建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程征求意见稿.doc

建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程（征求意见稿）
◇ 1 总则
◇ 2 术语、符号
◇3基本规定
◇4玻璃光学热工性能
◇5框的传热计算
◇6空气层传热计算
◇7整窗热工性能计算
◇8建筑幕墙热工计算
◇9遮阳系统计算
◇10结露计算
◇附录
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。

1.0.2本规程适用于建筑工程中作为外围护结构使用的建筑外门窗、玻璃幕墙的传热系数、遮阳系数、可见光透射比、结露性能的计算。

1.0.3本规程是参照国际标准ISO15099、ISO10077、ISO10211等系列标准，结合我国现行的相关标准制定的。

1.0.4本规程所计算的传热系数和遮阳系数是在建筑门窗、玻璃幕墙空气渗透量为零的情况下、采用稳态传热计算得到的，实际使用时应考虑空气渗透对热工性能和节能计算的影响。

1.0.5实际工程所用建筑门窗、玻璃幕墙的室内外热工计算条件应符合相应的建筑热工设计标准和建筑节能设计标准。

1.0.6建筑门窗、玻璃幕墙所用材料的热工计算参数除使用本规程给出的参数外，还应符合其它强制性的热工设计标准和建筑节能设计标准的相关规定。

实际工程中所使用材料的热工参数应按照相应材料的实际参数选取。

2 术语、符号
2.1 术语
2.1.1夏季标准计算条件standard summer environmental condition
用于门窗或幕墙产品设计、性能评价热工性能参数计算的夏季标准热工计算环境条件。

2.1.2冬季标准计算条件standard winter environmental condition
用于门窗或幕墙产品设计、性能评价热工性能参数计算的冬季标准热工计算环境条件。

2.1.3传热系数（U）thermal transmittance
门窗或幕墙两侧环境温度差为1℃时，在单位时间内通过单位面积围护结构的传热量。

2.1.4太阳能总透射比（g）total solar energy transmittance
通过门窗或幕墙构件成为室内得热量的太阳辐射与投射到门窗或幕墙构件上的太阳辐射的比值。

成为室内得热量的太阳辐射部分包括直接的太阳能透射得热和被构件吸收的太阳辐射再经传热进入室内的得热。

2.1.5遮阳系数（SC）shading coefficient
在给定条件下，太阳辐射透过外窗或幕墙所形成的室内得热量，与相同条件下透过相同面积的标准玻璃（3mm厚透明玻璃）所形成的太阳辐射得热量之比。

2.1.6可见光透射比visible transmittance
标准光源透过门窗或幕墙构件成为室内的人眼可见光与投射到门窗或幕墙构件上的人眼可见光，采用人眼视见函数加权的比值。

2.1.7可视部分vision area
太阳直射光入射后，其直接透射主要为直射透射的门窗或幕墙部分。

2.1.8露点温度dew point temperatures
在恒定压力、恒定的水蒸气含量条件下，当空气发生饱和水蒸气状态时（相对湿度等于100%，在物体表面有水气凝结时）的温度。

2.2符号
2.2.1 本规程采用如下符号：
A——面积，m2；
A——高宽比
A i——第i层空腔吸收的太阳能
c p——常压下的比热容
d——厚度，m；
S(λ)——标准太阳辐射光谱函数
D(λ) ——标准光源（CIE D65，ISO 10526）光谱函数
g——太阳能总透射比
g——重力加速度
h——表面换热系数，W/m2·K；
H——空气间层高度，m；
——在第i层和第i+1层玻璃层之间向外的辐射照度，W/m2；
——在第i层和第i+1层玻璃层之间向内的辐射照度，W/m2；I——太阳辐射照度，W/m2；
J——辐射强度，W/m2；
L——玻璃系统空气间层长度，m；
L2D——二维传热计算的截面线传热系数，Ｗ/(ｍ.Ｋ)；
l——长度，m；
N——玻璃层数加2；
——摩尔质量，mol；
——努塞尔数（Nusselt number）；
P——压力，Pa；
Q——热流量，W；
q——热流密度，W/m2；
——气体常数，J/(kmol·K)；
R——热阻，m2·K/W；
——瑞利数（Rayleigh number）；
——基于长度x的瑞利数（Rayleigh number）；S i——第i层玻璃吸收的太阳辐射，W/ m2；t——厚度，m；
——框内空腔垂直于热流的最大尺寸，m；T——温度，K；
T10——抗结露性能评价指标；
u——邻近表面的气流速度，m/s；
U——传热系数，W/m2·K；
V——窗或幕墙附近自由流流速，或某个部位的平均气流速度，m/s；V(λ)——视见函数（ISO/CIE 10527）；
α——太阳辐射吸收系数；
β——填充气体热膨胀系数，K-1；
ε——半球发射率；
σ——斯蒂芬-波尔兹曼常数，5.67×10-8W/m2.K4；
λ——导热系数，W/m·K；
μ——流体运动粘度，g/m·s；
ψ——线传热系数，W/m·K；
ρ——密度，kg/m3；
ρ——反射系数；
τ——透射系数；
2.2.2 本规程的符号采用以下注脚：
表2.2.2注脚
3 基本规定
3.1 计算环境边界条件
3.1.1设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时，所采用的环境边界条件应统一采用本标准规定的计算条件。

3.1.2计算实际工程所用的建筑门窗和玻璃幕墙热工性能所采用的边界条件应符合相应的建筑设计或节能设
计标准。

3.1.3各种情况下都应选用下列光谱：
S(λ)：标准太阳辐射光谱函数（ISO 9845-1）；
D(λ)：标准光源光谱函数（CIE D65，ISO 10526）； R(λ)：视见函数（ISO/CIE 10527）。

3.1.4冬季计算标准条件应为：
T in=20℃
T out=0℃
h c,in=3.6 W/m2.K
h c,out =20 W/m2.K
T rm =T out
I s=300 W/m2
3.1.5 夏季计算标准条件应为：
T in=25℃
T out=30℃
h c,in=2.5 W/m2.K
h c,out =16 W/m2.K
T rm =T out
I s=500 W/m2
3.1.6计算传热系数应采用冬季计算标准条件，并取I s= 0 W/m2。

3.1.7计算遮阳系数、太阳能总透射比应采用夏季计算标准条件，并取T out=25℃。

3.1.8抗结露性能计算的标准边界条件应为：
室内环境温度：20℃；
室外环境温度：-10℃，-20℃；
室内相对湿度：30%、50%、70%；
室外风速：4m/s。

3.1.9计算框的太阳能总透射比g f应使用下列边界条件：
（3.1.7）
式中：——框表面太阳辐射吸收系数；
I s——太阳辐射照度。

3.1.10设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时，门窗框或幕墙框与墙的连接界面应作为绝热边界条件处理。

3.2 对流换热计算
3.2.1当室内气流速度足够小（小于0.3m/s）时，内表面的对流换热应按自然对流换热计算；当气流速度大于0.3m/s时，应按强迫对流和混合对流计算。

设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时，门窗或幕墙室内表面的对流换热系数应符合3.1节的规定。

3.2.2内表面的对流热换热按自然对流计算时，自然对流换热系数h c,in应根据努赛尔数（Nusselt number）Nu的值确定，并按下式计算：
（3.2.2-1）
式中：λ——空气导热系数；
H——窗高。

努赛尔数Nu是基于窗高H的雷利数Ra H的函数，雷利数Ra H由下式表示：
（3.2.2-2）
式中：T m.f为平均气流温度，用下式表示：
（3.2.2-3）
努赛尔数Nu的值应是表面倾斜角度θ（规定见图）的函数，当室内温度高于门窗内表面温度（即T in>T b,n）时，努赛尔数Nu的值可采用以下各式计算：
1）倾斜角度θ由0°到15°（0°≤θ<15°）：
（3.2.2-4）
2）倾斜角度θ由15°到90°（15°≤θ≤90°）：
（3.2.2-5）
（3.2.2-6）
θ采用度（°）（3.2.2-7）
3）倾斜角度θ由90°到179°（90°〈θ≤179°〉：
（3.2.2-8）
4）倾斜角度θ由179°到180°（179°<θ≤180°）：
（3.2.2-9）
当室内温度低于门窗内表面温度（T in<T b,n）时，倾斜角度θ应以180°-θ代替θ进行计算。

3.2.3在实际工程中，当内表面有较高速度气流时，室内对流换热按强制对流计算。

门窗内侧强制对流用下列关系式计算（ISO 6946）。

（3.2.3）
式中：V S ——门窗壁面附近的气流速度，m/s。

3.2.4外表面对流换热应按强制对流换热计算。

设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时，门窗或幕墙室外表面的对流换热系数应符合3.1节的规定。

3.2.5当进行工程设计或评价实际工程用产品性能计算时，外表面对流换热系数应用下列关系式计算：
（3.2.5）
式中：V S ——门窗壁面附近的气流速度，m/s。

3.2.6当进行建筑的全年能耗计算时，门窗或幕墙构件外表面对流换热系数应用下列关系式计算：
（3.2.6）
3.2.7门窗、幕墙附近的风速应按照门窗、幕墙的朝向和吹向建筑的风向和风速确定。

1如果门窗所在的建筑表面是迎风的，V S应按下式计算：
；V ＞2 ；m/s（3.2.7-1）
；V ≤2 ；m/s（3.2.7-2）
式中：V ——在开阔地上测出的风速。

2 如果门窗所在的建筑表面为背风时，V S应按下式计算：
m/s（3.2.7-3）
3 为了确定表面是迎风的还是背风的，要计算相对于墙面的风向γ（见图）
（3.2.7-4）
如果，则；
如果，表面为迎风向，否则表面为背风向。

式中：——风向（由北朝顺时针测量的角度，见图）；
——墙的方位（由南向西为正，反之为负，见图）；
n ——墙的法向方向；
N ——北向；
S ——南向。

图3.2.7 确定风向和墙的方位示意图
3.2.8当外表面风速较低时，外表面自然对流换热系数，用努赛尔数来确定。

（3.2.8-1）
式中：λ——空气的导热系数；
H ——空腔高度。

努赛尔数Nu是雷利数Ra H和空腔高度H的函数，雷利数Ra H应由下式确定:
（3.2.8-2）
依据平均气流温度，评价各种流体性质。

(3.2.8-3)
式中：T out ——室外空气温度；
T s,out ——幕墙门窗外表面温度。

外表面对流换热系数的计算与3.2.2内表面计算相同，倾角θ应由补角（180°-θ）代替。

3.3长波辐射换热
3.3.1室外平均辐射温度的取值应分为两种应用条件：实际工程条件和用于建筑门窗、玻璃幕墙定型产品性
能设计或评价。

3.3.2对于实际工程计算条件，应由室外平均辐射温度求得室外辐射照度：
（3.3.2-1）
室外平均辐射温度定义为：
（3.3.2-2）
式中：、——门窗系统相对地面（即水平线以下区域）和天空的角系数；
——晴空的比例系数。

门窗系统相对地面、天空的角系数、晴空的比例系数由下式计算：
(3.3.2-3)
(3.3.2-4)
式中：θ——门窗系统对地面的倾斜角度。

当已知晴空辐射照度（）时，应直接按下列公式计算：
(3.3.2-5)
(3.3.2-6)
(3.3.2-7)
3.3.3室内辐射照度定义应为：
(3.3.3-1)
门窗内表面可认为仅受到室内表面的辐射，墙壁和楼板可作为在室内温度中的大平面。

室内辐射照度为：（3.3.3-2）
3.3.4内表面计算时，可用下列公式简化计算玻璃部分和框部分表面辐射热传递：
（3.3.4-1）
（3.3.4-2）
式中：T rm,in ——室内辐射温度；
T s,in ——室内玻璃面或框表面温度；
εs,in ——玻璃面或框材料室内表面半球发射率。

计算建筑门窗、幕墙定型产品的热工参数时，门窗或幕墙室内表面的辐射换热系数应采用下式计算：（3.3.4-3）
3.3.5进行外表面计算时，可用下面的公式简化玻璃面上和框表面上的辐射传热计算。

（3.3.5-1）
（3.3.5-2）
式中：T rm,out ——室外辐射温度；
T s,out ——室外玻璃面或框表面温度；
εs,out ——玻璃面或框材料室外表面半球发射率。

计算建筑门窗、幕墙定型产品的热工参数时，门窗或幕墙室外表面的辐射换热系数应采用下式计算：（3.3.5-3）
3.4综合对流和辐射换热
3.4.1外表面或内表面的换热：
（3.4.1-1）
式中：
（3.4.1-2）
——表面温度；
——环境温度，应按照下式计算：
（3.4.1-3）
3.4.2表面换热系数应根据面积用下式修正：
（3.4.2）
4 玻璃光学热工性能
4.1 单层玻璃的光学热工性能计算
4.1.1 单层玻璃的光学、热工性能应根据单片玻璃的测定光谱数据进行计算。

单片玻璃的光谱数据应包括透射率、前反射率和后反射率，并至少包括280nm～2500nm波长范围，不同波长段的间隔应满足如下间隔要求：
1 波长280～400nm，间隔不宜超过5nm；
2 波长400～1000nm，间隔不宜超过10nm；
3 波长1000～2500nm，间隔不宜超过50nm。

4.1.2 单片玻璃的可见光透射比τV应按下式计算：
（4.1.2）
式中：Dλ——光源D65的相对光谱功率分布；
τ(λ)——玻璃的光谱透射比；
V(λ)——人眼的视见函数。

4.1.3 单片玻璃的可见光反射比ρV应按下式计算：
（4.1.3）式中：ρ(λ)——玻璃的光谱反射比。

4.1.4 单片玻璃的太阳能直接透射比τS应按下式计算：
（4.1.4）
式中：τ(λ)——玻璃的光谱透射比；
S(λ)——太阳光谱。

4.1.5 单片玻璃的太阳能直接反射比ρS应按下式计算：
（4.1.5）
式中：ρ(λ)——玻璃的光谱反射比。

4.1.6 单片玻璃的太阳能总透射比，按照下式计算：
（4.1.6-1）
式中：hin——玻璃内表面换热系数；
hout——玻璃外表面换热系数。

As为单片玻璃的太阳辐射吸收系数，采用下式计算：
（4.1.6-2）
式中：τs——单片玻璃的太阳能直接透射比；
ρs——单片玻璃的太阳能直接反射比。

4.1.7 单片玻璃的遮阳系数SC cg应按下式计算：
（4.1.7）
式中：g ——太阳能总透射比。

4.2多层玻璃的光学热工性能计算
4.2.1多层玻璃太阳光学计算可采用下图所示模型：
图4.2.1-1 玻璃层的吸收率和太阳光透射比
图中表示一个具有n层玻璃的玻璃系统，将玻璃分为n＋1个气体间层，最外面为室外环境i＝1，内层为室内环境i＝n+1 。

对于给定的波长λ，玻璃系统的光学分析应考虑在第i-1层和第i层玻璃之间辐射能量和，角标“+”和“-”分别表示辐射流向室外和向室内，如下图所示。

图4.2.1-2 多层玻璃体系中太阳辐射热的分析
设定室外只有太阳的辐射，室外和室内环境的对太阳辐射的反射率均为零，即：
（4.2.1-1）
（4.2.1-2）
当i=1时：
（4.2.1-3）
当i=n+1时：
（4.2.1-4）
当i=2～n时：
i＝1至n（4.2.1-5）
i＝2至n（4.2.1-6）
利用解线性方程组的方法计算所有各个气体层的I-i(λ)和I+i(λ)的值，传向室内的直接透射比由下式计算：
（4.2.1-7）
反射到室外的直接反射比由下式计算：
（4.2.1-8）
应确定太阳辐射被每层玻璃吸收的部分，这一量值以在第i层的吸收率A i,S(λ)表示，采用下式计算：
（4.2.1-9）
4.2.2 在计算光学性能和能耗时，对应λ的S(λ)值列于附表中（分别表示为λj和S(λ)），应用插值法求解表中没有包含的S(λ)值。

4.2.3 可依据4.2.1，对整个太阳光谱进行数值积分，得到第i层玻璃吸收的太阳辐射热流密度。

（4.2.3-1）
（4.2.3-2）
式中：——照射到玻璃系统的太阳辐射被第i层玻璃所吸收的部分；
4.2.4 多层玻璃的可见光透射比的计算根据4.2.1，采用4.1.2的公式计算；可见光反射比的计算根据4.2.1，采用4.1.3的公式计算。

4.2.5 多层玻璃的太阳能直接透射比根据4.2.1，采用4.1.4的公式计算；太阳能直接反射比根据4.2.1，采用4.1.5的公式计算。

4.3玻璃区域的传热计算
4.3.1 玻璃气体层间的能量平衡可用基本的关系式表达如下：
（4.3.1-1）
图4.3.1 第层玻璃的能量平衡
式中：T f,i——第i层玻璃前表面温度；
T b,i-1——第i-1层玻璃后表面温度；
J f,i——第i层玻璃前表面辐射热；
J b,i-1——第i-1层玻璃后表面辐射热；
在每一层气体间层中，应该应用以下方程：
（4.3.1-2）
（4.3.1-3）
（4.3.1-4）
（4.3.1-5）
式中：t gl,i——第i层玻璃的厚度；
εb,i——第i层后表面半球发射率；
εf,i——第i层前表面半球发射率；
λgl,i——第i层玻璃的导热系数。

在计算传热系数时，令太阳辐射，在每层材料均为玻璃的系统中可以采用如下热平衡方程计算气体间层的传热：
（4.3.1-6）
式中：h r,i——第i层气体层的辐射换热系数，由（4.3.7）式给出。

4.3.2 玻璃层间充气空腔的对流换热系数可由无量纲的努赛尔数确定：
（4.3.2）
式中d g,i——玻璃间层充气空腔i的厚度；
λg,i——所充气体的导热系数；
Nu i——通过倾斜空气层传热的实验结果所计算的值，Nu i为雷利数Ra j、空腔高厚比A g,i和空腔倾角θ的函数。

注：在计算高厚比大的空腔时应考虑玻璃会发生弯曲现象对厚度的增加和减少，发生弯曲的原因包括：空腔平均温度、空气湿度含量的变化、干燥剂对氮气的吸收、充氮气过程中由于海拔高度和天气变化造成压力的改变等因素。

4.3.3 玻璃层间空腔的雷利数（Rayleigh）可表示为：
（4.3.3-1）
可将填充气体作理想气体处理，气体热膨胀系数为：
（4.3.3-2）
式中：——填充气体的平均温度，K。

第层充气空腔的高厚比为：
（4.3.3-3）
式中：H——充气空腔顶到底的距离，通常应和窗的透光区高度相同。

4.3.4 在定量计算通过玻璃层空腔的对流热传递时，应对应于特定的倾角θ值或范围。

作为θ的函数，应是假设空腔从室内加热（即T f,i＞T b,i-1）；若实际上室外温度高于室内（T f,I＜T b,i-1＝，则要将倾角以180°-θ代替θ。

空腔的努赛尔数Nu i应由以下计算公式确定：
1 空腔倾角0≤θ＜60°
且（4.3.4-1）
式中：。

2 空腔倾角θ=60°
（4.3.4-2）
式中：
3空腔倾角60°＜θ＜90°
对于倾角在之间的空腔，对式（4.3.4-2）和（4.3.4-3）的结果之间作线性插值。

这些公式在以下范围内是有效的：
且
4垂直空腔
（4.3.4-3）
5×104< Ra
104< Ra ≤5×104
Ra ≤104
5 空腔倾角90°到180 °
面向下的窗空腔层应用下式公式：
（4.3.4-4）
式中：——由公式(4.3.4-3)给出的垂直空腔的努赛尔数。

4.3.5 填充气体的密度应用理想气体定律计算：
（4.3.5）
式中：P——气体压力，标准状态下P=101300 Pa；
T m——气体的温度，标准状态下T m=293 K；
定压比热容c p、运动粘度μ、导热系数λ是温度的线性函数，附录给出计算c p，μ和λ的系数a和b。

4.3.6 混合气体的密度、导热系数、粘度和比热容是各成分相应性质的函数：
1) 摩尔质量
（4.3.6-1）
式中：是混合气体中某一气体成分的摩尔。

2) 密度
（4.3.6-2）
3) 比热容
（4.3.6-3）
式中：
4) 粘度
（4.3.6-4）式中：
5) 导热系数
(4.3.6-5)
式中：——单原子气体的导热系数
——多原子气体由于内能的散发所产生的附加能量运动。

应按以下步骤求取：
•计算：
•计算：
式中：——第层填充气体的导热系数。

•用计算
•用计算
•
4.3.7 远红外辐射透射比为“0”的玻璃（或其它板材），气体间层两侧玻璃的辐射换热系数hr可以采用下式计算：
（4.3.7）
式中：σ——斯蒂芬-波尔兹曼常数；
ε1、ε2——气体间层中的两个玻璃表面在平均绝对温度Tm下的半球发射率；
Tm——气体间层中两个表面的平均绝对温度，K。

4.4玻璃系统的热工参数计算
4.4.1计算玻璃系统的传热系数时，可采用简单的模拟环境条件：仅包括室内外温差，没有太阳辐射。

（4.4.1-1）
计算传热系数时应设定没有太阳辐射：
（4.4.1-2）
式中：(I s=0)——没有计算太阳辐射热作用，通过门窗传向室内的净热流（W/m2）；
——室外环境温度
——室内环境温度。

玻璃的总传热阻R t为各层玻璃、空腔、内外表面换热阻之和：
（4.4.1-3）
式中：R g,i——第i层玻璃的固体热阻，由下式计算：
（4.4.1-4）
第一层空腔为室外，最后一层空腔(n+1)为室内，第i层空腔的热阻为：
（4.4.1-5）
式中：、——第i层空腔的外表面和内表面温度；
q i——第i层空腔的热流密度，由第4.3.1条给出。

环境温度应是周围空气温度T air和平均辐射温度T rm的加权平均值。

环境温度为：
（4.4.1-6）
式中：和应由第3章所给出的方法计算确定。

4.4.2玻璃系统的遮阳系数：
各层玻璃室外侧方向的热阻用下式计算：
（4.4.2-1）
式中：R g,i——第i层玻璃的固体热阻；
R g,k——第k层玻璃的固体热阻；
R k——第k层空腔的热阻。

各层玻璃向室内的二次传热用下式计算：
（4.4.2-2）
玻璃系统的太阳能总透射比应按下式计算：
（4.4.2-3）
玻璃系统的遮阳系数按4.1.6式计算。

5 框的传热计算
5.1 一般规定
5.1.1 框的面积应按照如下规定：
框室内侧面积Afi：指框从室内侧投影到与玻璃（或其它镶嵌板）平行的平面上的面积。

框室外侧面积Afe：指框从室外侧投影到与玻璃（或其它镶嵌板）平行的平面上的面积。

框面积Af ：取框室内侧面积Afi和框室外侧面积Afe两者中的大者。

5.1.2 玻璃（或其它镶嵌板）的面积应按照如下规定：
当室内和室外两侧所见玻璃（或其它镶嵌板）的面积不相同时，取其中的小者作为计算所用的玻璃面积Ag（或其它镶嵌板面积Ap）。

当玻璃与框相接处胶条能被见到时，所见的胶条覆盖部分也应计入玻璃面积。

5.1.3 玻璃（或其它镶嵌板）的周长
玻璃（或其它镶嵌板）与窗框接缝的总长度是玻璃（或其它镶嵌板）的周长lg（或lp）。

5.1.4 窗或幕墙的面积
窗或幕墙的面积Aw是框面积Af和玻璃（包括其它镶嵌板）面积Ag（包括Ap）之和。

5.2 框的传热系数和框与面板接缝的线传热系数
5.2.1 框的传热系数Uf计算：
框的传热系数U f应是在计算窗或幕墙的某一截面部分的二维热传导的基础上获得的。

在图5.2.1所示的框截面中，用一块导热系数λ=0.035W/(m.K)的板材替代实际的玻璃（或其它镶嵌板）。

框部分的形状、尺寸、构造和材料都应与实际情况完全一致。

板材的厚度等于玻璃系统（或其它镶嵌板）的厚度，嵌入框的深度按照实际尺寸，可见板宽应超过200mm。

图5.2.1框传热系数计算模型示意图稳态二维热传导计算应采用认可的软件工具。

软件中的计算程序应包括本标准所规定的复杂灰色体漫反射模型和玻璃气体间层内以及框空腔内的对流换热计算模型。

用程序计算在室内外标准条件下流过图示截面的热流q w，q w应按下列方程整理：
（5.2.1-1）
截面的传热系数：
（5.2.1-2）
框的传热系数：
（5.2.1-3）
式中：Ｕf——框的传热系数，Ｗ/（ｍ2.Ｋ）；
Lf2D——截面的传热系数，Ｗ/（ｍ.Ｋ）；
Ｕp ——板的传热系数，Ｗ/（ｍ2.Ｋ）；
bf——框的投影宽度，ｍ；
bp——镶嵌板可见部分的宽度，ｍ；
5.2.2 框与玻璃系统（或其它镶嵌板）接缝的线传热系数Ψ的计算：
在图5.2.1所示的计算模型中，用实际的玻璃系统（或其它镶嵌板）替代导热系数λ=0.035 W/(m.K)的板材。

所得到的计算模型如图5.2.2。

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应按下列方程整理：
（5.2.2-1）
截面的传热系数为：
（5.2.2-2）
框与面板接缝的线传热系数：
（5.2.2-3）
式中：Ψ——框与玻璃接缝的线传热系数，Ｗ/(ｍ.Ｋ)；
Lψ2D——截面的线传热系数，Ｗ/(ｍ.Ｋ)；
Ｕf——窗框的传热系数，W/（ｍ２.Ｋ）；
Ｕg——玻璃中心部分的传热系数，W/（ｍ２.Ｋ）；
bf——窗框的投影宽度，ｍ；
bg——玻璃可见部分的宽度，ｍ；
5.3 传热控制方程
5.3.1框（包括固体材料、空腔和缝隙）的计算所采用的稳态二维热传导计算程序应依据如下热传递的基本方程：
（5.3.1-1）
窗框内部任意两种材料相接表面的热流密度q应用下式计算：
（5.3.1-2）
式中：λ——材料的导热系数；
ex、ey——两种材料交界面单位法向量在x 和y方向的分量。

在窗框的外表面，热流密度q等于：
（5.3.1-3）
式中：q c——热流密度的对流换热部分；
q r——热流密度的辐射换热部分。

5.3.2 计算网格的划分
用二维稳态热传导方程求解框截面的温度和热流分布在截面上划分网格应遵循以下原则：
1任何一个小格内部只能含有一种材料；
2网格的疏密程度应根据温度分布变化的剧烈程度而定，应根据经验判断，温度变化剧烈的地方网格应密些，温度变化平缓的地方网格可以粗些；
3网格越密计算结果越可靠。

当进一步细分网格，流经窗框横截面边界的热流不再发生明显的变化时，该网格的疏密程度可以认为是适当的；
4允许用若干段折线来近似代替实际的曲线；
5.3.3固体材料的导热系数可以选用本标准附录的数据，也可以直接利用测定的结果。

在求解二维稳态传热方程时，假定所有材料热导系数均不随其温度变化。

固体材料的表面发射率值可以按照本标准的附录选用。

5.3.4 当有热桥存在时，应计算热桥部位（例如螺栓、螺钉等）固体的当量导热系数。

（5.3.4-1）
式中：
s——热桥元件的面积（例如螺栓的面积）；
A d——热桥元件的间距范围内材料的总面积；
——热桥材料导热系数；
——无热桥材料时材料的导热系数。

可利用下面的原则判断是否需要考虑热桥影响：
a) 若F b≤1%，忽略热桥影响；
b) 若1%＜F b≤5%，且λb＞10·λn，使用上述计算方法。

C) 若F b＞5%，必须使用上述计算方法。

5.4 玻璃空气间层的传热
5.4.1计算第5.2.2条定义的框与玻璃系统（或其它镶嵌板）接缝的线传热系数Ψ时，应计算玻璃空气间层的传热。

玻璃空气间层的传热应采用当量导热系数的方法来处理。

可将玻璃的空气间层的当作一种不透明的固体材料，这种材料的当量导热系数用第4章玻璃系统分析的结果来计算。

第i个空气间层的当量导热系数应用下式确定：
（5.4.1）
5.5封闭空腔的传热
5.5.1处理框内部封闭空腔的传热应采用当量导热系数的方法。

将封闭空腔当作一种不透明的固体材料，其当量导热系数应考虑空腔内的辐射和对流传热，由下式确定：
（5.5.1-1）
式中：λeff——封闭空腔的当量导热系数；
hc——封闭空腔内空气的对流传热系数；
hr——封闭空腔的辐射传热系数；
d——封闭空腔在热流方向的厚度或宽度；
对流换热系数hc应根据努谢尔特准则数来计算。

应依据热流方向是朝上、朝下或水平分别考虑三种不同情况的努谢尔特准则数。

（5.5.1-2）
式中：Nu——努谢尔特准则数；
λair——空气的导热系数。

5.5.2 热流朝下的空腔努谢尔特准则数
热流朝下的矩形封闭空腔如图5.5.2中A所示，其努谢尔特准则数为：
（5.5.2-1）
图5.5.2空腔热流示意
5.5.3 热流朝上的空腔努谢尔特准则数
热流朝上的矩形封闭空腔如图5.5.2中B所示。

这种情况具有内在的不稳定性，产生的努谢尔特准则数依赖于空腔的高宽比Lv/Lh，其中Lv和Lh为空腔垂直和水平方向的尺寸。

a）对于Lv/Lh [ 1的情况：
（5.5.3-1）
b）对于1￠Lv/Lh [ 5的情况，努谢尔特准则数按下式计算：
（5.5.3-2）式中：
Ra crit为一临界瑞利数，由下式计算：
Ra为空腔的瑞利数，由下式计算：
ｃ）对于Lv/Lh ＞5的情况，努谢尔特准则数应按下式计算：
（5.5.3—３）
5.5.4 水平热流的空腔努谢尔特准则数
水平热流的矩形封闭空腔如图5.5.2中C所示。

•对于Lv/Lh [ 0.5的情况，努谢尔特准则数按下式计算：
（5.5.4-1）式中：Ra是空腔的瑞利数，由下式计算：
•对于Lv/Lh / 5的情况，其努谢尔特准则数取下列三式计算出的最大值：
(5.5.4-2)
(5.5.4-3)
(5.5.4-4)。