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1、10 围护结构热工计算10.1 墙体热工计算10.1.1 墙体传热系数1 传热系数K应按下列公式计算： （10.1.11） （10.1.12） （10.1.13） （10.1.14）式中Ro传热阻，表征围护结构（包括两侧表面空气边界层）阻抗热传递的能力，(m2K)/W； Ri内表面换热阻，（m2K/W）。一般取Ri0.11 （m2K/W），对于分户墙，两侧表面的换热阻均取Ri0.11(m2K)/W； Re外表面换热阻，一般取Re0.04（m2K）/W； R墙体结构层的热阻，等于构成墙体的各材料层的热阻之和，由单一或多层材料构成的结构层的热阻R按公式（10.1.13）和（10.1.14）计算，由
2、两种以上材料组成的、两向非匀质围护结构（包括多种形式的空心砌块、填充保温材料的墙体等，但不包括多孔粘土空心砖），其平均热阻应按民用建筑热工设计规范GB 50176-93中附录二的公式（附2.3）进行计算，(m2K)/W； 各材料层的厚度，m； 各材料层的计算导热系数，W/(mK)； 各材料层材料的导热系数，一般为实验室干燥状态下的测定值，W/(mK)； a考虑使用位置和湿度影响的大于1.0的修正系数。材料的导热系数和修正系数a，可在民用建筑热工设计规范GB 50176-93的附录表4.1和附录表4.2中查取。2 外墙平均传热系数Km的计算外墙平均传热系数Km是由外墙主体部位的传热系数Kp与面积
3、Fp和结构性热桥部位的传热系数Kb与面积Fb，用加权平均方法按下式计算：Km （10.1.15）式中Km外墙平均传热系数，（m2K）/W；KP外墙主体部位传热系数，m2K/W；FP外墙主体部位面积，m2；Kb外墙结构性热桥部位传热系数，m2K/W；Fb外墙结构性热桥部位面积，m2。由于外墙上结构性热桥部位的传热系数Kb和主体部位与结构性热桥部位的面积Fp与Fb的计算比较复杂，而且也不易计算准确。为方便外墙的建筑热工节能设计，可采用如下便捷方法计算外墙的平均传热系数Km。1) 结构性热桥部位的传热系数Kb按公式（10.1.11）计算，计算时，取钢筋混凝土结构性热桥部位的计算厚度b与外墙主体部位的
4、计算厚度p相同。2) 根据所设计建筑的结构体系按表10.1.1-1选择外墙主体部位和结构性热桥部位的面积Fp、Fb在外墙面积中所占的比值A和B代替公式（10.1.15）中的Fp和Fb计算外墙的平均传热系数Km，见表10.1.1-1。表10.1.1-1 Fp、Fb在外墙面积中所占比值A和B建筑的结构体系A1.1 B砖混结构体系2.1.1.1.1.1.1 0.750.25框架结构体系0.650.35框剪结构体系0.55（填充墙）2.1.1.1.1.1.2 0.45剪力墙结构体系0.35（填充墙）0.65（剪力墙）亦可直接取剪力墙部位的K作为Km10.1.2 结构性热桥部位的低限传热阻Ro.min应
5、按民用建筑热工设计规范GB 50176-1993第4.1.1条的规定进行计算，并选择适宜的保温措施使Ro.min符合采暖期间内表面不结露的要求。若外墙为轻质材料或内侧复合轻质材料时，该部位的最小传热阻Ro.min应根据外墙材料与构造进行附加：1 当建筑物处在连续供热采暖时，其附加值为30%40%；2 当建筑物在间隙供热采暖时，其附加值为60%80%。10.1.3 严寒和寒冷地区，当采暖建筑外墙的保温层外侧有密实保护层，或内侧结构层为加气混凝土、砖等多孔材料时，应按民用建筑热工设计规范GB 50176-93第六章的规定，进行内部冷凝受潮验算，并采取适宜的防潮措施以防止外墙内部冷凝。10.1.4
6、热惰性指标热惰性指标是目前居住建筑节能设计标准中，评价外墙和屋面隔热性能的一个设计指标，它是表征在夏季周期传热条件下，外围护结构抵抗室外温度波和热流波动能力的一个无量纲指标，以符号D表示，D值越大，温度波与热流波的衰减程度也越大。热惰性指标D应按下式计算： （10.1.4）式中Dj外墙各材料层的热惰性指标；Rj外墙各材料层的热阻(m2K)/W，按式（10.1.13）和式（10.1.14）计算；Sc,j各层材料的计算蓄热系数W/(m2K)，为材料的蓄热系数Sj与修正系数a的乘积，即Sc,jSja。材料的蓄热系数S和修正系数a可由民用建筑热工设计规范GB 50176-93的附录表4.1和附录表4.
7、2中查取。空气间层的热惰性指标Da=0。如某层为两种以上材料组成，应按民用建筑热工设计规范GB50176-93附录二中的公式（附2.7）和（附2.8）计算该层的平均蓄热系数，然后与该层的平均热阻相乘，即为该层的平均热惰性指标值。同外墙取平均传热系数Km一样，也应考虑结构性热桥影响的平均热惰性指标Dm。Dm的计算方法与Km的计算方法相同，即由外墙主体部位的热惰性指标Dp与面积Fp和外墙结构性热桥部位的热惰性指标Db与面积Fb，用如同公式（10.1.15）的加权平均方法计算。10.1.5 保温隔热层厚度计算外墙的保温隔热层厚度（m）按下式计算：（） （10.1.5）式中保温材料的计算导热系数W/(
8、mK)，a； Kre外墙规定的传热系数限值W/(m2K)，取所在地区建筑节能设计标准规定的外墙平均传热系数Km限值； Rc外墙构造层中除保温层外的各层材料的热阻之和(m2K)/W，按公式（10.1.13）和（10.1.14）计算。10.2 屋面热工计算10.2.1 传热系数屋面的传热系数K按公式（10.1.11）、（10.1.12）、（10.1.13）计算，计算要点如下：1 外表面的换热阻Re0.04(m2K)/W；2 内表面的换热阻Ri0.11(m2K)/W；3 平屋面找坡层的计算厚度取最小厚度，即起坡高度，m；4 防水层的热阻忽略不计；5 保温层材料的导热系数应取计算导热系数，即应以实验室
9、绝干状态下测定的导热系数乘以大于1.0的修正系数a。材料的导热系数和修正系数a可由民用建筑热工设计规范GB 50176-93中的附表4.1和附表4.2查取；6 采用松散保温材料搅拌成的浆体材料作保温层，其导热系数应以混合后的实际材料导热系数计算。10.2.2 热惰性指标屋面的热惰性指标D按公式（10.1.4）计算，计算要点是：1 材料的导热系数和蓄热系数应取计算导热系数和计算蓄热系数Sc；2 如某层材料为两种以上材料组成时，应按民用建筑热工设计规范GB50176-93附录二中（二）的要求，先计算该层的平均蓄热系数j，然后再计算该层的热惰性指标j。10.2.3 保温隔热层厚度计算屋面的保温隔热层
10、厚度（m）按公式（10.1.5）计算，计算要点是：1 保温材料的导热系数应取计算导热系数W/(mK)，a；2 屋面规定的传热系数KreW/(m2K)，取所在地区建筑节能设计标准规定的屋面传热系数K限值。10.3 楼地面热工计算10.3.1 传热系数楼板层的传热系数K按公式（10.1.11）、（10.1.12）、（10.1.13）计算，计算要点是：1 上下为居室的层间楼板的上、下表面换热阻均取Ra.b0.11(m2K)/W；2 底面接触室外空气的架空或外挑楼板的上表面换热阻Ra0.11(m2K)/W，下表面换热阻Rb0.05(m2K)/W；3 有地下室或地下室停车库楼板的上表面换热阻Ra0.11
11、 (m2K)/W，下表面换热阻Rb0.08(m2K)/W；4 保温层材料的导热系数应按公式（10.1.14）取计算导热系数；5 有钢筋混凝土梁、肋的底面接触室外空气的架空通风或外挑楼板，当采用的外保温系统只是粘结在楼板底面时，应按公式（10.1.15）计算楼板的平均传热系数Km，并使Km符合标准中规定的限值。10.3.2 底层地面的热阻底层地面由于上下不是空气边界层，不能采用传热系数K作为评价底层地面的热工性能指标，只能采用热阻作为评价其热工性能的指标。底层地面的热阻Rg(m2K)/W按下列公式计算：RgRa+R （10.3.21）或 RgR （10.3.22）式中 Ra地面上表面的换热阻(m
12、2K)/W，取Ra0.11(m2K)/W；R地面至垫层各层材料的热阻之和(m2K)/W，包括面层、保温层、垫层，各层材料的热阻Rj按公式（10.1.13）、（10.1.14）计算。底层地面热阻计算的要点是：1 垫层以上各层材料的导热系数可由民用建筑热工设计规范GB 50176-1993的附录表4.1中查取；2 严寒及寒冷地区的地面应将周边地面和非周边地面的热阻分别计算，周边地面系指距外墙2m以内的地面。10.3.3 保温层厚度计算地面的保温层厚度（m）按下式计算：（RreRc0.11）（10.3.3）式中保温层材料的计算导热系数，W/(mK)；Rre地面要求的热阻(m2K)/W，取所在地区建筑
13、节能设计标准规定的地面热阻R限值；Rc地面面层至垫层除保温层外的各层材料的热阻之和(m2K)/W，按公式（10.1.12）和（10.1.13）计算。10.4 门窗、幕墙热工计算10.4.1 建筑门窗的传热系数K应按以下公式计算： （10.4.1）式中：K窗的传热系数，W/(m2K)；Ag窗玻璃面积，m2；Af窗框的投影面积， m2；l玻璃区域的周长，m；Kg窗玻璃中央区域的传热系数，W/(m2K)； Kf窗框的面传热系数，W/(m2K)；窗框和窗玻璃之间的附加线传热系数，W/(mK)。10.4.2 建筑门窗的遮阳系数应按照以下方法计算。1窗的太阳能总透射比gt采用下式计算： （10.4.2-1
14、）式中gt窗的太阳能总透射比；Ag窗玻璃面积，m2；Af窗框的投射面积，m2；gg窗玻璃区域（或者其它镶嵌板）太阳能总透射比；gf窗框太阳能总透射比，对给定窗的不同部分应分别计算求和；At整窗的总投影面积，m2。2窗的遮阳系数SC应为窗的太阳能总透射比与标准3mm透明玻璃的太阳能总透射比之比，按下式计算： （10.4.2-2）式中SC整窗的遮阳系数；gt整窗的太阳能总透射比。10.4.3 幕墙单元的传热系数KCW按下式计算： （10.4.3-1）式中 Ag 透明面板面积，m2；lg 透明面板边缘长度，m；Kg 透明面板中部的传热系数，W/(m2K)；g 透明面板边缘附加线传热系数，W/(mK)
15、；Ap 非透明面板面积，m2；lp 非透明面板边缘长度，m；Kp 非透明面板中部的传热系数，W/(m2K)；p 非透明面板边缘附加线传热系数，W/(mK)；Af框的投射面积，m2；Kf窗框的面传热系数，W/(m2K)；1当幕墙背后有实体墙，且幕墙与实体墙之间为封闭空气层时，实体墙部分的室内环境到室外环境的传热系数K按下式计算： （10.4.3-2）式中KCW实体墙部分面积范围内外层幕墙的传热系数，W/(m2K)；Rair幕墙与墙体间空气间层的热阻，一般可取0.17（m2K/ W）；KWall实体墙部分面积范围内实体墙的传热系数，W/(m2K)。2单层墙体的传热系数KWall按下式计算： （10
16、.4.3-3）式中d单层材料的厚度，m；单层材料的导热系数，W/（mK）。3多层实体墙的传热系数KWall可采用下式计算： （10.4.3-4）式中di各层单层材料的厚度，m；i各层单层材料的导热系数，W/（mK）。若幕墙与实体墙之间存在热桥，当热桥的面积小于实体墙部分面积1时，热桥的影响可以忽略；当热桥的面积大于实体墙部分面积1时，应计算热桥的影响。计算热桥的影响，可采用当量热阻Reff代替（10.4.3-2）中的空气间层热阻Rair。当量热阻Reff按下式计算： （10.4.3-5）式中Ab热桥元件的面积，m2；A幕墙单元内空气间层的总面积，m2；热桥材料导热系数，W/（mK）；Rair空
17、气间层的热阻，m2K/ W。10.4.4 玻璃幕墙单元的太阳能总透射比gg按下式计算： （10.4.4-1）式中 Ag 透明面板的面积，m2；gg 透明面板的太阳能总透射比；Ap 非透明面板的面积，m2；gp 非透明面板的太阳能总透射比；Af 框的面积，m2；gf 框的太阳能总透射比。幕墙的遮阳系数SC应为幕墙的太阳能总透射比与标准3mm透明玻璃的太阳能总透射比的比值，按下式计算： （10.4.4-2）式中SC幕墙的遮阳系数；gt幕墙的太阳能总透射比。框的太阳能总透射比gf按下式计算： （10.4.4-3）式中框的外表面换热系数，W/(m2K)；f框表面太阳辐射吸收系数，W/(m2K)；Kf框
18、的传热系数，W/(m2K)；Asurf框的外表面面积，m2；Af框面积，m2。10.4.5 用二维有限单元法进行数字计算，可以得到窗框或幕墙框的传热系数。在没有详细的计算结果可以应用时，可以应用本条的计算方法得到窗框的传热系数。本节中给出的框的传热系数值都是对应窗或幕墙垂直安装时的情况。框传热系数的数值包括了框表面积的影响。计算传热系数的数值时取 hin=8.0 W/(m2.K) 和 hout=23 W/(m2.K)。1 塑料窗框的传热系数见表10.4.5-1。窗框材料窗框种类KfW/(m2.K)聚氨酯带有金属加强筋型材壁厚的净厚度5mm2.8PVC腔体截面从室内到室外为两腔结构，无金属加强筋
19、2.2从室内到室外为两腔结构，带金属加强筋2.7从室内到室外为三腔结构，无金属加强筋2.0表10.4.5-1 带有金属钢衬的塑料窗框的传热系数2 木窗框木窗框的Kf值是在水汽含量在12%的情况下获得，窗框厚度见图10.4.5-2：Kf W/(m2K)图10.4.5-1 木窗框以及金属-木窗框的热传递与窗框厚度df的关系图10.4.5-2 不同窗户系统窗框厚度df的定义3 金属窗框1）金属窗框的传热系数Kf按下式计算： （10.4.5-1）式中Ad,i框的室内表面积，m2；Ad,e框的室外表面积，m2；Af,i室内的框投影面积，m2；Af,e室外的框投影面积，m2；hi窗框的内表面换热系数，W/
20、(m2.K)，可取8.0 W/(m2.K)；he窗框的外表面换热系数，W/(m2.K)，可取23 W/(m2.K)；Rf窗框截面的热阻，(m2.K) / W，隔热条的导热系数可取为0.3W/m.K，热阻根据隔热条的尺寸和数量计算。2）金属窗框的热阻Rf按下式计算： （10.4.5-2）3）对没有隔热的金属窗框，使用Kf.0 = 5.9 W/(m2K)。4）对具有隔热的金属窗框，Kf.0的数值按图10.4.5-3中阴影区域上限的粗线选取，图10.4.5-4、图10.4.5-5为两种不同的隔热金属框截面类型示意图。Kf.0 W/(m2K)图10.4.5-3 带隔热的金属窗框的传热系数值图10.4.
21、5-4 隔热金属框截面类型1（采用导热系数低于0.3 W/mK的隔热条）图10.4.5-5 隔热金属框截面类型2（采用导热系数低于0.20 W/mK的泡沫材料）图10.4.5-3中，带隔热条的金属窗框适用条件是： （10.4.5-3）式中d热断桥对应的铝合金截面之间的最小距离，m；bj热断桥j的宽度，m；bf窗框的宽度，m。图10.4.5-3中，采用泡沫材料隔热的金属框适用条件是： （10.4.5-4）式中d热断桥对应的铝合金截面之间的最小距离；bj热断桥j的宽度；bf窗框的宽度。10.4.6 窗框与玻璃结合处的附加线传热系数主要受间隔层材料传导率的影响。在没有精确计算的情况下，可采用表10.4.6中的估算值。表10.4.6 铝合金、钢（不包括不锈钢）与中空玻璃结合的线传热系数窗框材料双层或三层未镀膜中空玻璃（W/m.K）双层Low-E镀膜或三层中空玻璃（其中两片Low-E镀膜） （W/m.K）木窗框和塑料窗框0.040.06带热断桥的金属窗框0.060.08没有断桥的金属窗框00.02