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摘要：深入理解現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 151-2008規(guī)范中關(guān)于幕墻熱工計(jì)算的原理，通過(guò)行業(yè)內(nèi)通用的熱工計(jì)算軟件WINDOW、THERM進(jìn)行熱工分析，闡述國(guó)標(biāo)與美標(biāo)計(jì)算方法的關(guān)系及差異。本文旨在輔助設(shè)計(jì)師在熱工計(jì)算過(guò)程中加深對(duì)規(guī)范的理解，通過(guò)計(jì)算步驟的推演，對(duì)實(shí)際操作提供指引。
關(guān)鍵詞：熱工計(jì)算;WINDOW;THERM;國(guó)標(biāo);美標(biāo)
建筑節(jié)能技術(shù)的重心之一是控制建筑墻體、玻璃幕墻(窗)、屋面的保溫隔熱指標(biāo)，通過(guò)材料選用、系統(tǒng)和構(gòu)造設(shè)計(jì)、避免冷橋結(jié)露，實(shí)現(xiàn)建筑的低能耗。
目前國(guó)外對(duì)幕墻、門窗的熱工分析方法主要有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系：ISO(EN)標(biāo)準(zhǔn)體系和美國(guó)NFRC標(biāo)準(zhǔn)體系。由于ISO在建筑門窗（詞條“建筑門窗”由行業(yè)大百科提供）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，NFRC根據(jù)ISO和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)編制了相應(yīng)的門窗熱工標(biāo)準(zhǔn)體系，即NFRC標(biāo)準(zhǔn)體系。
我國(guó)在歐美國(guó)家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，于2009年頒布了《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》(JGJ/T151-2008)，于2009年5月計(jì)1日起實(shí)施。
我國(guó)JGJ/T151和美國(guó)NFRC標(biāo)準(zhǔn)體系在編制的過(guò)程中都參考和引用了ISO(EN)的計(jì)算方法，但兩個(gè)體系存在一定的差異。本文主要闡述幕墻熱工計(jì)算中，美標(biāo)與國(guó)標(biāo)關(guān)于傳熱系數(shù)的計(jì)算思路和國(guó)標(biāo)規(guī)定的計(jì)算方法。
1 美國(guó)NFRC體系與國(guó)標(biāo)體系計(jì)算傳熱系數(shù)的計(jì)算原理和方法的比較
對(duì)美標(biāo)的計(jì)算原理和方法的理解：由窗框、玻璃邊緣(63.5mm范圍內(nèi))及玻璃中心位置傳遞的熱流量總和，進(jìn)行對(duì)整個(gè)窗面積的加權(quán)平均，所得到的就是整樘窗的傳熱系數(shù)。
1.2 國(guó)標(biāo)傳熱系數(shù)的計(jì)算原理和方法：
國(guó)標(biāo)的計(jì)算原理和方法的理解：由窗框傳熱(框投影面積)、玻璃與框連接位置傳熱(線傳熱)及玻璃傳熱(玻璃投影面積)的熱流量總和，進(jìn)行對(duì)整個(gè)窗面積的加權(quán)平均，所得到的就是整樘窗的傳熱系數(shù)。
2 國(guó)標(biāo)體系與美國(guó)NFRC體系計(jì)算傳熱系數(shù)的計(jì)算實(shí)例演示
注：一副幕墻框傳熱系數(shù)的面積取框的一半寬度計(jì)算。
2.1 國(guó)標(biāo)體系計(jì)算方法建模計(jì)算
2.1.1 WINDOW進(jìn)行中空玻璃傳熱系數(shù)計(jì)算
1) WINDOW進(jìn)行首選項(xiàng)設(shè)置;
2) WINDOW進(jìn)行環(huán)境邊界條件設(shè)置;
根據(jù)《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》(JGJ/T151-2008)，傳熱系數(shù)計(jì)算應(yīng)采用冬季標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)條件;遮陽(yáng)系數(shù)、太陽(yáng)光總透射比計(jì)算應(yīng)采用夏季標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)條件。
設(shè)置WINDOW環(huán)境條件;
玻璃傳熱系數(shù)Ug=1.495 W/(㎡·K)
2.1.2 THERM進(jìn)行立柱框傳熱系數(shù)及線傳熱系數(shù)計(jì)算
1) THERM進(jìn)行首選項(xiàng)設(shè)置;
2) THERM進(jìn)行環(huán)境邊界條件設(shè)置;
3) THERM進(jìn)行幕墻立柱建模計(jì)算;
a. 計(jì)算框傳熱系數(shù)
第一步將玻璃面板（詞條“玻璃面板”由行業(yè)大百科提供）轉(zhuǎn)換為導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.03 W/(m·K)替代面板(JGJ/T151-2008 7.1.2-2)
替代面板條件下，整個(gè)截面的熱流為73.658 W/㎡;
第二步建導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.03 W/(m·K)替代面板模型進(jìn)行計(jì)算
替代面板的傳熱系數(shù)為1.033 W/(㎡·K);
第三步根據(jù)GJ/T151-2008 7.1.2-3規(guī)定，計(jì)算框的傳熱系數(shù)：
在實(shí)際項(xiàng)目中，經(jīng)常有計(jì)算人員將框與替代面板單獨(dú)定義名稱，直接讀取框的數(shù)值，如下：
雖然結(jié)果與上述計(jì)算結(jié)果相近，但沒(méi)有理論支撐。
b. 計(jì)算線傳熱系數(shù)
第一步建實(shí)際模型進(jìn)行計(jì)算
2.2 美國(guó)NFRC體系傳熱系數(shù)的計(jì)算方法
2.2.1 利用WINDOW進(jìn)行中空玻璃傳熱系數(shù)計(jì)算(步驟同國(guó)標(biāo)，環(huán)境邊界條件選擇NFRC 100)
玻璃傳熱系數(shù)Ug=1.484 W/(㎡·K)
2.2.2 THERM進(jìn)行立柱、橫梁框傳熱系數(shù)及邊緣傳熱系數(shù)計(jì)算(環(huán)境邊界條件選擇 NFRC 100)
立柱的框傳熱系數(shù)和邊緣傳熱系數(shù)(邊緣寬度為63.5mm)：
橫梁的框傳熱系數(shù)和邊緣傳熱系數(shù)(邊緣寬度為63.5mm)：
2.2.3 WINDOW進(jìn)行整幅幕墻傳熱系數(shù)計(jì)算
THERM計(jì)算整幅幕墻傳熱系數(shù)為2.148W/(㎡·K)
以上是采用國(guó)標(biāo)體系和美標(biāo)NFRC體系進(jìn)行幕墻(窗)傳熱系數(shù)的計(jì)算，兩種計(jì)算方法的區(qū)別在于國(guó)標(biāo)的需要計(jì)算線傳熱系數(shù)和美標(biāo)需要計(jì)算邊緣傳熱系數(shù)。但追根溯源，都基于玻璃在嵌入幕墻(窗)框的位置會(huì)受到框的因素的影響，兩種方法都力求通過(guò)計(jì)算反映出真實(shí)的情況。作為設(shè)計(jì)人員，可在學(xué)習(xí)計(jì)算方法的同時(shí)，深刻理解規(guī)范的內(nèi)容，不僅有利于對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析，亦對(duì)優(yōu)化節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)有所幫助。
參考文獻(xiàn)：
[1] 《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》JGJ/T 151-2008.
[2]馬揚(yáng)，楊士超，楊華秋.中外建筑門窗幕墻熱工計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)體系.
[3]THERM 6.3 / WINDOW 6.3 NFRC Simulation Manual
作者單位：北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司
