本文作者：馬 揚(yáng) 楊仕超 楊華秋
1 概述
目前,
建筑節(jié)能已經(jīng)成為全世界的共識,
建筑門窗、幕墻作為
圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的薄弱環(huán)節(jié),成為建筑中最受關(guān)注的重點(diǎn)。80年代以來,實(shí)驗(yàn)室測試為我國獲取建筑
門窗熱工性能的主要手段,而幕墻則一直采用簡單的計(jì)算來評價(jià),這種局面已經(jīng)不能滿足目前產(chǎn)品研發(fā)與實(shí)際工程的需要了。計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算、評價(jià)
門窗幕墻節(jié)能性能,在歐美等國家早已經(jīng)廣泛應(yīng)用并得到社會(huì)的認(rèn)可,并已經(jīng)形成了較為完善的標(biāo)準(zhǔn)體系。我國歷經(jīng)多年研究,國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑
門窗玻璃幕墻熱工性能計(jì)算規(guī)程》 (JGJ/
T151-2008) (以下簡稱“JGJ/T151” )也終于在2009年5月頒布實(shí)施。現(xiàn)在歐盟、美國及我國等國家在玻璃光學(xué)熱工性能計(jì)算、框傳熱二維
有限元分析計(jì)算、門窗幕墻熱工計(jì)算等均已經(jīng)有了完善的標(biāo)準(zhǔn)體系和軟件產(chǎn)品。
2 國外門窗幕墻熱工計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)體系
幕墻、門窗熱工性能計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算,在歐盟、美國、日本等已廣泛應(yīng)用。目前國外主要有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系:
(1) ISO(EN)標(biāo)準(zhǔn)體系;
(2)美國NFRC標(biāo)準(zhǔn)體系。
2.1 ISO(EN)標(biāo)準(zhǔn)體系
由于 ISO在建筑門窗幕墻熱工計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)主要引用歐盟(EN)的
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),所以本文將ISO和EN標(biāo)準(zhǔn)歸為一類。
ISO(EN)標(biāo)準(zhǔn)體系是一個(gè)較完整的體系,包含玻璃光學(xué)熱工、框熱工性能、門窗幕墻熱工計(jì)算等一系列方法標(biāo)準(zhǔn),如表2.1所示。
3 我國門窗幕墻熱工計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)體系
我國在研究、總結(jié)歐美國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上,結(jié)合我國的工程標(biāo)準(zhǔn),由廣東省建筑科學(xué)研究、中國建筑科學(xué)研究院等單位編制了國內(nèi)首本門窗幕墻熱工性能—— 《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》(JGJ/
T151-2009),并于2OO9年5月計(jì)1日算起標(biāo)實(shí)準(zhǔn)施。JGJ/T151對以下內(nèi)容都給出了相應(yīng)的計(jì)算方法:
(1)玻璃光學(xué)熱工性能計(jì)算;
(2)框傳熱計(jì)算(
線傳熱系數(shù)法);
(3)門窗幕墻熱工性能計(jì)算;
(4)
結(jié)露性能評價(jià)、計(jì)算;
(6)
遮陽系統(tǒng)計(jì)算;
(7)通風(fēng)空氣間層傳熱計(jì)算;
(8)計(jì)算邊界條件。
4 國內(nèi)外門窗幕墻熱工性能計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)體系對比
我國JGJ/T151和美國NFRC標(biāo)準(zhǔn)體系在編制的過程中都參考和引用了ISO(EN)的計(jì)算方法,但由于各國工程實(shí)際情況等方面的不同,標(biāo)準(zhǔn)體系之間仍存在不少的差異,這些差異主要包括:
(1)計(jì)算邊界條件;
(2)玻璃光學(xué)熱工計(jì)算;
(3)框的傳熱計(jì)算;
(4)門窗幕墻熱工計(jì)算。
4.1 計(jì)算邊界條件
計(jì)算邊界條件主要取決于各地的氣候與氣象參數(shù),是門窗幕墻熱工計(jì)算的基礎(chǔ),對門窗幕墻熱工性能計(jì)算結(jié)果有巨大的影響,即使是同一款門窗幕墻產(chǎn)品,使用不同的計(jì)算邊界條件,都會(huì)得出不同的熱工性能,對于不同氣候區(qū)的建筑的作用也是完全不同,甚至相反的。
計(jì)算邊界條件包括兩類:標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算邊界條件、工程實(shí)際計(jì)算邊界條件。設(shè)計(jì)或評價(jià)建筑門窗、玻璃幕墻定型產(chǎn)品的熱工性能時(shí),應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算條件;在進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)或節(jié)能
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來確定工程實(shí)際計(jì)算邊界條件。所以確定標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算邊界條件是門窗幕墻產(chǎn)品熱工性能設(shè)計(jì)的前提,各標(biāo)準(zhǔn)體系的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算邊界條件存在著較大的差別,如表4.1所示。
一般情況下,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用冬季條件計(jì)算門窗幕墻的
傳熱系數(shù),采用夏季條件計(jì)算門窗幕墻的
遮陽系數(shù)。由表4,1可以發(fā)現(xiàn):
(1)我國基本采用s0標(biāo)準(zhǔn)體系,定義的邊界條件與ISO標(biāo)準(zhǔn)基本一致,主要是冬、夏季室內(nèi)溫度、夏季室外溫度、室內(nèi)
對流換熱系數(shù)、
太陽輻射照度全部一樣,但美國NFRC體系存在差異,特別是室內(nèi)
對流換熱系數(shù)采用美國
ASHRAE的相關(guān)規(guī)定。
(2)三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)定的室內(nèi)空氣溫度差別不大,這主要是因?yàn)榻ㄖ覂?nèi)的設(shè)計(jì)溫度一般比較接近。
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