本文作者：馬 揚 楊仕超 楊華秋
1 概述
目前,
建筑節能已經成為全世界的共識,
建筑門窗、幕墻作為
圍護結構節能的薄弱環節,成為建筑中最受關注的重點。80年代以來,實驗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算來評價,這種局面已經不能滿足目前產品研發與實際工程的需要了。計算機模擬計算、評價
門窗幕墻節能性能,在歐美等國家早已經廣泛應用并得到社會的認可,并已經形成了較為完善的標準體系。我國歷經多年研究,國家行業標準《建筑
門窗玻璃幕墻熱工性能計算規程》 (JGJ/
T151-2008) (以下簡稱“JGJ/T151” )也終于在2009年5月頒布實施。現在歐盟、美國及我國等國家在玻璃光學熱工性能計算、框傳熱二維
有限元分析計算、門窗幕墻熱工計算等均已經有了完善的標準體系和軟件產品。
2 國外門窗幕墻熱工計算標準體系
幕墻、門窗熱工性能計算機模擬計算,在歐盟、美國、日本等已廣泛應用。目前國外主要有兩個標準體系:
(1) ISO(EN)標準體系;
(2)美國NFRC標準體系。
2.1 ISO(EN)標準體系
由于 ISO在建筑門窗幕墻熱工計算標準主要引用歐盟(EN)的
技術標準,所以本文將ISO和EN標準歸為一類。
ISO(EN)標準體系是一個較完整的體系,包含玻璃光學熱工、框熱工性能、門窗幕墻熱工計算等一系列方法標準,如表2.1所示。
3 我國門窗幕墻熱工計算標準體系
我國在研究、總結歐美國家相關技術標準的基礎之上,結合我國的工程標準,由廣東省建筑科學研究、中國建筑科學研究院等單位編制了國內首本門窗幕墻熱工性能—— 《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程》(JGJ/
T151-2009),并于2OO9年5月計1日算起標實準施。JGJ/T151對以下內容都給出了相應的計算方法:
(1)玻璃光學熱工性能計算;
(2)框傳熱計算(
線傳熱系數法);
(3)門窗幕墻熱工性能計算;
(4)
結露性能評價、計算;
(6)
遮陽系統計算;
(7)通風空氣間層傳熱計算;
(8)計算邊界條件。
4 國內外門窗幕墻熱工性能計算標準體系對比
我國JGJ/T151和美國NFRC標準體系在編制的過程中都參考和引用了ISO(EN)的計算方法,但由于各國工程實際情況等方面的不同,標準體系之間仍存在不少的差異,這些差異主要包括:
(1)計算邊界條件;
(2)玻璃光學熱工計算;
(3)框的傳熱計算;
(4)門窗幕墻熱工計算。
4.1 計算邊界條件
計算邊界條件主要取決于各地的氣候與氣象參數,是門窗幕墻熱工計算的基礎,對門窗幕墻熱工性能計算結果有巨大的影響,即使是同一款門窗幕墻產品,使用不同的計算邊界條件,都會得出不同的熱工性能,對于不同氣候區的建筑的作用也是完全不同,甚至相反的。
計算邊界條件包括兩類:標準計算邊界條件、工程實際計算邊界條件。設計或評價建筑門窗、玻璃幕墻定型產品的熱工性能時,應采用標準計算條件;在進行實際工程設計時,應根據相應的建筑設計或節能
設計標準來確定工程實際計算邊界條件。所以確定標準的計算邊界條件是門窗幕墻產品熱工性能設計的前提,各標準體系的標準計算邊界條件存在著較大的差別,如表4.1所示。
一般情況下,標準規定采用冬季條件計算門窗幕墻的
傳熱系數,采用夏季條件計算門窗幕墻的
遮陽系數。由表4,1可以發現:
(1)我國基本采用s0標準體系,定義的邊界條件與ISO標準基本一致,主要是冬、夏季室內溫度、夏季室外溫度、室內
對流換熱系數、
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
對流換熱系數采用美國
ASHRAE的相關規定。
(2)三個標準體系規定的室內空氣溫度差別不大,這主要是因為建筑室內的設計溫度一般比較接近。
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