BS EN 673-1998 中文版 确定建筑玻璃热传导(U值)的计算方法.pdf

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1、1 英国标准英国标准BSBS ENEN 673673：19981998（含第一次修订） 确定建筑玻璃热传导确定建筑玻璃热传导（U 值）的计算方法 BSBSBSBS ENENENEN 673:1998673:1998673:1998673:1998 Glass in building. Determination of thermal transmittance (Uvalue). Calculation method 欧洲标准 EN 673：1997，合并修订版 A1：2000，构成本英国标准。 2 BS EN 673：1998 本国前言 本标准是欧洲标准 EN 673：1997 合并修订版

2、A1：2000 的英文版。 技术委员会 B/520建筑玻璃和玻璃窗将英国参与本标准制定的任务委托 给分委员会 B/520/4性能和安装，该分委员会的职责在于： 帮助问询者理解标准； 向相应的欧洲委员会提交任何有关条款解释的询问或修改建议，并保证 有关英国的利益得到通知。 监控相关标准在国际和欧洲的发展情况，并向英国公布。 只要向该分委员会的秘书处索取，便可以获得该分会代表性组织机构的清 单。 交叉引用 本文中提到的执行国际或欧洲出版物的英国标准可以通过在英国标准协会 的标准目录中查找“国际标准对应索引”而获得，也可以使用英国标准协会标准 电子目录的“查找”功能。 一份英国标准并不能涵盖一份合同

3、必需的所有条款。因此，英国标准的使用 者必须对自己的应用行为负责。 符合英国标准并不意味着可以不受其他法律条文的约束。符合英国标准并不意味着可以不受其他法律条文的约束。 页码安排 本文档包括封面、扉页、EN 扉页、第 2 至 9 页和封底。 本文档中 BSI 的版权通告表明了本文档的最后发布日期。 自发行以来所做的修订 修订号日期涉及的条款 133672001.09.12表 1 的数据 3 欧洲标准欧洲标准ENEN 673673（1997.111997.11）+A1+A1（2000.92000.9） ICS 81.040.20 描述词：玻璃，窗玻璃，热绝缘，计算原则，导热系数，测量值，不透明度

4、， 红 外辐射 英文版 确定建筑玻璃热传导确定建筑玻璃热传导（U 值）的计算方法 （含 A1：2000） 本欧洲标准于 1997 年 10 月 8 日获 CEN 批准。修订稿 A1：2000 于 2000 年 9 月 23 日获 CEN 批准。 CEN 成员必须遵守 CEN/CENELEC 国际规则，该规则规定了在不做任何变更的 情况下，赋予本欧洲标准国家标准地位所需的条件。向中央秘书处或 CEN 任意 成员提出申请即可获得关于本国家标准的最新清单和参考书目。 本欧洲标准有三个正式版本（英语、法语、德语） 。如果 CEN 成员将其翻译 为本国语言并向中央秘书处作了通报， 那么该语言的版本与正式

5、版本具有同等地 位。 CEN 成员指下列国家的国立标准机构：奥地利、比利时、丹麦、芬兰、捷克、 法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、荷兰、挪威、葡萄牙、 西 班牙、瑞士、瑞典和英国。 CEN 欧洲标准化委员会 4 欧洲标准欧洲标准 EN673EN673：19971997 前言前言 本欧洲标准由技术委员会 CEN/TC 129建筑玻璃委员会所编制，该委员会的 秘书由 IBN 担任。 本欧洲标准最迟将在 1998 年 5 月通过正式出版或背书的方式成为国家标准。 与此不一致的国家标准最迟将在 1998 年 5 月被撤消。 CEN/TC 129/WG 9，光和能量的传递，热绝缘委员会在文

6、件 ISO/DIS 10292 的基础上起草了一份工作文件。ISO/DIS 10292 的名称是：玻璃窗的热绝缘，确 定双层或多层玻璃窗的稳态 U 值的计算原则，该标准由 ISO/TC 160，建筑玻璃 委员会制定。 根据CEN/CENELEC国际规则， 下列国家的国立标准机构必须采用此欧洲标准： 地利、比利时、丹麦、芬兰、捷克、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、 卢森堡、荷兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞士、瑞典和英国。 修订版修订版 A1A1 的前言的前言 本修订版 EN 673：1997/A1：2000 是对 EN 673：1997 的修订，由技术委员 会 CEN/TC 129建筑玻璃

7、委员会所制定，该委员会的秘书由 IBN 担任。 本修订版最迟将在 2001 年 4 月通过正式出版或背书的方式成为国家标准。 与此不一致的国家标准最迟将在 2001 年 4 月被撤消。 根据CEN/CENELEC国际规则， 下列国家的国立标准机构必须采用此欧洲标准： 地利、比利时、丹麦、芬兰、捷克、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、 卢森堡、荷兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞士、瑞典和英国。 目录目录 页码 前言2 1 范围2 2 标准文献3 3 符号3 4 定义4 5 基本公式4 6 基本材料特性5 7 外部和内部的导热系数6 8 参考值：标准化界面条件6 9 结果表达7 10 测试报告7

8、 附录 A（规范性）标准和校正发射率的确定8 附录 B（规范性）用于有多个气体层的窗玻璃的迭代法8 附录 C（引用性）参考书目9 5 1 范围 本欧洲标准规定的计算方法适用于确定具有平滑和平行表面的玻璃窗的热传 导。 本欧洲标准适用于未涂层的玻璃（包括带有构造性表面的玻璃，如压花玻 璃） 、涂层玻璃和不透远红外的材料，这些材料指的是钠钙硅酸盐玻璃产品（以 下称钠钙玻璃） 、硼硅酸盐玻璃和玻璃陶瓷。本标准同样适用于由上述玻璃和/ 或材料构成的多层玻璃窗。 本标准不适用于在气体层中使用透远红外的材料构成 的板或薄片的多层玻璃窗。本欧洲标准规定的方法确定的是玻璃窗中心区域的 U 值 1） （热传导）

9、 。通过中空玻璃窗空气层或边框产生的热桥作用而导致的边缘效 应不在本标准讨论范围之内。而且，也不考虑由于太阳辐射造成的能量传导。 用 于计算窗户、门和百叶窗（见 C1）的总 U 值的文献必须参照根据本标准计算的 玻璃窗部件的 U 值。为了便于进行产品对比，本标准只对玻璃窗的垂直位置做规 定。另外，用于其他目的的 U 值也可用同样的步骤计算，特别是用于预测： a) 通过玻璃窗的热损耗； b) 夏天的传导增热量； c) 窗玻璃表面的结露； d) 确定日照因子时的太阳辐射吸收效应（见 C2） 。 为了应用本标准所确定的玻璃窗的 U 值，必须参考 C.4 和 C.5 或其他计算热 损耗的欧洲标准。 本

10、标准也规定了发射率的确定步骤。 本标准遵循的规则是在保证精度的情况下尽可能简单。 2 标准文献 本欧洲标准含有来自于其他出版物的限定日期的和无限定日期的标准文献。 这些标准文献将在文中的适当位置被引用，而以下列出出版物名称。对于限定日 期的文献，即使这些出版物进行了持续修订或改版，也只有在本标准修订或改版 时包含了其新的内容时才适用。对于无限定日期的文献，本标准将直接采用该出 版物的最新版本。 EN 674，确定建筑玻璃热传导（U 值）的保护平板法 EN 675，确定建筑玻璃热传导（U 值）的热流计法 PrEN 1098，确定建筑玻璃热传导（U 值）的校准和保护热盒法 3 符号 符号含义单位

11、A常数 c气体比热容J/ （Kg.K） d材料层的厚度（玻璃或可选的玻璃窗材料）m F体积分数 h导热系数W/(m 2.K) 也叫热导率W/(m 2.K) M材料层的数目 n指数 6 N间隔数 r玻璃的热阻（或替换为玻璃窗材料）m.K/W P气体性质 Rn标准反射（垂直于表面） s气隙的宽度m T绝对温度K U热传导W/(m 2.K) T温度差 K 校正发射率 n标准发射率（垂直于表面） 气体密度kg/m 3 斯蒂芬-波尔兹曼常数（=5.6710 -8） W/(m 2.K) 气体的动态粘度Kg/ （m.s） 空隙中气体的导热率W/(m.K) 也叫波长m 温度 无量纲准数 Gr格拉斯霍夫准数 N

12、u努塞特准数 Pr普兰特准 下标 c对流 e外部 i内部 j第 j 个材料层 g气体 m平均值 n常规 r辐射 s空间 t总和 1；2第 1、第 2、 4 定义 本标准中采用如下定义： 4.1 U 值 玻璃窗的参数，它以热量穿过窗玻璃的中心部位而不考虑边缘效应为特征， 表示的是玻璃窗两侧的环境温度的单位温度差对应的热传导速率的稳定态密度。 U 值的单位是瓦每平方米、每开尔文W/（m2.K）。 4.2 参考值 在标准界面条件下获得的 U 值（见第 8 条） 。 7 5 基本公式 本标准指定的方法是以下列原则为计算基础的。 5.1U 值 U 值由下式计算： -(1) 其中： he和hi：外部和内部

13、导热系数； ht:玻璃窗总的热导率； -（2） 其中： hs: 每一个气体空隙的热导率； N： 空隙层数量 dj：每一个材料层的厚度 rj：每一层材料的热阻（钠钙玻璃的热阻为 1.0 m.K/W） M： 材料层的数量 hs= hg+hr:-（3） 其中： hr辐射导热 hg为气体导热 对于有多个气体层的玻璃窗，U 值应采用迭代法计算（见附录 B） 。 5.2 辐射导热系数hr 辐射导热系数hr由下式给出： -（4） 其中： 为斯蒂芬-波尔兹曼常数； Tm气体空间的平均绝对温度 1和2是 Tm下的校准发射率。 5.3 气体导热系数hg 气体导热系数hg由下式给出： -（5） 其中： ite hh

14、hU 1111 += += NM jj s t r d h h 11 11 31 21 )1 11 (4 mr Th+= s Nh ug = 8 s是气隙的宽度； 是气体热导率。 Nu是努塞特准数，由下式给出： -（6） 其中： A 是一个常数， Gr是格拉斯霍夫准数， Pr是普兰特准数， n是幂指数， -（7） -（8） 其中： T是作为气体层界面的玻璃表面之间的温度差； 是密度； 是动态粘度； c是比热容； Tm是平均温度。 通过式（6）可以计算努塞特准数。 如果努塞特准数小于 1，那么式（5）中的Nu为 1。 5.3.1 垂直玻璃窗 对于垂直玻璃窗： A=0.035 n=0.38 5.3

15、.2 水平和倾斜玻璃窗 对于水平和倾斜玻璃窗以及热流向上的情况，对流引起的热交换是增强的。 只要在公式（6）中选用下列 A 值和 n 值，便可将这种影响考虑在内： 水平情况：A=0.16，n=0.28 45情况：A=0.10，n=0.31 当热流方向是向下的，在实际应用中可以认为对流是受抑制的，公式（5） 中选用Nu=1。 6 基本材料特性 6.1 发射率 在利用公式（4）计算辐射导热hr时，必须用到作为密闭空间的界面的表面 校正发射率. 对于未涂层的或带有不影响发射率的涂层的钠钙玻璃表面，校正发射率值选 用 0.837。 n rru PGAN)(= 2 23 81.9 m r T Ts G

16、= c P r = 9 注 1：该值可以用于未涂层的硼硅酸盐玻璃和玻璃陶瓷，这是有充分理由的。 对于其他的涂层表面，标准发射率n由红外谱仪测定（参见附录 A 中的 A.1 和 C.6） ，而校正发射率通过标准发射率来确定，见附录 A 中的 A.2。 注 2：理论上应采用两种不同的发射率定义来描述以下表面间的辐射交换： a） 玻璃窗中两层玻璃相对的玻璃表面之间； b） 玻璃表面与室内空间之间 但在实践中，这两种情况之间的差别小到可以忽略，因此，非常接近的两种类型的热交 换均可用校正发射率描述。 62 气体特性 需要用到下列气体特性： 热导； 密度； 动态粘度； 比热容c。 格拉斯霍夫准数Gr和普

17、兰特准数Pr可在公式（7）和公式（8）中用有关的 值替代，努塞特准数Nu则由公式（6）确定。 如果努塞特准数Nu大于 1，则表明发生了对流，增大了热流速率。 如果努塞特准数Nu的计算值小于 1，则表明气体的热流动仅通过传导来实 现，努塞特准数Nu应取其临界值 1。替换公式（5）中的Nu则给出气体热导hg 中空玻璃所用气体的有关特性参数列于表 1 中。 对于所有混合气体，其气体特性与各种气体的体积分数 F1，F2成正比： 气体 1：体积分数为 F1，气体 2：体积分数为 F2，等等， 则： P=P1F1+P2F2-（9） 这里 P 代表相关的特性，如：热导率、密度、动态粘度或比热容。 表 1 气

18、体特性 气体温度()密度 （kg/m 3） 动态粘度 kg/(m.s) 热导率 W/(m.K) 比热容c J/(kg.K) 空气-101.3261.66110 -5 2.33610 -2 1.00810 3 01.2771.71110 -5 2.41610 -2 +10*1.2321.76110 -5 2.49610 -2 +201.1891.81110 -5 2.57610 -2 氩气-101.8292.03810 -5 1.58410 -2 0.51910 3 01.7622.10110 -5 1.63410 -2 +10*1.6992.16410 -5 1.68410 -2 +201.6

19、402.22810 -5 1.73410 -2 SF6*-106.8441.38310 -5 1.11910 -2 0.61410 3 06.6021.42110 -5 1.19710 -2 +10*6.3601.45910 -5 1.27510 -2 +206.1181.49710 -5 1.35410 -2 氪气-103.8322.26010 -5 0.84210 -2 0.24510 3 03.6902.33010 -5 0.87010 -2 10 +10*3.5602.40010 -5 0.90010 -2 +203.4302.47010 -5 0.92610 -2 氙气-106.12

20、12.07810 -5 0.49410 -2 0.16110 3 05.8972.15210 -5 0.51210 -2 +105.6892.22610 -5 0.52910 -2 +205.4952.29910 -5 0.54610 -2 *标准界面条件 *六氟化硫 6.3 气体的红外吸收 某些气体可以吸收 5 微米到 50 微米波长范围的红外辐射。然而，当这些气 体与校正发射率小于 0.2 的涂层一起使用时，由于净红外辐射通量的密度很低， 所以这一效应可以忽略不计。 在其他情况下，如果考虑气体的红外吸收可能造成 U 值的改变，则应根据 EN674，EN675，prEN1098 的规定测量

21、U 值。 7 外部和内部导热系数 7.1 外部导热系数，he 外部导热系数he是玻璃窗附近的风速、发射率以及其他气候因素的函数。 为了便于进行 U 值的比较，对于普通的垂直玻璃表面可选用he等于 23 W/(m 2.K)。 注：he的倒数 1/he是 0.04 m 2.K/W，以精确到小数点后两位来表示。 这里没有考虑由于存在发射率低于0.837的外部暴露涂层表面而改善U值的 情形。 对于非垂直表面的he值参见 C.3。 7.2 内部导热系数，hi 内部导热系数hi可用下式表达： hi=hr+hc-(10) 其中： hr是辐射导热系数； hc是对流导热系数。 未涂层的普通钠钙玻璃表面的辐射导热

22、系数是 4.4 W/(m 2.K)。如果窗玻璃内 表面的发射率较低，则辐射导热系数由下式给出： hr=4.4/0.837-（11） 其中，是涂层表面的校正发射率 0.837 是未涂层钠钙玻璃的校正发射率（见 6.1） 。 上述公式仅适用于涂层表面不存在结露的情况。 确定涂层的校正发射率的方 法见附录 A。对于自由对流而言，hc的值是 3.6W/(m 2.K)。在窗的上方或下方安 置一个热风扇加热器，如果空气流吹在窗上，其数值将会增大。 对于垂直钠钙玻璃表面和自由对流， hi=4.4+3.6=8.0W/(m 2.k) -（12） 对于用来比较窗玻璃 U 值的情况，这个值是标准的。 注：对于钠钙玻

23、璃表面，hi的倒数 1/hi是 0.13 m 2.K/W，以精确到小数点后两位来表示。 对于非垂直表面的hi值参见 C.3。 11 7.3 设计值 在建筑设计中采用玻璃窗的 U 值，必须注意参考值可能并不是足够准确的。 在特殊情况下，设计值应该根据本标准来确定。不同位置的玻璃窗和不同环境条 件下的设计 U 值应该通过采用 hs，he，hi 的正确的界面值来确定。 注：在内部受热空间的干燥温度下，为了计算热损耗所采用的外部建筑构件 的有关参考值并不是严格相容的。在大多数实际情况下，采用这些参考值是可以 的。但是，如果玻璃窗具有相当大的表面积，特别是内表面发射率较低时，就会 产生误差。 热损耗的计

24、算见附录 C.4，C.5 或其他相关欧洲标准。 8 参考值：标准界面条件 如果采用 U 值是为了表明导热性还有改善的余地， 那么在这些情况下就可以 使用以下给出的标准界面条件。 标准界面条件的参考值列示如下： r钠钙玻璃的热阻率1m.K/W 未涂层钠钙玻璃和硼硅酸盐玻璃的校正发射率0.837 T界面玻璃表面之间的温度差15K Tm气体层的平均温度283K 斯蒂芬-波尔兹曼常数5.6710 -8W/(m2.K) he未涂层的钠钙玻璃表面的外部导热系数23 W/(m 2.K) hi未涂层的钠钙玻璃表面的内部导热系数8 W/(m 2.K) A常数0.035 n指数0.38 标准界面条件下的气体特性列

25、于表 1，其温度为 10C（283K） 9 结果的表达 9.1U 值 U值的单位是 W/(m 2.K)，四舍五入后保留一位小数。 例 1：1.53 四舍五入为 1.5 例 2：1.55 四舍五入为 1.6 例 3：1.549 四舍五入为 1.5 9.2 发射率 如果表示促进导热型材料的发射率，那么应该保留两位小数来规定其是标准 还是校正发射率。 9.3 中间值 在计算过程中，中间值不能四舍五入。 1010 测试报告测试报告 10.110.1 测试报告包括的内容测试报告包括的内容 测试报告应就下面的内容作出说明。 10.210.2 玻璃窗的鉴定玻璃窗的鉴定 玻璃窗总的公称厚度（mm） 每一片玻璃

26、的公称厚度（mm） 12 如果存在，应注明每一层材料的公称厚度（mm） 气体间隙的公称厚度（mm） 填充气体的类型 如果存在，应注明红外反射涂层的位置 玻璃窗的倾斜度（与水平面之间的角度） 与标准界面条件不同的其他条件 10.3 玻璃窗的横断面 报告中应有玻璃窗的横断面图，以表示玻璃窗的结构。图中应标明每一层玻 璃及其他材料的位置和厚度，涂层的位置，气体间隙的位置和厚度，填充气体的 类型。 并且，应该从与外界接触的层面开始给每一层玻璃、其他材料以及气体层编 号。 10.410.4 结果结果 如果涂层改变了发射率，应表明涂层的校正发射率； 如果涂层改变了发射率，应表明内部导热系数 hi；W/(m

27、 2.K) 玻璃窗总的热导率 ht，W/(m 2.K) 玻璃窗的 U 值 ，W/(m 2.K) 如果采用 hs，he，hj 来计算设计 U 值，那么应在结果表明 hs，he，hj 的值。 这种情况下，结果中应采用“设计 U 值”这一表达方式。W/(m 2.K) 附录附录 A A（规范性）（规范性） 标准和校正发射率的确定标准和校正发射率的确定 注：本附录与 C.6 一致。 A.1A.1 标准发射率的确定，标准发射率的确定，n n 镀膜表面的常规发射率n是在接近正常入射状况下，利用带有镜面反射附 件的红外谱仪测出其谱线的反射曲线，按照下列步骤计算出来的。 按照表 A.1 给出的 30 个波长值，

28、测定相应的反射系数Rn()曲线，取其算 术平均值，就得到平均温度为 283K 时的标准反射系数Rn。 -（A.1） 283K 的标准发射率由下式给出： -（A.2） 注：其他环境温度下的发射率并不强烈依赖于平均温度。 A.2A.2 校正发射率的确定，校正发射率的确定， 用表 A.2 给出的系数乘以标准发射率n即得出校正发射率。 其它值可以通过线性插值或外推获得并具有足够的准确度。 表 A.1 用于确定 283K 下的标准反射率Rn的 30 个选定波长(i) 序号 i波长i 微米 序号 i波长i 微米 15.51614.8 = = 30 1 )( 30 1 i inn RR nn R=1 13

29、26.71715.6 37.41816.3 48.11917.2 58.62018.1 69.22119.2 79.72220.3 810.22321.7 910.72423.3 1011.32525.2 1111.82627.7 1212.42730.9 1312.92835.7 1413.52943.9 1514.23050.0 * *选择 50 微米是因为这是现有商用红外谱仪的极限波长。这样的近似值给计算精 度带来的影响是可以忽略不计的。 表 A.2 由标准发射率n计算校正发射率的系数 标准发射率n系数/n 003122 005118 01114 02110 03106 04103 05

30、100 06098 07096 08095 089094 附录附录 B B（规范性）（规范性） 用于有多个气体层的窗玻璃的迭代法用于有多个气体层的窗玻璃的迭代法 对于有多个气体层（N1）的玻璃窗，其 U 值的计算是通过迭代法（举例说 明见表 B.1）实现的。这时，要确定每一个气体层在平均温度为 283K 时的气体 层热导率 hs（与 283K 之间的微小偏差所造成的影响可以忽略不计，因此就可以 获得足够的准确度。 ） 迭代法的第一步是：对于每一个气体层，式（7）中的温度差T=15/N（K） 。 在获得气体层热导率 hs 值后， 对于每一个气体层的新Ts应通过下式计算： = N hs hs Ts

31、 1 1 1 15（B.1） 14 这些Ts 值用于第二次迭代，依次类推。 应该重复进行迭代，直到公式（2）中玻璃窗的热阻1 N1/hs 在第三个有效数 字上收敛（通常不超过 3 次迭代，特殊情况需要 4 次） 。 应在式（2）和式（1）中采用此收敛值来计算 U 值。 在原始 hs 值相等，各自的温度差由T=15/N（K）计算的情况下，就不需要 迭代。 表 B.1 迭代法示例三层玻璃窗，具有如下特征：结构 4/12/4/1214，第 二个气体间隙中有一个=0.1 的涂层，两个气体层中都填充 SF6 气体。 迭代次数1234 气体层1 的1/hs（ m 2.K / W） 0.1455 0.177

32、70.17130.1714 气体层2 的1/hs（ m 2.K / W） 0.2720 0.31250.31350.3133 1 21/hs （m 2.K / W） 0.41750.48420.48480.4847 气体层 1 的T（K）5.235.315.35.3 气体层 1 的T（K）9.779.689.79.7 U 值 W /（m 2.K） 1.671.511.51.5 附录附录 C C（引用）（引用） 书目书目 C.1prEN 30077，窗、门和百叶窗的热透射比的计算方法（IS0/DIS 11077：1993） C.2 prEN410，建筑玻璃光透射比、太阳光直接透射比、总太阳能透射比、 紫外透射比和其他相关特性的确定 C.3 建筑部件和建筑基础的热阻和热透射比的计算方法（IS0/DIS 6946-1：1995） （WI：00089013） C.4 prEN832，建筑的热性能用于加热的能量的计算居民住宅 C.5 EN ISO10211-1，建筑构造中的热桥热流和表面温度第一部分：通用计 算方法（ISO 10211-1：1995） C.6 prEN 12898，建筑玻璃发射率的确定