本文作者：马 扬 杨仕超 杨华秋
1 概述
目前,
建筑节能已经成为全世界的共识,
建筑门窗、幕墙作为
围护结构节能的薄弱环节,成为建筑中最受关注的重点。80年代以来,实验室测试为我国获取建筑
门窗热工性能的主要手段,而幕墙则一直采用简单的计算来评价,这种局面已经不能满足目前产品研发与实际工程的需要了。计算机模拟计算、评价
门窗幕墙节能性能,在欧美等国家早已经广泛应用并得到社会的认可,并已经形成了较为完善的标准体系。我国历经多年研究,国家行业标准《建筑
门窗玻璃幕墙热工性能计算规程》 (JGJ/
T151-2008) (以下简称“JGJ/T151” )也终于在2009年5月颁布实施。现在欧盟、美国及我国等国家在玻璃光学热工性能计算、框传热二维
有限元分析计算、门窗幕墙热工计算等均已经有了完善的标准体系和软件产品。
2 国外门窗幕墙热工计算标准体系
幕墙、门窗热工性能计算机模拟计算,在欧盟、美国、日本等已广泛应用。目前国外主要有两个标准体系:
(1) ISO(EN)标准体系;
(2)美国NFRC标准体系。
2.1 ISO(EN)标准体系
由于 ISO在建筑门窗幕墙热工计算标准主要引用欧盟(EN)的
技术标准,所以本文将ISO和EN标准归为一类。
ISO(EN)标准体系是一个较完整的体系,包含玻璃光学热工、框热工性能、门窗幕墙热工计算等一系列方法标准,如表2.1所示。
3 我国门窗幕墙热工计算标准体系
我国在研究、总结欧美国家相关技术标准的基础之上,结合我国的工程标准,由广东省建筑科学研究、中国建筑科学研究院等单位编制了国内首本门窗幕墙热工性能—— 《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》(JGJ/
T151-2009),并于2OO9年5月计1日算起标实准施。JGJ/T151对以下内容都给出了相应的计算方法:
(1)玻璃光学热工性能计算;
(2)框传热计算(
线传热系数法);
(3)门窗幕墙热工性能计算;
(4)
结露性能评价、计算;
(6)
遮阳系统计算;
(7)通风空气间层传热计算;
(8)计算边界条件。
4 国内外门窗幕墙热工性能计算标准体系对比
我国JGJ/T151和美国NFRC标准体系在编制的过程中都参考和引用了ISO(EN)的计算方法,但由于各国工程实际情况等方面的不同,标准体系之间仍存在不少的差异,这些差异主要包括:
(1)计算边界条件;
(2)玻璃光学热工计算;
(3)框的传热计算;
(4)门窗幕墙热工计算。
4.1 计算边界条件
计算边界条件主要取决于各地的气候与气象参数,是门窗幕墙热工计算的基础,对门窗幕墙热工性能计算结果有巨大的影响,即使是同一款门窗幕墙产品,使用不同的计算边界条件,都会得出不同的热工性能,对于不同气候区的建筑的作用也是完全不同,甚至相反的。
计算边界条件包括两类:标准计算边界条件、工程实际计算边界条件。设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工性能时,应采用标准计算条件;在进行实际工程设计时,应根据相应的建筑设计或节能
设计标准来确定工程实际计算边界条件。所以确定标准的计算边界条件是门窗幕墙产品热工性能设计的前提,各标准体系的标准计算边界条件存在着较大的差别,如表4.1所示。
一般情况下,标准规定采用冬季条件计算门窗幕墙的
传热系数,采用夏季条件计算门窗幕墙的
遮阳系数。由表4,1可以发现:
(1)我国基本采用s0标准体系,定义的边界条件与ISO标准基本一致,主要是冬、夏季室内温度、夏季室外温度、室内
对流换热系数、
太阳辐射照度全部一样,但美国NFRC体系存在差异,特别是室内
对流换热系数采用美国
ASHRAE的相关规定。
(2)三个标准体系规定的室内空气温度差别不大,这主要是因为建筑室内的设计温度一般比较接近。
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