建筑门窗幕墙热工计算标准体系的研究

中华人民共和国行业标准建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程Calculation Method for Thermal Performance of Windows, Doors and Glass Curtain-WallsJGJ/T XXX-2005（送审稿）2005年北京根据建设部建标［2004］66号文件“关于印发《二○○四年度工程建设城建、建工行业标准制订、修订计划》的通知”的要求，由广东省建筑科学研究院为主编单位，会同全国9个单位共同编制本规程。

在规程编制过程中，编制组对门窗、幕墙热工计算的国际标准和美国等发达国家标准进行了深入的研究，结合对我国相关标准进行的研究，采用国际标准中门窗热工计算的方法，吸收发达国家相关标准的成果，经认真分析和与相关标准协调，在广泛征求意见的基础上，通过反复讨论、修改和完善，最后召开全国性会议，邀请有关专家审查定稿。

本规程共分为10章和6个附录。

主要内容是：总则，术语、符号，整窗热工性能计算，建筑幕墙热工计算，抗结露计算，玻璃光学热工性能计算，框的传热计算等。

本规程为推荐性行业标准。

本规程由建设部负责管理，广东省建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。

本规程在执行和应用过程中如有需要修改或补充之处，请随时将有关意见和建议反馈给广东省建筑科学研究院（广州市先烈东路121号，邮政编码510500），以供今后修订时参考。

本标准主编单位、参编单位和主要起草人：主编单位：广东省建筑科学研究院参编单位：中国建筑科学研究院华南理工大学广州市建筑科学研究院深圳市建筑科学研究院清华大学建筑学院福建省建筑科学研究院深圳南玻工程玻璃有限公司秦皇岛耀华玻璃股份有限公司创奇技术公司主要起草人：杨仕超林海燕孟庆林任俊刘俊跃王馨刘忠伟黄夏东许武毅鲁大学刘军刘月莉马扬1 总则2 术语、符号2.1术语2.2符号3 整窗热工性能计算3.1 一般规定3.2 整窗的几何描述3.3 整窗的传热系数计算3.4 整窗的遮阳系数计算3.5 整窗的可见光透射比计算4 建筑幕墙热工计算4.1 一般规定4.2 幕墙的几何描述4.3 幕墙的传热系数计算4.4 幕墙的遮阳系数计算4.5 幕墙的可见光透射比计算5 抗结露计算5.1 一般规定5.2 露点温度的计算5.3 结露的计算与评价6 玻璃光学热工性能计算6.1 单层玻璃的光学热工性能计算6.2 多层玻璃的光学热工性能计算6.3 玻璃气体间层的热传递6.4 玻璃系统的热工参数计算7 框的传热计算7.1框的传热系数及框与面板接缝的附加线传热系数7.2传热控制方程7.3玻璃空气间层的传热7.4封闭空腔的传热7.5敞口的空腔、槽的传热7.6 框的太阳能总透射比计算8 遮阳系统计算8.1 一般规定8.2 光学性能8.3 遮阳百页的光学性能计算8.4 遮阳帘与门窗或幕墙系统组合的简化计算8.3遮阳帘与门窗或幕墙系统组合的详细计算9 通风空气间层的传热计算9.1 热平衡方程9.2 通风空气间层的温度分布9.3 通风空气间层的气流速度10 计算边界条件10.1 计算环境边界条件10.2 对流换热计算10.3 长波辐射换热10.4 综合对流和辐射换热附录A 常用材料的导热系数（λ）附录B 气体热物理性能附录C 表明发射率的确定附录D 太阳标准光谱、人眼视见函数、标准光源附录E 常用窗框的传热系数（推荐）附录F 典型窗户的传热系数1 总则1.0.1为在建筑门窗、玻璃幕墙工程中贯彻执行国家的建筑节能政策，使门窗、玻璃幕墙工程的节能设计和产品设计做到技术先进、经济合理，方便进行门窗、玻璃幕墙产品的节能性能评价，制定本规程。

建筑门窗幕墙热工计算标准体系的研究摘要：对目前建筑行业门窗和幕墙在热工节能体系方面进行了分析研究，并且将国内外的计算体系进行了比对，重点阐释了国内标准体系中各项参数的确定及其对结果的影响。

关键词：传热系数；遮阳系数；热工性能；NFRC；ISO从20世纪80年代初，我国建筑节能工作逐步开始了，从最30%的节能目标，到50%，直到现在的70%，但是建筑门窗、幕墙仍是目前建筑维护结构节能的薄弱环节，一直是建筑中最受关注的重点。

我国幅员辽阔，南北方、东西部地区气候差异很大，在确定建筑门窗和幕墙热工性能指标时，必须从地区的气候条件等因素，科学合理，切合实际地确定窗和幕墙的热工技术参数。

从最初的实验室测试，到简单的计算，已经满足不了目前实际工程的需要。

而在发达国家，计算机模拟计算评价门窗幕墙节能性能，已经形成了较为完善的标准体系。

我国近年来也颁布了相关行业标准，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有了完善的标准体系。

在欧美等国家，幕墙门窗热工性能计算机模拟计算已经广泛应用。

目前国外主要有两个标准体系，ISO(EN)标准体系和美国的NFRC标准体系。

我国在研究总结发达国家相关技术标准的基础上，结合我国的实际情况，2009年实施颁布了《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》（JGJ/T151-2008），针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、框传热系数；3、门窗幕墙热工性能计算；4、结露性能评价计算；5、遮阳系统计算；6、通风空气间层传热计算；7、计算边界条件。

一、国内外门窗幕墙热工性能计算标准体系对比1、计算边界条件计算边界条件主要取决于不同地区气象与气候参数，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影响。

确定计算的边界条件是计算的前提，是热工性能设计的前提。

目前在国内外，存在着以下几种典型的边界条件：1）ISO(EN)标准体系冬季计算边界条件：室内空气温度Tin=20℃室外空气温度Tout=0℃室内对流换热系数hin=3.6/（m2·K）室外对流换热系数hout=20/（m2·K）太阳辐射照度I=300W/m2夏季计算边界条件：室内空气温度Tin=25℃室外空气温度Tout=30℃室内对流换热系数hin=2.5/（m2·K）室外对流换热系数hout=8/（m2·K）太阳辐射照度I=500W/m22）NFRC标准体系冬季计算边界条件：室内空气温度Tin=21℃室外空气温度Tout=-18℃室外对流换热系数hout=26/（m2·K）太阳辐射照度I=0W/m2夏季计算边界条件：室内空气温度Tin=24℃室外空气温度Tout=32℃室外对流换热系数hout=15/（m2·K）太阳辐射照度I=783W/m23）我国标准体系JGJ/T151冬季计算边界条件：室内空气温度Tin=20℃室外空气温度Tout=-20℃室内对流换热系数hin=3.6/（m2·K）室外对流换热系数hout=16/（m2·K）太阳辐射照度I=300W/m2夏季计算边界条件：室内空气温度Tin=25℃室外空气温度Tout=30℃室内对流换热系数hin=2.5/（m2·K）室外对流换热系数hout=16/（m2·K）太阳辐射照度I=500W/m2由此可知，我国定义的边界条件主要采用ISO标准，与其基本一致，主要室内外温度及对流换热系数和太阳辐射照度都一致。

《建筑门窗幕墙热工计算规程》JGJ/T 151—2008修订对照表（方框部分为删除内容，下划线部分为增加内容）s in outhh + 璃室内表面室外表面s inouth h +内表面换外表面换7.1.2 计算框的传热系数U f 时应符合下列规定：1 框的传热系数U f 应在计算窗或幕墙的某一框截面的二维热传导的基础上获得；2 在框的计算截面中，应用一块导热系数 λ=0.03［W/(m K)］的板材替代实际的玻璃（或其他镶嵌板），板材的厚度等于所替代面板的厚度，嵌入框的深度按照实际尺寸，可见部分的板材宽度b p 不应小于200mm （图7.1.2）；图7.1.2 框传热系数计算模型示意图3 在室内外计算条件下，用二维热传导计算软件计算流过图示截面的热流q w ，并应按下式整理：()pf out n,in n,p p f fW )(b b T T b U b Uq +-⋅⋅+⋅=（7.1.2-1）fpp D 2f f b b U L U ⋅-=（7.1.2-2）()outn,in n,p f W D2f T T b b q L -+=（7.1.2-3） 式中 U f ——框的传热系数[Ｗ/(m 2 K)]； 7.1.2 计算框的传热系数U f 时应符合下列规定：1 框的传热系数U f 应在计算窗或幕墙的某一框截面的二维热传导的基础上获得；2 在框的计算截面中，应用一块导热系数 λ=0.03［W/(m K)］的板材替代实际的玻璃（或其他镶嵌板），板材的厚度等于所替代面板的厚度，嵌入框的深度按照实际尺寸，可见部分的板材宽度b p 不应小于200mm （图7.1.2）；图7.1.2 框传热系数计算模型示意图3 在室内外计算条件下，用二维热传导计算软件计算流过图示截面的热流q w ，并应按下式整理：()pf out n,in n,p p f fW )(b b T T b U b Uq +-⋅⋅+⋅=（7.1.2-1）fpp D2f f b b U L U ⋅-=（7.1.2-2）()outn,in n,p f W D2f T T b b q L -+=（7.1.2-3）式中：U f ——框的传热系数[Ｗ/(m 2 K)]；7.1.3 框与面板接缝传热系数计算模型示意图2 用二维热传导计算程序，计算在室内外标准条件下流过图示截面的热流qψ，qψ应按下式整理：()对值大于水平表面之间的温度差的绝对值，7.4.9 转换后空腔的热流方向应由空腔的垂直和水平表面之间温差来确定（图7.4.9），并应符合下列规定：1如果空腔垂直表面之间温度差的绝对值大于水平表面之间温度差的绝对值，即rt lf tp boT T T T-≥-时，热流方向是水平的；2如果空腔水平表面之间温度差的绝对值大于垂直表面之间温度差的绝对值时，热流方向应按下列规定确定：1）空腔顶部水平表面温度小于空腔底部水平表面温度，即rt lf tp boT T T T-<-，tp boT T<时，热流方向为向上；2）空腔顶部水平表面温度大于空腔底部水平表面温度，即rt lf tp boT T T T-<-，tp boT T>时，热流方向为向下。

玻璃幕墙热工计算1.热传导计算热传导是热在固体中传递的过程，它的计算主要涉及材料的导热系数和厚度。

玻璃幕墙由多层不同材料组成，每一层都有不同的导热系数，因此需要按照不同材料的导热系数和厚度进行计算。

对于多层结构，可以使用串联热阻的方法进行计算。

热传导计算的结果可以用来评估材料的保温性能和热损失情况。

2.热辐射计算热辐射是由物体表面辐射出的热能，它对建筑外墙的热传递有重要影响。

玻璃幕墙主要由透明玻璃组成，其表面也会辐射出热能。

热辐射的计算需要考虑玻璃和空气之间的辐射传热系数，以及温度差异。

辐射传热系数是表征物体表面辐射能力的参数，可以根据玻璃的物理特性和温度差异进行估算。

热辐射计算的结果可以用来评估玻璃幕墙的隔热性能和热损失情况。

3.对流传热计算对流传热是通过流体介质传递热量的过程，对于玻璃幕墙来说，主要是空气对流的效应。

对流传热的计算需要考虑空气的流速、温度差异和表面的导热系数。

空气对流的计算可以采用一维或三维的模型，具体取决于具体的工程要求和复杂度。

对流传热计算的结果可以用来评估建筑外墙的通风性能和热损失情况。

4.整体热工计算在完成以上三个步骤的计算后，可以将热传导、热辐射和对流传热的结果进行整合，进行整体热工计算。

整体热工计算的目的是评估玻璃幕墙的综合隔热性能和热损失情况。

根据计算结果，可以进行相应的优化设计，以提高建筑外墙的节能性和舒适性。

总结：玻璃幕墙热工计算是一个复杂且综合的过程，涉及热传导、热辐射和对流传热等多个方面。

在实际工程中，需要综合考虑材料的导热特性、热辐射系数、空气流速和温度差异等因素，进行合理的计算和优化设计。

通过科学的热工计算，可以提高玻璃幕墙的节能性和舒适性，满足人们对于建筑环境质量的要求。

门窗幕墙热工性能指标计算理体系建立当前，我国的建筑节能受到前所未有的重视，相关的建筑节能设计标准陆续出台。

在这种形势下，《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》的编制任务也由建设部下达。

这本标准主要的内容是计算门窗和玻璃幕墙的热工性能。

包括传热系数、遮阳系数、可见光透射比和结露性能。

国际ISO系列标准有关门窗热工性能详细计算的标准是正在制定中的ISO15099。

早前已经制定了计算门窗传热系数的ISO10077-1和ISO10077-2。

美国和欧洲也制定了相关的标准。

为了尽量与国际标准相协调，并与我国的有关标准不发生大的冲突，适合我国的有关节能计算，我国制定门窗幕墙的热工性能计算将主要参照ISO的系列标准。

本文介绍我国正在制定的《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》建立的热工理论计算体系。

1我国建筑节能标准对门窗幕墙热工性能的要求1.1《公共建筑节能设计标准》对围护结构的节能要求随着我国建筑节能标准的制定，对建筑围护结构节能的要求更加明确了。

2005年发布的国家标准《公共建筑节能设计标准》对围护结构有着明确的要求。

在这本标准中，根据建筑所处城市的建筑气候分区，围护结构的热工性能应分别符合下列各表的规定。

表1.1-1严寒地区A区围护结构传热系数限值表1.1-2严寒地区B区围护结构传热系数限值表1.1-3寒冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值表1.1-4夏热冬冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值表1.1-5夏热冬暖地区围护结构传热系数和遮阳系数限值从以上这些表中可以看到，对外窗(或玻璃幕墙)节能要求包括了传热系数和遮阳系数。

1.2有关节能标准对门窗保温的要求在建筑保温节能标准方面，现在已经发布的标准有：《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》JGJ26-95《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001《旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准》GB50189-93《民用建筑热工设计规范》GB50176-93在《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》JGJ26-95中，窗的传热系数有如下规定：伊春、海拉尔等严寒地区城市：2.00 W/m2.K；吉林、长春、乌鲁木齐、哈尔滨等严寒地区城市：2.50 W/m2.K；张家口、沈阳、呼和浩特等严寒地区城市：3.00 W/m2.K；郑州、洛阳、徐州、西安、石家庄、北京、天津、兰州、太原、唐山这些寒冷地区城市：4.00 W/m2.K。

建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程
1前言
建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程是一种按照国家标准进行热工计算的
技术规程，也叫热工计算规范，是对建筑门窗玻璃幕墙热工计算的一种指导。

它的内容包括计算建筑物的结构在外界力条件和内部温度差异的影响
下的变形，由此估算出构件的热应力，分析构件的热稳定性，并对使用寿
命进行估计。

在实践中，热工计算规程对于建筑内外温度、室外空气状态、建筑抗风性能、结构构件的性能及外墙不同保温材料成本的比较都起着重
要作用，进而对建筑节能提出了新的要求。

2计算方法
2.1介质特性的计算
介质特性计算是热工计算的基础，它确定了建筑热工系统及部件热焓
变等重要参数。

在建筑物内外部件的热工计算中，介质一般指空气、水、
汽水等，介质的物理性质可用其温度和比容的关系、压力温度比容的关系、焓温图及热焓图等。

主要的计算方法有压力温度比容法、温度比容法、密
度法等。

2.2热传导计算
热传导是热场中的基本过程，它控制着建筑物及其部件的热工稳定性。

在计算建筑物及其部件的热工特性时，通常需要计算其温度场、热流量以
及传热系数的大小。

建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程一、计算参数的确定1.建筑的热工特性：包括建筑的热传导系数、热容量和热辐射系数等。

这些参数可以通过测量建筑材料的物性参数和建筑构件的尺寸、构造等确定。

2.气候条件：包括室外气温、相对湿度、风速等。

这些参数可以通过气象数据、现场观测或者模拟计算等方式获得。

3.太阳辐射：包括太阳辐射的直射和散射成分。

这些参数可以通过太阳辐射计测量或者根据气象数据和建筑朝向等计算得到。

4.室内外温度差：室内外温度差是建筑门窗玻璃幕墙的热传输的重要参数。

它可以根据设计要求和规范的要求进行确定。

二、热传输计算方法的选择在进行建筑门窗玻璃幕墙的热传输计算时，可以采用多种方法，包括热传导计算、热对流计算和太阳辐射计算等。

根据具体情况选择合适的计算方法，以确保计算结果的准确性和可靠性。

1.热传导计算：热传导计算是指根据建筑材料的传热特性和构件的几何形状，计算热传导的传热量。

这种计算方法适用于建筑墙体和屋顶的热传输分析。

2.热对流计算：热对流计算是指根据建筑门窗玻璃幕墙的布局和通风特性，计算热对流的传热量。

这种计算方法适用于室内外温差较大的边界条件。

3.太阳辐射计算：太阳辐射计算是指根据太阳辐射的强度和建筑门窗玻璃幕墙的太阳辐射透过率，计算太阳辐射的传热量。

这种计算方法适用于建筑门窗玻璃幕墙的太阳能利用分析。

三、评估热工性能和节能性能通过进行建筑门窗玻璃幕墙的热工计算，可以评估其热工性能和节能性能，并确定合理的节能措施。

热工性能评估主要包括热传输系数、热阻、热容和热辐射系数等的计算和分析。

节能性能评估主要包括节能效果、能源消耗和温室气体排放等的评估和分析。

在进行热工性能和节能性能评估时，需要考虑建筑门窗玻璃幕墙的设计要求和规范的要求，并结合实际情况进行综合分析。

评估结果将为提供合理的节能措施和改进建议提供依据，以提高建筑门窗玻璃幕墙的热工性能和节能性能。

综上所述，建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程是评估建筑门窗玻璃幕墙热工性能和节能性能的重要工作。

建筑门窗幕墙热工计算及分析系统
功能如下：
*①框的K值计算：可适用于塑料框、普通铝合金框、穿条式隔热铝合金框、浇注式隔热铝合金框、木框等。

玻璃的K值计算：包括单层玻璃、中空玻璃（双层、三层和四层）、夹胶玻璃、中空夹胶玻璃的K值计算。

线传热系数的分析与选择：框与玻璃镶嵌处的线传热系数分析与选择。

②各类门窗、幕墙综合传热系数（整体K值）计算：在计算或分析出框的K值、玻璃（或各类不透明板）的K值和框与玻璃镶嵌处的线传热系数的基础上，进行加权平均，从而计算出门窗和幕墙的综合传热系数，即整体K值。

③窗框与玻璃镶嵌处的线传热系数计算。

④各类门窗的整窗K值计算：用以上计算出的窗框K值、玻璃K值以及窗框与玻璃镶嵌处的线传热系数，进行加权平均，从而计算出整窗的传热系数，即整窗K值。

⑤遮阳系数计算：包括窗框遮阳系数、玻璃遮阳系数、外部遮阳系数的计算，以及门窗整窗遮阳系数的计算。

⑥在建筑幕墙热工计算及分析中，增加了对不透明板幕墙的K值计算。

⑦门窗的可见光透射比计算。

⑧玻璃及门窗和幕墙框的结露性能计算。

⑨更新了软件中的规范和依据，对所引用的计算依据进行了更新和重新排版，并对引用的规范中的公式标明了出处，主要参考JGJ/T 151-2008和JGJ 113-2009。

*⑩可见光透射比、非透明幕墙遮阳系数的评价值可在软件计算之初进行输入，作为最后计算结果的参考标准；在计算书中针对多处计算内容，进行了计算步骤和代入参数的过程丰富。

第三章建筑门窗玻璃幕墙热工计算一、整樘窗热工性能计算窗由多个部分组成，窗框、玻璃（或其它面板）等部分的光学性能和传热特性各不一样，在计算整窗的传热系数、遮阳系数以及可见光透射比时，应采用各部分的相应数值按面积进行加权平均计算。

窗玻璃(或者其它镶嵌板)边缘与窗框的组合传热效应所产生的附加传热以附加线传热系数（ψ）表达，简称“线传热系数”，应按照本章“框的传热计算”进行计算。

窗框的传热系数、太阳能总透射比按照本章“框的传热计算”进行计算。

窗玻璃的传热系数、太阳能总透射比、可见光透射比按照本章“玻璃光学热工性能计算”进行计算。

（一）整樘窗几何描述整樘窗应根据框截面的不同对窗框进行分类，每个不同类型窗框截面均应计算框传热系数、线传热系数。

不同类型窗框相交部分的传热系数可采用邻近框中较高的传热系数代替。

1、窗面积划分窗在进行热工计算时应按图3-1进行面积划分：（1）窗框的投影面积A f：从室内、外两侧分别投影，得到的可视框投影面积中的较大值，简称“窗框面积”；（2）玻璃的投影面积A g（或其它镶嵌板的投影面积A p）：指从室内、外侧可见玻璃（或其它镶嵌板）边缘围合面积的较小值，简称“玻璃面积”；（3）整樘窗的总投影面积A t：窗框面积A f与窗玻璃面积A g（或其它镶嵌板的面积A p）之和，简称“窗面积”。

2、窗玻璃区域周长划分玻璃和框结合处的线传热系数对应的边缘长度l ψ应为框与玻璃室内、外接缝长度的较大值，见图3-2所示。

（二）整樘窗传热系数计算整樘窗的传热系数U t 采用下式计算：（3-1）式中：U t ——整樘窗的传热系数［W/(m 2·K)］； A g ——窗玻璃（或者其它镶嵌板）面积（m 2）；A f ——窗框面积（m 2）；A t ——整樘窗面积（m 2）；l ψ——玻璃区域（或者其它镶嵌板区域）的边缘长度（m ）；U g ——窗玻璃（或者其它镶嵌板）的传热系数［W/(m 2·K)］，按本章“玻璃光学热工性能计算”计算；U f ——窗框的传热系数［W/(m 2·K)］，按本章“框的传热计算”计算；ψ——窗框和窗玻璃（或者其它镶嵌板）之间的线传热系数［W/(m 2·K )］，按本章“框玻璃图3-2 窗玻璃区域周长示图的传热计算”计算。