沈哲

摘要：建筑是人類賴以生存和工作的空間，建筑門窗幕墻是建筑極其重要的組成部分，也是實現建筑功能極其重要的部件。目前，建筑節(jié)能已經成為全球人們的共識，而建筑門窗幕墻的熱工性能極其薄弱，所以它是實現建筑節(jié)能的關鍵環(huán)節(jié)。為了盡快實現建筑節(jié)能，需要對建筑門窗系統(tǒng)的熱工性能指標進行科學的計算，這就要求我們建立一套建筑門窗幕墻熱工計算體系，并在此基礎上研究開發(fā)相應的軟件產品，從而實現建筑節(jié)能的效果。

關鍵詞：建筑節(jié)能；門窗幕墻；熱工計算；模擬計算

2009年5月建設部頒布實施《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程》，其主要內容就是計算門窗和玻璃幕墻的熱工性能，從而達到建筑節(jié)能的效果。歐美國家門窗幕墻人工計算已經經歷了十數載的發(fā)展，具備了比較成熟的技術和完善的標準體系。我國在研究和總結歐美等國家相關技術標準的前提下，制定出適合我國的有關節(jié)能計算。

一、國外建筑門窗幕墻熱工計算標準體系

目前，國外主要有ISO（EN）標準體系和美國NFRC標準體系。ISO（EN）標準體系是一個比較完整的體系，主要涉及玻璃光學熱工、門窗幕墻熱工計算等一系列方法標準；而美國NFRC是美國的民間組織機構依據ISO和美國標準編制而成的門窗熱工標準體系。

二、我國建筑門窗幕墻人工計算標準體系

我國建設部頒布實施的《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程》對于一下內容都給出了相應的計算方法。

1、 玻璃光學熱工性能計算

玻璃是門窗、幕墻的重要組成部分，也是其熱工性能好壞的關鍵所在。所以優(yōu)先闡述玻璃光學熱工性能的計算方法。玻璃光學熱工性能計算包括單層玻璃的光學熱工性能計算和多層玻璃的光學熱工性能計算。

單層玻璃的光學熱工性能計算主要按照ISO9050的有關規(guī)定進行，單片玻璃的光學人工性能計算應該根據單片玻璃的測定光譜數據進行相應計算。其計算公式采用積分和迭代的方法求解。

多層玻璃的光學熱工性能計算主要按照ISO15099的有關規(guī)定，利用解線性方程組的方法計算所有各個氣體層的值，從而計算出傳向室內的直接透射比。反射到室外的直接反射比也有相應的計算方法。

2、 框傳熱計算

門窗、幕墻框的傳熱非常復雜，我們一般把框的傳熱看作是二維傳熱。有關框的計算和窗的計算，我國的計算標準體系主要按照ISO10077的有關規(guī)定進行。這些規(guī)定要求框的計算需要得到框的傳熱系數和框與玻璃結合的附加線傳熱系數。線傳熱計算方法采用線傳熱系數計算理論，計算框傳熱是應該使用一塊導熱系數的版塊代替實際的玻璃，版塊的厚度等于玻璃的厚度，嵌入框的深度按照實際的尺寸，可以發(fā)現部分版塊寬度不應該小于200mm，通過這種二維有限元傳熱分析，可以得到玻璃被代替前后框節(jié)點的傳熱情況，才能計算出框本身的傳熱系數和玻璃與框結合的附加線傳熱系數。

3、 門窗幕墻熱工性能計算

對于遮陽的窗和幕墻應該采用多層玻璃和空氣間層的計算方法，從而對門窗、幕墻進行補充計算。而對于整窗的傳熱系數、遮陽系數以及可見光透射比的計算都應該采用各部分的性能按面積進行平均計算。

4、 結露性能評價、計算

門窗、幕墻的各個框以及面板的結露性能評價指標可以按照以下的方法進行確定，采用二維模擬程序來計算門窗、幕墻的框和玻璃每個節(jié)點的溫度，對所有的節(jié)點內表面的分段溫度進行歸納，由最內表面低溫段開始，按照內表面分段所代表的面積進行累加計算，直到統(tǒng)計面積達到這個節(jié)點所占面積的十分之一。將所統(tǒng)計的最高溫度確定為抗結露性能評價指標?？傊?，門窗。幕墻的各個組成部分的評價指標不能低于露點溫度。

5、 遮陽系統(tǒng)計算

遮陽計算只局限于平行于玻璃面的平板型遮陽裝置，遮陽總體上可以分為內遮陽、外遮陽以及中間遮陽。內遮陽位于玻璃系統(tǒng)的室內側，與窗玻璃的熱光接觸比較多，比如遮陽簾；中間遮陽位于玻璃系統(tǒng)的內部或者是門窗、幕墻的中間地帶，這個夾層地帶傳熱計算需要考慮多種因素，即與其他部件或是環(huán)境通過對流、傳導、熱輻射的方式進行熱交換，與此同時，還需要考慮吸收、反射和傳遞太陽輻射。外遮陽位于玻璃系統(tǒng)的室內側，同內遮陽一樣，與窗玻璃有較多的熱光接觸。

關于遮陽系統(tǒng)的計算，需要考慮自然界存在的直射和散射兩部分太陽輻射。計算處理的過程中，需要確定遮陽裝置的光學性質、總傳熱系數，并計算分析依據這樣裝置材料的光學性能、幾何形狀和部位。

6、 計算邊界條件

計算邊界條件是門窗、幕墻熱工計算的基礎，并且對其計算結果有很大的影響，但是計算邊界條件主要取決于各個地方的氣候和氣象參數。在我國，一般情況下，我國基本采用ISO標準體系，采用冬季條件計算門窗幕墻的傳熱系數，采用夏季條件計算門窗幕墻的遮陽系數，主要因為我國同ISO標注體系的冬、夏季室內溫度、夏季室外溫度以及太陽輻射照度都一致。

另外，我國的室外對流換熱系數根據我國本身的氣候條件，特別規(guī)定門窗邊框以及邊框附近邊緣的室外對流換熱系數（63.5mm以內）。源于我國與歐洲國家所處的氣候條件不一致。這樣規(guī)定更加符合我國建筑工程的實際情況。

三、國內外建筑門窗幕墻熱工計算標準體系的對比研究

通過上文可以得知，國外有兩種計算標準體系，國內只有一種計算標準體系，即頒布實施的《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程》對相關的內容有其相應的計算方法。通過三種標準體系的分析對比，可以得出以下幾點結論。

1、我國的計算標準體系基本依據ISO標準體系而制定，但是根據我國實際的氣候和氣象條件，我國規(guī)定了評價定型產品的統(tǒng)一邊界條件，以便與我國的工程技術標準相吻合。

2、這三種計算標準體系對于玻璃的光學熱工性能的計算方法基本一致，但是對于引用標準太陽光譜時有顯著的區(qū)別。

3、美國NFRC標準體系只是根據自身的實際情況，針對門窗節(jié)能性能標識工作，沒有關于幕墻熱工計算的方法，具有一定的局限性。

結語：

綜上所述，門窗、幕墻熱工計算標準體系是一個比較復雜的體系，我國在這一方面的計算才剛剛起步，但是我國在參照ISO標準體系的基礎上，頒布實施了適合我國工程技術標注的計算體系，這個體系融合了幕墻、門窗、玻璃、遮陽系統(tǒng)等相關的熱工計算方法，體系比較全面，可以滿足了我國門窗幕墻產品和工程設計的實際需要。

參考文獻：

[1]馬揚.中外建筑門窗幕墻熱工計算標準體系的研究[J].建筑科學報，2010（04）

[2]劉萬奇.基于數據庫的建筑門窗熱工計算及分析研究[J].高等教育出版社，2011（05）

[3]楊士超.我國門窗幕墻熱工性能指標計算理論體系的建立[J].建筑科技報，2011（09）