3 玻璃热工性能计算

　　3.1 单层玻璃的光学热工性能计算

　　单层玻璃的计算按照ISO9050的有关规定进行。考虑到中国玻璃数据库建设的需要，要求在测试玻璃时按照有关要求提供玻璃光谱数据库。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，其中280～400nm的波长间隔不宜超过5nm，400～1000nm的波长间隔不宜超过10nm，1000～2500nm的波长间隔不宜超过50nm。
　　单片玻璃的可见光透射比τ_V按下式计算：
　　
　　单片玻璃的太阳能透射比τ_S按下式计算：
　　
　　单片玻璃的太阳能总透射比，按照下式计算：
　　
　　
　　单片玻璃的遮阳系数SC_cg按下式计算：
　　

　　3.2多层玻璃的光学热工性能计算

　　多层玻璃太阳光学计算采用ISO15099的模型：

图3.2 -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

src=\”/File/ydt3LrsxxaO/LrAxLJP/ciiRHiHBHiIBHRRIe.gif\”>，角标“+”和“-”分别表示辐射流向室外和向室内，如下图所示。

　　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：
　　
　　当i=1时：
　　
　　当i=n+1时：
　　
　　当i=2～n时：
　　
　　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：
　　
　　反射到室外的直接反射比由下式计算：
　　
　　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：
　　

　　3.3玻璃区域的传热计算

　　玻璃气体层间的能量平衡可用基本的关系式表达如下：

图3.3-1 第i层玻璃的能量平衡

　　在每一层气体间层中，应该应用以下方程：
　　
　　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：
　　
　　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：
　　
　　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Nu_i确定：
　　
　　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。

　3.4玻璃系统的热工参数计算
　　玻璃系统的传热系数：

　　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。
　　
　　计算传热系数时应设定没有太阳辐射：
　　
　　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：
　　
　　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：
　　
　　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T_n为：
　　

　　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：
　　
　　各层玻璃向室内的二次传热用下式计算：
　　
　　玻璃系统的太阳能总透射比应按下式计算：
　　
　　
　　4 框的传热计算

　　有关框的计算与窗的计算有关。我国的标准将主要参照ISO10077的有关约定进行。这些约定要求框的计算应得到框的传热系数和框与玻璃或其它面板结合的附加线传热系数。

　　4.1 有关约定

　　框的面积：
　　框室内侧面积A_fi：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A_fe：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A_f：取框室内侧面积Afi和框室外侧面积Afe两者中的大者。
　　
　　玻璃面积：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A_g（或其它镶嵌板面积A_p）。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。
　　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l_g（或l_p）。
　　窗或幕墙的面积：窗或幕墙的面积A_w是框面积A_f和玻璃（包括其它镶嵌板）面积A_g（包括A_p）之和。

　　4.2 框的传热系数和框与面板接缝的线传热系数
　　框的传热系数 Uf计算：
　　框的传热系数Uf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。
　　

图4.2-1 框传热系数计算模型示意图

　　在图4.2-1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。
　　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：
　　
　　截面的传热系数：
　　
　　框的传热系数：
　　
　　
　　框与玻璃系统（或其它镶嵌板）接缝的线传热系数 Ψ的计算：
　　

图4.2-2 框与面板接缝传热系数计算模型示意图

　　在图4.2-1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4.2-2。
　　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：
　　
　　截面的传热系数为：
　　
　　框与面板接缝的线传热系数：
　　
4.3 传热控制方程

　　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：
　　
　　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：
　　
　　在窗框的外表面，热流密度q等于：
　　
　　玻璃空气间层的传热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。第i个空气间层的当量导热系数应用下式确定：
　　
　　
　　4.4 封闭空腔的传热

　　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：
　　
　　对流换热系数h_c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。
　　
　　封闭空腔的辐射传热系数h_r由下式计算：
　　

　　4.5 敞口的空腔、槽的传热

　　轻微通风的小断面敞口空腔和沟槽：
　　小断面的沟槽或由一条宽度大于2mm但小于10mm的缝隙连通到室外或室内环境的空腔可作为轻微通风的空腔来处理。轻微通风的空腔的等效导热系数取相同截面封闭空腔的等效导热系数的两倍。
　　如果轻微通风的空腔的开口宽度小于或等于2mm，则可作为封闭空腔来处理。
　　大断面的沟槽或连通到室外或室内环境的缝隙宽度大于10mm的空腔可作为通风良好的空腔来处理。
　　
　　4.6 框的太阳能总透射比计算

　　框的太阳能总透射比可按下式计算：