主动式双层幕墙热工计算

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1、主动式双层幕墙热工计算主动式双层幕墙热工计算来源:北京江河幕墙装饰工程有限公司 作者:* 日期:2012-11-21第一章、设计说明第一章、设计说明一、计算说明一、计算说明本工程位于北京市海淀区中关村地区海淀图书城，北侧为北四环路，东侧为彩和坊路。整个大厦为一座综合性的高层建筑，地上共 17 层，地下 4 层，建筑总高度为 74.90m，其主要功能为商业、办公、餐饮。本项目的幕墙由双层幕墙和索网幕墙两部分组成。本工程的双层幕墙为主动式双层幕墙：主动式双层幕墙内外两层玻璃之间的空间与室内的空气相连，通过机械通风装置在两层幕墙中间形成负压，然后再排出房间。可以使得室温与玻璃内表面的温差降至最低，从

2、而提高建筑内有效的使用面积。此外，主动式双层幕墙系统可以有效的保护幕墙间的多媒体立面，达到统一效果，并能大幅度降低噪音，同时可以阻挡室外严重的大气污染及沙尘暴。本工程共 17 层，八层及八层以下（标高为 36.000 米）层高为 4.5 米，九层及九层以上层高为 3.8 米。第二章、计算依据第二章、计算依据业主提供的招标图纸及技术要求；本公司设计的幕墙投标方案图；采暖通风与空气调节设计规范(GB 50019-2003)；民用建筑热工设计规范(GB 50176-93)；建筑玻璃应用技术规程(JGJ 113-2003)；全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力；空气调节设计手册中国建筑工业出版社；

3、高层建筑空调与节能同济大学出版社；空气调节的科学基础中国建筑工业出版社。第三章、主要材料及计算参数第三章、主要材料及计算参数一、主要材料及热工参数一、主要材料及热工参数门窗幕墙第一手资讯! 上中国幕墙网 手机访问地址 二、基本参数二、基本参数内外幕墙玻璃之间的热通道宽度为：250 mm。建筑总高：74.000 m。建筑层高：4.5 m(标高 36.000 m 以下)、3.8 m(标高 36.000 m 以上)。建筑室内净高：4.5-1.1=3.4 m；3.8-1.1=2.7 m。建筑位置：北京市(北纬 39o48)，以北纬 40o 计算。大气透明度等级：4 级。根据采暖通风与空气调节设计规范

4、(GB 50019-2003)附表 C 。空气渗透性能分级：级。外层幕墙缝隙渗风系数：0.3 m3/(mhPa0.67)。夏季空调室外计算干球温度：33.2 。夏季空调室外计算日平均温度：28.6 。夏季空调室外通风温度：30.0 。冬季空调室外计算干球温度：-12.0 ；冬季空调室外通风温度：-5.0 。夏季空调室内计算温度：22.0 。冬季空调室内计算温度：24.0 。夏季送风温差： 8.0 。冬季送风温差：10 。第四章、夏季工况下的玻璃幕墙热工计算第四章、夏季工况下的玻璃幕墙热工计算一、日射得热量计算一、日射得热量计算日射得热取决于很多因素，从太阳辐射方面来讲，辐射强度、入射角均依纬度

5、、月份、日期、时间的不同而不同。从窗户本身的结构来说，它随玻璃的光学性能、窗户结构、特性、是否遮阳等而异。此外还与内外放热系数有关。计算公式：q=0.889FJSC（1- SC+ SC1SC） 式中：q：幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷最大值，W；F：双层幕墙的面积，4.5 米层高处为：1.03.4=3.4 m2；3.8 米层高处为：1.02.7=2.7 m2； J：幕墙所在朝向的逐时太阳总辐射照度，根据北京位于北纬 40 度，透明度等级为 4 级，W/m2；(见表一) 表一表一 夏季逐时太阳总辐射照度夏季逐时太阳总辐射照度 J（根据采暖通风与空气调节设计规范(GB 50019-2003)附表 A

6、）Sc：外层玻璃的遮蔽系数,61%；Sc1：内遮阳的遮蔽系数，65%(根据空气调节设计手册)；将各参数代入(1)计算得：表二表二 幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷 q(4.5 米层高米层高)表三表三 幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷幕墙太阳辐射传热的逐时冷负荷 q(3.8 米层高米层高)由上表可知，日射得热（太阳辐射传热）的最大值为 1003.5 W（4.5 米层高）和 796.9 W（3.8 米层高），发生在东立面 8 点和西立面 16 点。二、传热得热量计算二、传热得热量计算计算公式：CL=KF（Tw1- tn）tsh= twp+trTw1= tsh+J/w式中：CL：

7、幕墙温差传热形成的逐时冷负荷，W；K：外层玻璃的夏季白天传热系数，1.65 W/（m2K）；F：双层幕墙的面积，4.5 米层高处为：1.03.4=3.4 m2；3.8 米层高处为：1.02.7=2.7 m2；tw1：室外的逐时计算温度（）；tn：室内计算温度（）；tsh：室外计算逐时温度，（）；：外层幕墙对太阳辐射热的吸取系数，0.3；J：幕墙所在朝向的逐时太阳总辐射照度，根据北京位于北纬 40 度，透明度等级为 4 级，W/m2；(见表一)w：外层幕墙外表面换热系数，根据表四和北京市的室外平均风速 1.9 m/s(夏季)、2.8 m/s(冬季)，采用线性插入得 21.18 W/m2K(夏季)

8、、23.48 W/m2K(冬季)；twp：夏季空气调节室外计算日平均温度，28.6；：室外温度逐时变化系数，见表五；twg：夏季空气调节室外计算干球温度，33.2；tr：夏季室外计算平均日较差，（）.计算得 8.85。 三、空气渗漏的耗热量计算公式：Q=0.28CpwnL(twn-tn)L=LoL1mbL0=1（wnv02/2）bm=CrCf(n1/b+C)ChCh=0.3h0.4C=70式中：Q：由缝隙渗入室内的空气耗热量，W；Cp：空气的定压比热容，取 1 KJ/（kgK）；wn：室外计算温度下的空气密度，取 1.2 kg/m3；L：渗透冷空气量，m3/h；twn：夏季室外空调计算温度，3

9、3.2；tn：玻璃夹层内空气平均温度（）；L0：在基准高度单纯风压作用下，不考虑朝向修正及内部隔断情况时，通过每米幕墙缝隙进入室内的理论渗透空气量，m3/(mh)；L1：幕墙缝隙的长度，为 5.24 m(4.5 米层高)、4.57 m(3.8 米层高)；m：风压与热压共同作用下，考虑建筑体型、内部隔断和空气流通等因素后，不同朝向，不同高度的幕墙渗透压差综合修正系数；b：幕墙缝隙渗风指数，取 0.67；：外层幕墙缝隙渗风系数，根据本工程的密封性能设计为 2 级，取为 0.3m3hPa0.67；vo：室外的平均风速，为 1.9m/s(夏季)、2.8m/s(冬季)；Cf：风压差系数，取 0.7；n：

10、单纯风压作用下，渗漏空气量的朝向修正系数，按西立面取 0.40；Cr：热压系数，取 1.0；C：作用于幕墙上的有效热压差与有效风压差之比；Ch：高度修正系数；hz：单纯热压作用下建筑物中和面的标高，本项目取为 37 m；tn：建筑物内形成热压作用的竖井计算温度，取 22 ；h：计算幕墙的中心线标高，取 36 m(4.5 米层高)、70 m(3.8 米层高)。将各参数代入计算得：(4.5 米层高) C=70=70=0.25(3.8 米层高) C=70=70=6.34(4.5 米层高) Ch=0.3h0.4=0.3360.4=1.26 (3.8 米层高) Ch=0.3h0.4=0.3700.4=1

11、.64(4.5 米层高) m=CrCf(n1/b+C)Ch=1.00.7（0.41/0.67+0.25）1.26=0.45(3.8 米层高) m=CrCf(n1/b+C)Ch=1.00.7(0.401/0.67+6.34)1.64=7.57L0=1（wnv02/2）b=0.3(1.221.92)0.67=0.50(4.5 米层高) L=LoL1mb=0.505.240.450.67=1.53 m3/h(3.8 米层高) L=LoL1mb=0.504.577.570.67=8.87 m3/h(4.5 米层高) Q=0.28CpwnL(twn-tn)=0.2811.21.53(33.2-22)=5

12、.76 W(3.8 米层高) Q=0.28CpwnL(twn-tn)=0.2811.28.87(33.2-22)=33.38 W四、双层幕墙总得热量双层幕墙总得热量为日射得热量、传热得热量和空气渗漏的耗热量之和。结果见下表幕墙夏季总得热量 Q 的最大值为 1113.4 W(4.5 米层高)、884.2 W(3.8 米层高)产生在西立面，16 点。五、4.5 米层高双层幕墙的夏季空调计算(1)排风量 V 计算：计算公式：V=t=tn+（tp-tn）/2式中：tp：排风温度（）；tn：进风温度，取为 22 ；t：内层玻璃内表面平均温度()；：单位换算系数，取 0.28。Cp：空气的定压比热容，取

13、1 KJ/（kgK）；wn：室外计算温度下的空气密度，取 1.2 kg/m3；将各参数代入计算得：V= m3/h(2)热通道内的风速 v 计算：v=V/A= m/s (3)进风口的开口宽度计算：WD=V/v= = mm (v=1.5 m/s 为限制风速，0.9 为局部阻力系数)本工程设计方案的进风口宽度取为 90 mm，可以算得层高为 4.5 米的双层幕墙内层玻璃的内表面温度为：25.8 ；热通道内风速为 0.49 m/s。符合使用的舒适要求。热通道的排风温度 tp 为：29.6 ；即热通道内排风进风温度差为：7.6 。内表面温度 t 与通道断面风速 v 关系曲线(层高 4.5 米)六、3.8

14、 米层高双层幕墙的夏季空调计算(1)排风量 V 计算：计算公式：V=t=tn+（tp-tn）/2式中：tp：排风温度（）；tn：进风温度，取为 22 ；t：内层玻璃内表面平均温度()；：单位换算系数，取 0.28。Cp：空气的定压比热容，取 1 KJ/（kgK）；wn：室外计算温度下的空气密度，取 1.2 kg/m3；将各参数代入计算得：V= m3/h(2)热通道内的风速 v 计算：v=V/A= m/s (3)进风口的开口宽度计算：WD=V/v= = mm (v=1.5m/s 为限制风速，0.9 为局部阻力系数)表十二 热通道内风速 v、进风口宽度 WD 与 t 的关系(3.8 米层高)t（）

15、 23 23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5 27 27.5 28t-t（） 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6v（m/s） 1.46 0.97 0.73 0.58 0.49 0.42 0.37 0.32 0.29 0.27 0.24WD(mm) 270.7 180.5 135.4 108.3 90.2 77.4 67.7 60.2 54.1 49.2 45.1本工程设计方案的进风口宽度取为 90 mm，可以算得层高为 3.8 米的双层幕墙内层玻璃的内表面温度为：25 ；热通道内风速为 0.49 m/s。符合使用的舒适要求。热通道的排风温度 tp 为：28 ；即热通道内排风进风温度差为：6 。内表面温度 t 与通道断面风速 v 关系曲线(层高 3.8 米) 第五章、冬季工况下的玻璃幕墙热工计算一、温差传热耗热量计算计算公式：Q=KF（tn-twn）式中：Q：幕墙温差传热的基本耗热量，W；twn：冬季室外空调计算温度，-12 ；tn：冬季室内计算温度，24 ；：围护结构温度修正系数，取 1.0；K：外层玻璃的冬季夜间传热系数，取 1.6 W/（m2K） ；F：双层幕墙的面积，4.5 米层高处为：1.03.4=3.4 m2；3.8 米层高处为：1.02.7=2.7 m2。将各参数代入公式计算得：(4.5 米层高) Q=KF（tn-t