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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;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 news.alwindoor.com 手机访问地址 3g.alwindoor.com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(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、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)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: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)、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,33.2;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: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=1.64(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)=5.76 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 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 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() 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
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