为：6oC。8.1米层高双层幕墙空调计算：(1)循环风量V计算：计算公式：V=t=tn+()/2式中：tp——排风温度（oC）；tn——进风温度，取为26oC；t——内层玻璃内表面平均温度(oC)；α——单位换算系数，取0.28。Cp——空气的定压比热容，取1KJ/（kg•K）；ρwn——室外计算温度下的空气密度，取1.2kg/m3；将各参数代入计算得：V==热工计算第39页共39页 ==21304.3/(t-25)=21304.3/3=7101.43m3/h(2)双层幕墙内表面温度与室内平均温度相差3度时热通道内的风速v计算：v=V/A==0.158m/s(3)进风口宽度为20mm时进风口截面风速计算：v’=V/WD=(69.2为每层通道总长度)=1.425m/s根据招标文件中舒适度要求（即双层幕墙内表面温度与室内平均温度相差3度）此处（8.1m层高）进风口宽度取20mm，可以满足舒适要求；热通道内风速为0.158m/s。热通道的排风温度tp为：32o即热通道内排风进风温度差为：6oC。二、冬季工况下的玻璃幕墙热工计算(a)1.通道排风带走温差传热耗热量计算：计算公式：Q=αKF（tn-twn）β-K2FΔt热工计算第39页共39页 式中：Q——幕墙温差传热的基本耗热量，W；twn——冬季室外空调计算温度，-12oC；tn——冬季室内计算温度，20oC；α——围护结构温度修正系数，取1.0；K—外层幕墙玻璃的冬季晚上传热系数，1.76W/（m2·K）；K2—内层幕墙玻璃的冬季晚上传热系数，6.08W/（m2·K）；F——双层幕墙的单位面积，3.8米层高处为：1.0×2.7=2.7m2；7.0米层高处为：1.0×4.7=4.7m2；8.1米层高处为：1.0×5.8=5.8m2Δt——冬季内层幕墙单片玻璃的内表面与室内的温差，（℃），取3oC;β——考虑附加耗热量的修正系数.将各参数代入公式计算得：Q1=αKF（tn-twn）=1.0×1.76×2.7×(20+12)=152.1W/m(3.8米层高)Q1=αKF（tn-twn）=1.0×1.76×4.7×(20+12)=264.8W/m(7.0米层高)Q1=αKF（tn-twn）=1.0×1.76×5.8×(20+12)热工计算第39页共39页 =326.7W/m(8.1米层高)考虑附加耗热量：朝向修正率按北方取为10%；风力附加率10%，高度附加率2%，则幕墙温差传热的耗热量为：Q=ΒQ1-K2FΔt=152.1×（1+10%+10%+2%）-6.08×2.7×3=136.31W/m(3.8米层高)Q=ΒQ1-K2FΔt=264.8×（1+10%+10%+2%）-6.08×4.7×3=237.3W/m(7.0米层高)Q=ΒQ1-K2FΔt=326.7×（1+10%+10%+2%）-6.08×5.8×3=292.78W/m(8.1米层高)将单位长度双层幕墙的温差耗热量乘以总长度后，可得实际温差耗热量如下：Q=136.31×69.2=9432.65W(3.8米层高)Q=273.3×69.2=18912.36W(7.0米层高)Q=292.78×69.2=20260.38W(8.1米层高)热工计算第39页共39页 (a)2.空气渗漏的耗热量计算公式：Q=0.28CpρwnL(twn-tn)L=Lol1mb（vo2）bm=CrΔCf(n1/b+C)ChCh=0.3h0.4C=70*式中：Q——由缝隙渗入室内的空气耗热量，W；Cp——空气的定压比热容，取1KJ/（kg•K）；ρwn——室外计算温度下的空气密度，取1.2kg/m3；L——渗透冷空气量，m3/h；twn——冬季室外空调计算温度，-12oC；tn——玻璃夹层内空气平均温度（℃）；L0——在基准高度单纯风压作用下，不考虑朝向修正及内部隔断情况时，通过每米幕墙缝隙进入室内的理论渗透空气量，m3/(m·h)；l1——幕墙缝隙的长度，386.35m(3.8米层高)、601.3m(7.0米层高)、661.8m(8.1米层高)；m——风压与热压共同作用下，考虑建筑体型、内部隔断和空气流通等因素后，不同朝向，不同高度的幕墙渗透压差综合修正系数；热工计算第39页共39页 b——幕墙缝隙渗风指数，取0.67；——外层幕墙缝隙渗风系数，根据本工程的密封性能设计为2级，取为0.3；vo——室外的平均风速，为1.9m/s(夏季)、2.8m/s(冬季)；ΔCf——风压差系数，取0.7；n——单纯风压作用下，渗漏空气量的朝向修正系数，按北立面取1.0；Cr——热压系数，取1.0；C——作用于幕墙上的有效热压差与有效风压差之比；Ch——高度修正系数；hz——单纯热压作用下建筑物中和面的标高，本项目取为58.055m；t’n——建筑物内形成热压作用的竖井计算温度，取25oC；h——计算幕墙的中心线标高，取38.2m(3.8米层高)、67.1m(7.0米层高)、85.15m(8.1米层高)。将各参数代入计算得：C=70×=70=7.32(3.8米层高)C=70×=70热工计算第39页共39页 =2.66(7.0米层高)C=70×=70=7.25(8.1米层高)Ch=0.3h0.4=0.3×38.20.4=1.29(3.8米层高)Ch=0.3h0.4=0.3×67.10.4=1.61(7.0米层高)Ch=0.3h0.4=0.3×85.150.4=1.77(8.1米层高)m=CrΔCf(n1/b+C)Ch=1.0×0.7×(1.01/0.67+8.36)×1.29=7.5(3.8米层高)m=CrΔCf(n1/b+C)Ch=1.0×0.7×(1.01/0.67+2.66)×1.61=4.14(7.0米层高)m=CrΔCf(n1/b+C)Ch=1.0×0.7×(1.01/0.67+7.25)×1.77热工计算第39页共39页 =10.25(8.1米层高)（vo2）b=0.3×(1.2÷2×2.82)0.67=0.85L=Lol1mb=0.85×386.35×7.50.67=1262.22m3/h(3.8米层高)L=Lol1mb=0.85×601.3×4.140.67=1318.2m3/h(7.0米层高)L=Lol1mb=0.85×661.8×10.250.67=2664.9m3/h(8.1米层高)Q=0.28CpρwnL(tn-twn)=0.28×1×1.2×1262.22×(20+12)=13571.4W(3.8米层高)Q=0.28CpρwnL(tn-twn)=0.28×1×1.2×1318.2×(20+12)=14173.3W(7.0米层高)Q=0.28CpρwnL(tn-twn)=0.28×1×1.2×2664.9×(20+12)热工计算第39页共39页 =28653.0W(8.1米层高)(a)3.双层幕墙总得热量双层幕墙总得热量传热得热量和空气渗漏的耗热量之和。Q=9432.65+13571.4=23004.1W(3.8米层高)Q=18912.36+14173.3=33085.7W(7.0米层高)Q=20260.38+28653=48913.4W(8.1米层高)(b)4.双层幕墙的冬季空调计算3.8米层高双层幕墙空调计算：(1)循环风量V计算：计算公式：V=t=tn-()/2式中：tp——排风温度（oC）；tn——进风温度，取为20oC；t——内层玻璃内表面平均温度(oC)；α——单位换算系数，取0.28。Cp——空气的定压比热容，取1KJ/（kg•K）；ρwn——室外计算温度下的空气密度，取1.2kg/m3；将各参数代入计算得：V=热工计算第39页共39页 ===34232.2/(20-t)=34232.2/3=11410.8m3/h(2)热通道内的风速v计算：v=V/A==0.35m/s(3)进风口截面风速计算：v’=V/WD=(69.2M为通道总长度)=2.3m/s根据招标文件中舒适度要求（即双层幕墙内表面温度与室内平均温度相差3度）此处（3.8m层高）进风口宽度取20mm，可以满足舒适要求；热通道内风速为0.35m/s。热通道的排风温度tp为：26oC；即热通道内排风进风温度差为：6oC。7.0米层高双层幕墙空调计算：(1)循环风量V计算：计算公式：V=热工计算第39页共39页 t=tn+()/2式中：tp——排风温度（oC）；tn——进风温度，取为20oC；t——内层玻璃内表面平均温度(oC)；α——单位换算系数，取0.28。Cp——空气的定压比热容，取1KJ/（kg•K）；ρwn——室外计算温度下的空气密度，取1.2kg/m3；将各参数代入计算得：V====49234.6/(20-t)=49234.6/3=16411.5m3/h(2)热通道内的风速v计算：v=V/A==0.507m/s(3)进风口截面风速计算：v’=V/WD热工计算第39页共39页 =(69.2M为通道总长度)=3.3m/s根据招标文件中舒适度要求（即双层幕墙内表面温度与室内平均温度相差3度）此处（7.0m层高）进风口宽度取20mm，可以满足舒适要求；热通道内风速为0.507m/s。热通道的排风温度tp为：26oC；即热通道内排风进风温度差为：6oC。8.1米层高双层幕墙空调计算：(1)循环风量V计算：计算公式：V=t=tn+()/2式中：tp——排风温度（oC）；tn——进风温度，取为20oC；t——内层玻璃内表面平均温度(oC)；α——单位换算系数，取0.28。Cp——空气的定压比热容，取1KJ/（kg•K）；ρwn——室外计算温度下的空气密度，取1.2kg/m3；将各参数代入计算得：V==热工计算第39页共39页 ==72787.8/(20-t)=72787.8/3=24262.6m3/h(2)热通道内的风速v计算：v=V/A==0.541m/s(3)进风口截面风速计算：v’=V/WD=(69.2M为通道总长度)=4.87m/s根据招标文件中舒适度要求（即双层幕墙内表面温度与室内平均温度相差3度）此处（8.1m层高）进风口宽度取20mm，可以满足舒适要求；热通道内风速为0.754m/s。热通道的排风温度tp为：26oC；即热通道内排风进风温度差为：6oC。第五章结论一、双层幕墙热工性能结论根据国家规范《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)：“热工计算第39页共39页 附录八：全国建筑热工设计分区图”可知：北京属于寒冷地区，建筑热工设计以冬季保温为主、夏季隔热为辅。根据本工程的幕墙投标设计图纸和北京地区多年统计的室外气象参数，由本计算书的计算得幕墙使用的各参数如表二十：表二十同时考虑冬季保温与夏季隔热时的幕墙构造、热工参数热通道宽度：130mm冬季(室内温度20oC)进风口高度:20mm3.8米层高7.0米层高8.1米层高内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度23oC3oC0.35m/s23oC3oC0.507m/s23oC3oC0.541m/s夏季(室内温度26oC)3.8米层高7.0米层高8.1米层高内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度29oC3.0oC0.103m/s29oC3.0oC0.258m/s29oC3.0oC0.158m/s所以本工程双层幕墙的热通道宽度设计为130mm、进风口设计为20mm是合理的，既能够满足冬季保温的要求，也满足夏季隔热的基本要求！同理：当遮阳系数sc1=0时（无遮阳状态）见下表：热通道宽度：130mm冬季(室内温度20oC)进风口高度:20mm3.8米层高7.0米层高8.1米层高内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度23oC3oC0.35m/s23oC3oC0.507m/s23oC3oC0.541m/s夏季(室内温度26oC)3.8米层高7.0米层高8.1米层高热工计算第39页共39页 内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度29oC3.0oC0.204m/s29oC3.0oC0.33m/s29oC3.0oC0.316m/s所以本工程双层幕墙的热通道宽度设计为130mm、进风口设计为20mm是合理的，既能够满足冬季保温的要求，也满足夏季隔热的基本要求！同理：当遮阳系数sc1=0.32时（半遮阳状态）见下表：热通道宽度：130mm冬季(室内温度20oC)进风口高度:20mm3.8米层高7.0米层高8.1米层高内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度23oC3oC0.35m/s23oC3oC0.507m/s23oC3oC0.541m/s夏季(室内温度26oC)3.8米层高7.0米层高8.1米层高内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度内层玻璃内表面温度内层玻璃与室内空气的温差热通道内气流速度29oC3.0oC0.157m/s29oC3.0oC0.164m/s29oC3.0oC0.24m/s所以本工程双层幕墙的热通道宽度设计为130mm、进风口设计为20mm是合理的，既能够满足冬季保温的要求，也满足夏季隔热的基本要求！经分析本工程热通道宽度取为130mm，进风口高度取为20mm二、双层幕墙的舒适性优势人体感觉的舒适温度与外维护结构的内表面温度有关。因为从进风口进入内循环双层幕墙热通道的空气是室内空气，所以热通道内空气温度与室内空气温度基本相等。通过内循环双层幕墙热通道内的空气流动，夏季可以降低内层玻璃内表面的平均温度，热工计算第39页共39页 冬季可以提高内层玻璃内表面的平均温度；这样可以减小内层玻璃内表面的温度与室内空气温度的温差，大大提高了近墙人员的舒适度。单层幕墙通过空调作用虽然也能达到同样的室内温度，但是单层幕墙玻璃内表面的温度与室内空气温度的温差较大，近墙人员会有冬天太冷而夏天很热的感觉，其舒适度远不如双层幕墙。尤其可见，双层幕墙能营造出比单层幕墙更舒适的室内环境。热工计算第39页共39页