寒冷和严寒地区建筑门窗节能设计和解决方案.doc

寒冷和严寒地区建筑门窗节能设计和解决方案周佩杰【摘要】本文以寒冷和严寒地区建筑门窗的节能保温为主线，对现行国家标准进行了介绍，指出了影响门窗节能保温的五大因素，对门窗的节能设计和解决方案进行了阐述，可供在实际工作中应用。【Abstract】In this paper, cold and cold regions insulation building the main line of energy-saving windows and doors on the existing national standards were introduced, and pointed out the windows of the five factors of energy-saving insulation, energy-efficient design on the doors and windows and solutions are described, for in practical work application.【主题词】辐射、传导、对流、通风。【Keywords】Radiation, conduction, convection, ventilation.建筑围护结构节能是建筑节能的重要组成部分，特别是寒冷和严寒地区建筑围护结构节能在我国最为重要，这是该地区的面积约占国土面积的三分之二。我国严寒地区是指东北、内蒙古和西部部分地区，最冷1月平均温度-10，7月平均气温25；寒冷地区是指中上部和西部部分地区，最冷1月平均温度>-100，7月平均气温1828。为实现建筑采暖能耗降低65%左右的节能目标，所有建筑设计必须按此进行设计，并在实际运行中也要持续达到此目标。建筑门窗占建筑墙体30%-50%，是建筑节能的重要环节，为此在寒冷和严寒地区做好门窗的节能保温更为重要。一、寒冷和严寒地区节能设计标准GB 560189-2005 公共建筑节能设计标准和JGJ 26-2010严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准对寒冷和严寒地区节能设计进行了详细的规定。1 为了使建筑围护结构热工性能要求更合理JGJ 26-2010严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准对寒冷和严寒地区进一步划分为5个气候子区：气候子区分区依据备注严寒地区（区）严寒（A）区6000HDD18HDD18：采暖度日数CDD26：空调度日数严寒（B）区5000HDD18<6000严寒（C）区3800HDD18<5000寒冷地区（区）寒冷（A）区2000HDD18<3800 CDD2690寒冷（B）区2000HDD18<3800 CDD26>902 为实现建筑采暖能耗降低50%左右，公共建筑节能设计标准（GB 50189-2005）对公共建筑外围护结构热工设计规定： 2.1 严寒、寒冷地区建筑的体形系数应小于或等于0.40。2.2 根据建筑所处城市的建筑气候分区，围护结构的热工性能见下表围护结构传热系数限值(传热系数K W/(m2·K) 气候分区严寒地区A区严寒地区B区代表性城市海伦、博克图、伊春、呼玛、海拉尔、满洲里、齐齐哈尔、富锦、哈尔滨、牡丹江、克拉玛依、佳木斯、安达长春、乌鲁木齐、延吉、通辽、通化、四平、呼和浩特、抚顺、大柴旦、沈阳、大同、本溪、阜新、哈密、鞍山、张家口、酒泉、伊宁、吐鲁番、西宁、银川、丹东围护结构部位体形系数0.30.3体形系数0.4体形系数0.30.3体形系数0.4外墙(包括非透明幕墙)0.450.400.500.45单一朝向外窗(包括透明幕墙)窗墙面积比比0.23.03.22.80.2比0.32.82.92.50.3比0.42.52.62.20.4比0.52.02.11.80.5比0.71.71.81.6屋顶透明部分2.52.6围护结构传热系数限值(传热系数K W/(m2·K) 和遮阳系数SC（东、南、西向/北向）气候分区寒冷地区代表性城市兰州、太原、唐山、阿坝、喀什、北京、天津、大连、阳泉、平凉、石家庄、德州、晋城、天水、西安、拉萨、康定、济南、青岛、安阳、郑州、洛阳、宝鸡、徐州围护结构部位体形系数0.30.3体形系数0.4外墙(包括非透明幕墙)0.600.50单一朝向外窗(包括透明幕墙)窗墙面积比传热系数遮阳系数SC传热系数遮阳系数SC比0.23.53.00.2比0.33.02.50.3比0.42.70.70/2.30.70/0.4比0.52.30.60/2.00.60/0.5比0.72.00.50/1.80.50/屋顶透明部分2.70.502.70.503.50.35说明有外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数；无外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数。2.3 建筑每个朝向的窗（包括透明幕墙）墙面积比均不应大于0.70。当窗（包括透明幕墙）墙面积比小于0.40时，玻璃（或其他透明材料）的可见光透射比不应小于0.40。2.4 屋顶透明部分的面积不应大于屋顶总面积的20%。2.5 外窗的可开启面积不应小于窗面积的30%；透明幕墙应具有可开启的部分或设有通风换气装置。2.6 外窗的气密性等级不得小于4级（2002年标准）（单位缝长：1.5q1 0.5 m3/（·h），单位面积：4.5q2 1.5 m3/（·h）。2.7 透明幕墙的气密性等级不得小于3级（固定部分：0.05q0.10），可开启部分：1.5q2.5。3 为实现建筑采暖能耗降低65%左右，严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准(JGJ 26-2010对居住建筑外围护结构热工设计规定： 3.1 建筑群的总体布置，单体建筑的平面、立面设计和门窗的设置，应考虑冬季利用日照并避开冬季主导风向。3.2 建筑物宜朝向南北或接近朝向南北。建筑物不宜设有三面外墙的房间，一个房间不宜在不同方向的墙面上设置两个或更多的窗。3.3体形系数限值和窗墙面积比限值不大于下表规定体形系数限值窗墙面积比限值建筑层数3层(48)层(913)层14层朝向北东、西南严寒地区0.500.300.280.25严寒地区0.250.300.45寒冷地区0.520.330.300.26寒冷地区0.300.350.503.4根据建筑所处城市的建筑气候分区区属不同，围护结构的传热系数不得大于下表规定围护结构传热系数限值(传热系数K W/(m2·K) 气候分区严寒(A)区严寒(B)区严寒(C)区代表性城市伊春、海拉尔、黑河、哈尔滨、齐齐哈尔、富锦、牡丹江、吐鲁番、鸡西、绥芬河、喀什康定、呼和浩特、沈阳、彰武、清源、宽甸、本溪、长春、延吉、乌鲁木齐、大同、四平、酒泉、通辽、集宁、西宁围护结构部位3层(48)层9层3层(48)层9层3层(48)层9层外墙0.250.400.500.300.450.550.350.500.60外窗窗墙面积比0.22.02.52.52.02.52.52.02.52.50.2比0.31.82.02.21.82.22.21.82.22.20.3比0.41.61.82.01.61.92.01.62.02.00.4比0.451.51.61.81.51.71.81.51.81.8阳台门下部门芯板1.21.21.2围护结构传热系数限值(传热系数K W/(m2·K) 和遮阳系数SC（东、西向/南、北向）气候分区寒冷（A）区寒冷（B）区代表性城市唐山、太原、兰州、青岛、拉萨、张家口、丹东、大连、朝阳、锦州、营口、银川、承德、阳城、延安、宝鸡北京、天津、石家庄、济南、德州、郑州、安阳、西安、徐州、保定、运城、围护结构部位传热系数传热系数遮阳系数SC（东、西向/南、北向）3层(48)层9层3层(48)层9层3层(48)层9层外墙0.450.600.700.450.600.70外窗窗墙面积比0.22.83.13.12.83.13.10.2比0.32.52.82.82.52.82.80.3比0.42.02.52.52.02.52.50.45/0.45/0.45/0.4比0.451.82.02.31.82.02.30.35/0.35/0.35/阳台门下部门芯板1.71.7说明有外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数；无外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数。3.5 外窗及敞开式阳台门应具有良好的密闭性能，气密性能等级不应低于GB/T 7106-2008建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法的规定，其值是：地区气密等级气密性能限值单位开启缝长q1( m3/(m.h)单位面积q2/(m3/(m2.h)严寒地区61.5q11.04.5q23.0寒冷地区16层42.5q12.07.5q26.07层及7层以上61.5q11.04.5q23.03.6 楼梯间及外走廊与室外连接的开口处应设置窗或门，且该窗和门应能密闭。严寒（A）区和严寒（B）区的楼梯间宜采暖，设置采暖的楼梯间的外墙和外窗应采取保温措施。3.7 居住建筑不宜设置凸窗。严寒地区除南向外不应设置凸窗，寒冷地区北向的卧室和起居室不得设置凸窗。设置的凸窗凸出不应大于400mm，其传热系数比普通窗降低15%，且其它不透明部分和外墙传热系数相等。3.8 阳台和直接连通的房间之间应设置隔墙和门、窗。当阳台和直接连通的房间之间不设置隔墙和门、窗时，应将阳台作为所连通房间的一部分按相关规定设计。当阳台和直接连通的房间之间设置隔墙和门、窗，并符合相关规定的限值时，可不对阳台外表面作特殊热工要求；当大于相关规定的限值时，不透明部分应不大于相关规定的限值的120%，严寒地区阳台窗的传热系数<2.5 W/(m2·K)，寒冷地区阳台窗的传热系数<3.1 W/(m2·K)，阳台外表面窗墙比<60%。3.9 南向外窗（包括阳台透明部分）宜设置水平遮阳或活动遮阳，东、西向的外窗宜设置活动遮阳。3.10外窗（门）框与墙体之间的缝隙，应采用高效保温材料填堵，不得采用普通水泥砂浆补缝。3.11外窗（门）洞口室外部分侧墙面应做保温处理，并应保证窗（门）洞口室内部分的侧墙的内表面温度不低于室内空气设计温、湿条件下的露点温度，减小附加热损失。二、影响寒冷和严寒地区保温性能的五大因素寒冷和严寒地区由于室内外温差大，室内外冷热空气对流导致室内外结露、结霜或结冰， 并可导致门窗变形，图一是由于开启扇密封而导致的窗扇结冰，不能开启；图二是由于室内外温差而导致的门窗中框和扇的变形；图三是由于门窗框与墙体结合部位的密封而导致的窗台结冰、结露；图四是由于中空玻璃密封和框玻密封而导致的中空玻璃结露、积水，从四张图片可以看出影响门窗的保温性能主要有以下五大因素：1 门窗用玻璃的热幅射进行的热传导门窗玻璃一般占门窗的70%-80%，对门窗的节能起主导作用，玻璃的节能主要是通过玻璃的热工性能，玻璃层数，玻璃中间的隔离层、隔离层的介质、隔离层间隔框的材质、隔离层间隔框的密封等因素来实现阻隔冷热空气的热传导，而形成结露、结霜和结冰。2 门窗框材料的热幅射进行的热传导和室内外温差而导致变形门窗框一般占门窗的20%-30%，对门窗的节能起重要作用，门窗框的节能主要决定门窗框材料强度、导热系数、门窗框的腔体构成而形成多道保温隔热层。3 门窗框扇与玻璃之间的各种渗透随之带来的热量交换及渗漏造成的对流放热损失。门窗框与玻璃之间缝隙的密封和多腔体实现，是防止各种渗透的能力，降低门窗的线传热系数（门窗边缘与框的组合传热效应所产生附加传热量的参数），减少热量交换的途径，而门窗型材特别是中竖梃型材的强度而导致的变形是控制的重点。4 门窗框与窗扇之间形成空气渗透随之带来的热量交换及渗漏造成的对流放热损失。门窗扇实现了门窗的出入和通风，但门窗扇与门窗框的密封是节能控制的最关键点，既要保证扇的开启灵活，又要保证关闭后密封，框扇之间的密封方式和腔体构成，五金件关闭后的密封和五金件强度是提高窗的保温隔热性能和气密性的手段，而门窗型材特别是中竖梃和扇梃型材的强度而导致的变形必须严加控制。5 门窗框与墙体之间缝隙形成空气渗透随之带来的热量交换及渗漏造成的对流放热损失门窗框与墙体之间的结构形式、安装方式和牢固程度，门窗材料与墙体材料的线膨胀系数一致性，门窗框与墙体之间的密封材料的保温性能和耐候性能以及粘接能力和抗变形能力，附框保温能力是解决墙体与窗框之间缝隙的关键，也是提高门窗与建筑结合部位节能的关键。三、寒冷和严寒地区门窗节能设计1 冬季室内外温差所产生的门窗变形1.1 冬季室内外温差引起的受力杆件变形冬季室内外温差引起的窗框、扇受力杆件尺寸变形，室外温度低引起室外侧的的窗框、扇受力杆件收缩，室内侧温度高则伸长，使窗向室内形成圆弧形鼓进，（见图2）长年累积成永久变形，将失去窗的功能。根据温差变形室内外变形长度差为：L=t××L 上式：L温度变形后室内外中框、扇表面长度差值 t室内外窗框、扇表面温差窗框、扇线膨胀系数L窗框、扇最大跨距长度 为简化计算，假设窗框、扇断面弯曲时中性层二面对称，则：（R0+B）×- R0×=L/2即 =L/2B 则 =（L/2B）×（180/）则 （R0+B/2）×=L/2则 R0=L/2- B/2则 f=（R0+B）-（R0+B）cos3mm 上式：R0窗框、扇变形后的内圆半径 窗框、扇变形后的圆弧半角（弧度） B窗框、扇厚度 f窗的密封件允许的变形量3mm，当大于时，则需采取增强措施。 1.2窗的内、外表面温度 从们往往认为室内外温差就是窗的内外表面温差，这是不对的，因为窗框、扇室内外表面的温度取决于室内外温度、窗框扇型材的传热系数K值和窗框扇表面与空气之间的热阻。 窗框扇室内表面温度： ti= Ti-RiK（Ti-T0）窗框扇室外表面温度： t0= Ti-（1/K-R0）×K（Ti-T0）式中： Ti室内温度 T0室外温度 K窗框扇传热系数 Ri窗框扇内表面热阻，取1/8=0.125 m2·K / W R0窗框扇外表面热阻，取1/23=0.043 m2·K / W 1.3 计算实例设：窗形尺寸为1500×1500，保温K值为2（W/m2·K），冬季温度室内20、室外-20，取框扇的线膨胀系数为7.5×10-5，窗框宽取70mm试求：平面变形情况。解：ti= Ti-RiK（Ti-T0）=20-0.125×2×(20+20)=10t0= Ti-（1/K-R0）×K（Ti-T0）=20-(1/2-0.043)×2(20+20)=-16.56L=t××L=(10+16.56)×7.5×10-5×1500=3mmf=8.03mm>3mm，为此必须提高框扇的强度来满足抗风压和温差变形对强度要求，也就是在强度设计过程中在寒冷和严寒地区同时要考虑温差变形。2 季节温差引起的窗框、扇的伸缩与墙体接缝处理由于严寒或寒冷地区一年之中季节的温差变化较大，使得窗外形尺寸在一年内产生变化，从而要处理窗框扇的伸缩问题，特别是与墙洞口的安装缝隙、连接、密封处理非常关健。窗框在夏季时的伸长量：（+L）=（th-t工）××L窗框在冬季时的伸长量：（-L）=（t工 tl）××L式中：th夏季时窗外表面温度 tl冬季时窗外表面温度 t工工厂生产窗的环境温度窗与墙洞口之间的接缝宽度：F= ±L+（tS t安）××L/+ CT/2式中：两侧伸缩取2，一侧伸缩取1 t安窗安装时的现场的的温度，一般在5-30范围 CT窗的制造、安装、墙洞口施工误差 密封胶的位移能力%在严寒和寒冷地区必须按上式计算出窗与洞口之间的接缝宽度，保证窗与墙体之间有良好的接缝处理和弹性联接，是保证门窗质量最后而最关键的环节。3、室内健康环境 3.1 温度、相对湿度、结露点温度的关系在严寒和寒冷地区的窗好坏，就是结露问题，为了避免窗结露，必须弄清表面结露与室内外温度、室内相对湿度和窗的传热系数K值的关系。 在给定温度的空气中，只能含有一定数量的水蒸气，当不能再含有更多的水分时，所达到的状态，称为饱和状态。空气达到饱和以前所能含有的水分量，是随空气温度升高而增加。 20时1立方米的空气水汽含量达到18克时，就达到饱和了，这时空气的湿度为100%。如果没有达到饱和，仅含7.2克的水汽，这时的空气的相对湿度为40%。在室外温度、门窗的隔热性能、室内温度、室内空气的相对湿度等条件下，空气的相对对湿度达到100%，而空气仍被继续冷却，这时就形成露水。所谓露点就是指空气温度下降使空气的相对湿度达到100%时的温度，既最初产生露水（冷凝水）时的温度。露点在0以下，就会在室内角落处墙内壁凝结成霜，玻璃内表面会冻结成晶莹的窗花。相对湿度（RH）=空气中的水蒸气含量/同温度空气达到饱和时水蒸气含量×100%从相对湿度、温度与水蒸汽之间的关系图表中只要知道温度、相对湿度、结露点温度中二个数据，就可以从表中查得另外一个数据。例：设温度为10，RH=80%，求露点温度及含湿量，若温度升至20时含湿量保持不变，求这时的相对湿度RH是多少。从相对湿度、温度与水蒸汽之间的关系图表中查得，露点温度为6.5，含湿量为6.1克/千克干空气，若温度升至20时，查得的相对湿度为RH=42%露点、温度和相对湿度的关系值表（表1）3.2 窗表面结露窗表面结露与室内外温度，窗的传热系数K值及室内外相对湿度RH有关。T露=ti-（ti- t0）RiKt0 = （T露-ti+ti RiK ）/ RiK例：设室内气温ti =20，RH=50%，传热系数K=2W/m2·K，求窗内表面结露时室内外气温是多少。从相对湿度、温度与水蒸汽之间的关系图表中查得，露点温度为9.5，t0 = （T露-ti+ti RiK ）/ RiK =（9.5-20+0.125×2×20）/0.125×2=-22上例中若相对湿度HR=40%时，从相对湿度、温度与水蒸汽之间的关系图表中查得，露点温度为6，t0 = （T露-ti+ti RiK ）/ RiK =（6-20+0.125×2×20）/0.125×2=-36上式说明在K值为2W/m2·K的窗，室内温度为20时，相对湿度40%时，室外气温高于零下36时，室内窗表面不会结露。3.3 控制通风可以防止产生室内结露或潮湿在居住和工作的一些房间内，会经常因人的呼吸、饮食、洗澡、洗衣、浇花等产生水蒸汽，一般三口人之家每天可产生6升以上的水蒸汽，这些肉眼看不到的水蒸汽，保留在室内空气中，这些水蒸汽由热转为冷过程，既冬季由室内向室外，向温度较低的室内表面聚集，在这些地方形成露点而结露聚集成冷凝水、霜或冰。饱和湖湿空气的含水量见下表（表3）温度-15-10-50+5+10+15+20含水量g/m31.392.143.254.846.799.3912.8417.29如温度在20的条件下，空气的相对湿度为100%时，如果将温度下降到0的情况下，就会产生17.29-4.84=12.45 g/m3的冷凝水。起居室在20的温度条件下，相对湿度在40%60%较为舒适；相对湿度达到70%就会感到“闷热”和当相对湿度在30%就会感到“干燥”，使人感到不舒适，这样就要采取通风来调解。例：若室外温度为-15时，冬季晴天的相对湿度为40%与室内温度为20时相对湿度为70%，若通风交换出室内空气的三分之一时，室的的相对湿度为多少？-15时的空气中饱和含水量经查表得1.39 g/m3，在相对湿度为40%的含水量为1.39× 0.4=0.56 g/m3。用此冷空气与室内空气交换1/3后室内的相对湿度为：（2×0.7+0.56/17.3）/3×100%=48%。上述例子计算说明，采取有控制的通风将室内的相对空气湿度控制在适宜的范围与卫生和健康要求的换气的要求是一致的。也就是说室内有控制的通风，既解决了室内的空气污染也解决了室内的结露（准凝水）潮湿问题。4、窗的保温在严寒和寒冷地区门窗的保温性能是由传热系数K值来决定的，根据JGJ/T 151-2008建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程整樘门窗的传热系数可按下式计算Ut=(Ag·Ug+Af·Uf+l·)/At 式中：Ut整窗的传热系数（W/m2·K）At窗面积（m2）Ag玻璃面积（m2） Af窗框总面积（m2）l玻璃区域边缘长度（m） Ug玻璃的传热系数（W/m2·K）Uf窗框传热系数（W/m2·K）框与玻璃结合处的线传热系数( W/m·K) 4.1 几个有关保温性能的参数及关系 4.1.1 传热系数K：当材料层内外温差为1K时， 在单位时间1h内通过单位表面积1通过的热量；单位为（W/m2·K）。4.1.2 导热系数：当材料层单位厚度1m内的温度为1K时，在单位时间1h内通过单位单位表面积1通过的热量；单位为（W/m·K）。 4.1.3 传热热阻R：热量从平壁一侧空间传递到另一侧空间所受到的阻碍的大小。单位为（m2·K / W）。热阻与传热系数是互为倒数的关系。 4.1.4 体型系数：建筑物与室外大气接触的外表面面积（不计算地面）与其所包围的建筑体积之比。系数越大，能耗越多，一般宜控制在0.3以下。 4.1.5 窗墙比：是指不同朝向上的窗、阳台门和透明部分的总面积与所在朝向建筑的外墙面的总面积（包括该朝向上的窗、阳台门和透明部分的总面积）之比 。4.2 热阻计算4.2.1 单一层材料热阻R=/ 式中：R：材料层的热阻（m2·K / W）；：材料层的厚度（m）；：材料的导热系数（W/m·K）。建筑材料导热系数：（W/m·K）（表4）材料种类导热系数材料种类导热系数材料种类导热系数钢筋混凝土1.74水泥沙浆0.93铝237碎石、卵石混凝土(p0=2300kg/m3)1.51石灰水泥沙浆0.87铝合金160碎石、卵石混凝土(p0=2100kg/m3)1.28石灰沙浆0.81建筑钢材58.2加气混凝土(p0=700kg/m3)0.22石灰石膏沙浆0.76不锈钢17加气混凝土(p0=500kg/m3)0.19保温沙浆0.29三元乙丙0.25重砂浆砌筑粘土砖墙体0.81玻璃钢型材0.30聚氯乙稀0.16轻砂浆砌筑粘土砖墙体0.76平板玻璃0.76聚铣胺0.25矿棉、岩棉(p0=70以下kg/m3)0.05建筑玻璃1.0PVC0.43矿棉、岩棉(p0=70-120kg/m3)0.045尼龙66+25%玻纤0.30花岗石3.494.2.2 多层围护结构材料热阻R=R1+R2······+Rn 式中：R1、R2、Rn各种材料层的热阻（m2·K / W）。4.2.3 围护结构材料热阻R0=Ri+R+Re式中：R0：围护结构的热阻（m2·K / W）Ri：内表面换热阻（m2·K / W）R：围护结构的热阻（m2·K / W）Re：外表面换热阻（m2·K / W）表面换热系数和换热阻(表5)适用季节内表面特征i：（W /m2·K）Ri：（m2·K / W）冬季和夏季墙面、地面、表面平整或有肋状突出物的顶棚，当h/s<0.38.70.11有肋状突出物的顶棚，当h/s>0.37.60.13适用季节外表面特征e：（W /m2·K）Re：（m2·K / W）冬季外墙、屋顶与室外空气直接接触的表面23.00.04与室外空气相通的不采暖地下室上面的楼板17.00.06闷顶、外墙上有窗的不采暖地下室上面的楼板12.00.08外墙上无窗的不采暖地下室上面的楼板6.00.17夏季外墙和屋顶19.00.054.2.4 空气间层热阻封闭空气门层的热阻值(表6)位置、热流状态及材料特征冬季状况夏季状况间层厚度(mm)间层厚度(mm)51020304050605102030405060一般空气间层热流向下（水平、倾斜）0.100.140.170.180.190.200.200.090.120.150.150.160.160.15热流向上（水平、倾斜）0.100.140.150.160.170.170.170.090.110.130.130.130.130.13垂直空气间层0.100.140.160.170.180.180.180.090.120.140.140.150.150.15例：求6+12A+5中空玻璃的传热系数K值解：查表得内表面换热阻Ri=0.11 m2·K / W 冬季外表面换热阻Re=0.04 m2·K / W 夏季外表面换热阻Re=0.05 m2·K / W 冬季12mm空气层热阻R空=0.144 m2·K / W 夏季12mm空气层热阻R空=0.124 m2·K / W冬季热阻R0=Ri+R1 +R空+R2+Re= 0.11+0.005/0.76+0.144+0.006/0.76+0.04=0.30847夏季热阻R0=Ri+R1 +R空+R2+Re= 0.11+0.005/0.76+0.124+0.006/0.76+0.05=0.29847冬季传热系数K=1/R0= 1/0.30847=2.82 W/ m2·K夏季传热系数K=1/R0= 1/0.29847=2.87 W/ m2·K例2：求5+12A+5+12A+5中空玻璃的传热系数K值解：查表得内表面换热阻Ri=0.11 m2·K / W 冬季外表面换热阻Re=0.04 m2·K / W 夏季外表面换热阻Re=0.05 m2·K / W 冬季12mm空气层热阻R空=0.144 m2·K / W 夏季12mm空气层热阻R空=0.124 m2·K / W冬季热阻R0=Ri+R1 +R空+R2 +R空+R3+Re= 0.11+0.005/0.76+0.144+0.005/0.76+0.144+0.005/0.76+0.04=0.45774夏季热阻R0=Ri+R1 +R空+R2+R空+R3+Re= 0.11+0.005/0.76+0.124+0.005/0.76+0.124+0.005/0.76+0.05=0.42774冬季传热系数K=1/R0= 1/0.45774=1.8 W/ m2·K夏季传热系数K=1/R0= 1/0.42774=1.85W/ m2·K通风良好的空气间层，其热阻可不考虑，这种空气间层的间层温度可取进行气温度，表面换热系数可取12（m2·K / W）4.3 建筑物体型系数对保温K值的要求4.3.1 影响建筑物热损失的因素Q=Q0+QV=A·K×t+C··V·t=A·K×t+C··(Vi·n/3600)·t=A·K×t+ (Vi·n/3)·t式中：Q：建筑物热损失量（W）Q0：外围护结构的热损失量（W）QV：通风的热损失量（W）A:外围护结构表面积总和()K：外围护结构表面的传热系数（W /m2·K）t：室内外温差C：空气比热（kj/kg·K） ：空气密度 （kg /m3）(工程上常用C×值取1.2kj/m3·K计算) V：通风率（m 3/s） Vi：为封闭空间的体积 n:为每小时换气量从上式可知建筑物的热损失与外围护结构的总面积、传热系数K值、室内外温差、建筑物体积有密切关系，当体积不变，改变几何尺寸可得到不同的总表面积，这样外围护结构的热损失量也就不同，为此提出了体形系数A/ Vi要求。4.3.2 建筑物表面积与体积的关系Q=Q0+QV=A·K×t+ (Vi·n/3)·tQ/t =A·K + Vi·n/3Q/（t·Vi ）=A·K/ Vi +n/3从A·K/ Vi不难看出，此项量的大小不但取决于K值，且受A/ Vi既体形系数的制约，因此建筑物体形系数越大，单位建筑面积对应的外表面面积越大，传热损失越大，为此K值要求越小。4.4 建筑物窗墙面积比对门窗保温K值的要求 由于窗和墙的传热系数K值相差较大，故对窗墙面积的不同比例，对窗的K值有不同的要求，窗墙面积比越大，对窗的K值要求越小，以减少热量损失。4.5 “气密性能”对窗的保温性能的影响保温K值的测得是 “在对试件缝隙进行密封处理”后测得的，为此保温窗必须有二个指标要求，既传热系数K值和气密性能等级。下面用计算数据来说明：Q=Q1+Q2=K×（Ti-T0）×A+q×（Ti-T0）×A=（K+q）×（Ti-T0）×A式中：Q：窗的总热损失（W）Q1：窗的热传导热损失（W）Q2：窗的密封性能热损失（W）K：窗的传热系数（W /m2·K）q：单位面积的缝隙热损失（W /m2·K）Ti：室内温度T0：室外温度A：窗的面积（）俗话说：“针大的眼，斗大的风”，因单位面积的缝隙而造成的热损失q是不可忽视的。q=C××式中：C：空气比热（千焦/千克·K） ：空气密度 （千克/米3） ：漏气量（米3/米2·秒） 工程上常用C×值取1.2千焦/米3·K例：若窗的气密性能为6级，既在10Pa压差下其漏气量4.5（m3/m2·h）,则缝隙的热损失量为：q=1200×4500/3600=1.5(J/S) /m2·K=1.5W/m2·K，如果窗的K=2.5W/m2·K，实际加上缝隙热损失则为1.5+2.5=4.0 W/m2·K。这是在室内外压差在10Pa的情况下得出的数据，如果在建筑物的高层上，压差大于10Pa时，漏气量还会更大，这充分说明了在严寒和寒冷地区的设计过程中必须按传热系数K值和气密性能等级要求进行。综上所述，对严寒和寒冷地区的门窗在设计过程中如何正确选择保温K值和气密性能，减少热量损失尤其重要。在实际工作中，一是建筑设计在节能计算书或设计图纸中直接提出了门窗保温K值和气密性能等级的要求，在设计过程中按要求留有余地进行设计；二是建筑设计在设计中对门窗保温K值和气密性能等级的要求不全或没有要求时，在设计过程中要求建筑设计提供相应的要求或数据，依据国家标准和地方标准进行设计，同时也要留有余地。在门窗保温K值和气密性能等级选择时要注意建筑体形系数、窗墙比、朝向等，要直接用数据提出要求，不要用等级提出要求，如若用等级提出要求时，必须要高于一个等级，才能保证最低值达到要求。四、寒冷和严寒地区门窗节能解决方案1 门窗用玻璃的选择玻璃是非金属材料，导热系数0.8-1（W/m·K），远远低于金属，窗玻璃厚度一般为4-6mm，自身热阻非常小几乎可以忽略不计，但占整窗面积65%-75%的窗玻璃传热量则是窗节能的关键，在寒冷和严寒地区门窗玻璃需要有较高的采光能力同时要有较好的保温性能，为此玻璃宜采用高透光的无色透明玻璃，通过中空玻璃或真空玻璃来实现；不宜采用镀膜玻璃或玻璃贴膜，而减少光照。玻璃结构有单层玻璃，双层中空玻璃，三玻双层中空玻璃，真空玻璃等。1.1 中空玻璃是对两片或多片玻璃以有效支撑隔开并周边粘接密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间，具有节能、隔音功能的玻璃制品。1.1.1中空玻璃的节能原理，是对中空玻璃辐射传递、传导传递、对流传递的三种方式的能量传递过程进行控制，实现节能。辐射传递是能量通过射线以辐射的形式进行的传递，这种射线包括可见光、红外线和紫外线等的辐射。合理配置的中空玻璃基片和间隔层厚度，可以最大限度的降低能量通过辐射形式的传递，从而降低能量损失。传导传递是通过物体分子的运动，带动能量进行运动，而达到的传递目的。中空玻璃对能量的传导传递是过玻璃和其他内部的介质气体来完成的。对流传递是由于在玻璃的两侧具有温度差，造成空气在冷的一面下降而在热的一面上升，产生空气的对流，而造成能量的交换。主要包括玻璃与周边的框架系统的密封不良造成窗框内外的气体能够直接进行交换产生对流，导致能量的损失；中空玻璃内部空间结构设