U型玻璃外墙的热工计算方法

U型玻璃是一种新型节能环保的墙体材料，上世纪90年代开始在我国逐步应用于各地建筑物的内、外围护结构，在2010年上海世博会展区的智利国家馆也得到了很好的展示。 

近年来U型玻璃得到国内外建筑设计师的关注和青睐，国家建筑标准院出版了安装应用的图集。不少建筑专业的专家也在报刊杂志上对U型玻璃进行介绍和论述，特别是中国工程院院士、上海同济大学原规划院院长、博士生导师戴复东就格外推崇。 

U型玻璃墙体的传热过程

U型玻璃外表面与周围空气和外界环境间的换热，包括外表面与周围空气间的对流换热，以及外表面吸收、反射的太阳辐射热和外表面与空间的各长波辐射换热，玻璃间层的空气层可以减少辐射换热；

U型玻璃外表面与周围空气和外界环境间的换热，包括外表面与周围空气和室内环境间的换热、内表面与室内空气间的对流换热、内表面与室内环境的长波辐射换热，玻璃间层的空气层可以减少辐射换热；

U型玻璃墙和四周金属框材的传热和导热传热。U型玻璃墙体热工计算(按41×6规格) 　　

U型玻璃墙的热阻及传热系数K值计算 1.单层U型玻璃墙的计算 Ro=Rw+Rn+δ/λ 式中:Rw-玻璃外表面换热阻，夏取0.05，冬取0.04Rn-玻璃内表面换热阻，通常取0.11m2·K/W δ-U型玻璃厚度(m) λ-U型玻璃的导热系数，取0.76W/m2·K Ro=0.045(综合值)+0.11+0.00789=0.16289m2·K/W 2.热惰性指标：单层U型玻璃约为0.175 通常单层U型玻璃仅看成是玻璃隔断,犹如面积较大的单层玻璃的铝合金窗，6mm厚的U型玻璃其传热系数K值阻约为6.14W/m2·K。 玻璃的厚度与热阻的影响不是很大，每毫米厚度约为0.00131m2·K/W。 这里没有考虑框架的热桥温度的影响。

目前U型玻璃墙大部分采用铝型材作为受力构件，计算表明，无断热空心铝型材的基本传热系数K=6.58W/m2·K（基本等同于单层玻璃的传热系数）。在U型玻璃墙构成面积较大时,框材面积只占墙面积的5%（断热空心铝型材的基本传热系数K不应大于3.5W/m2·K），这个数值不是很大，但有时是值得考虑的。 3.双层U型玻璃墙的计算(按41×6规格) R=RW++RK+δ/λ1+δ/λ2+RN R=0.045+0.17+2×(0.00789)+0.11 R=0.34578m2·K/W K值=1/0.34078=2.934W/m2·K。 U型玻璃的不同规格及组合，适当加大空气层是有利于增加墙的热阻；如60×7的“翼在接缝处成对棑列”的安装组合，玻璃间的空气层约有48mm，其热阻约为0.18，U型玻璃墙的总热阻约为0.35342m2·K/W。 K值=1/0.35342=2.829W/m2·K。热阻增加了0.012m2·K/W，所以一味地增加空气层厚度起不到增加总热阻的目的。 一般说来，增大围护结构厚度来加大热阻是不经济的，可设法从材料的特性和构造形式来加大外围护结构的热阻。由不同材料组合而成的围护结构复合构造，其热阻为各材料层热阻之和。 为了增加材料的热阻，我们可以在U型玻璃内表面加贴PET薄膜，以增加玻璃的热阻，据测试有以下2点变化： ①不同输入温度时的热阻随热量增大而增大； ②当薄膜厚度减小时(如由0.15mm减到0.10mm)，薄膜热阻也随之减小，约减少8%。经测试，当输入热量在17.28Ｗ至58.14Ｗ之间，薄膜热阻的平均值可取0.18m2·K/W。 现我们再计算贴有薄膜的双层U型玻璃墙(60×7)的总热阻约为0.53342m2·K/W，其K值约为1.87469W/m2·K。 下图是3种不同薄膜在5~25μm波段内的透过谱线图,其传热系数大小排序为KPC-8mm<KPETP-0.15mm<KPETP-0.10mm<KPVC-0.15mm。 加贴Low-E薄膜，K值可达1.7W/m2·K~2.2W/m2·K。 当然我们还可以在U型玻璃组合的空腔填充塑料蜂窝材料，据国外资料称K值可达到0.8W/m2·k～0.5W/m2·k。 4.热惰性指标D：双层U型玻璃D约为0.375 5.双层U型玻璃内部冷凝的判别 当水蒸气通过围护结构的达程中遇到蒸汽渗透阻大的材料层(玻璃)，水蒸汽不易通过，就出现冷凝现象。那么双层U型玻璃内部是否会出现冷凝，可按下列步骤进行： ①根据室内外空气的温度和相对湿度，确定水蒸气分压力ew和en，然后计算內外各层的实际水蒸气分压力，并作出实际水蒸气分压(e)的分布线。 ②根据室内外空气的温度和相对湿度tw和tn，确定围护结构各层的温度，查表得出相应的饱和水蒸气分压力E,并画出曲线。 ③根据e线和E线相交与否来判定围护结构内部是否会出现冷凝现象（两条线相交，内部会出现冷凝，反之则不会冷凝)。 这种内部冷凝的液态水不是一般意义的“结露”，而是渗透水导致的。 6.双层U型玻璃外墙的结露 查表求室内温度为tn时的饱和水蒸气分压力(见常压下空气温度与水蒸气分压力的关系表)。例，求室内温度18.5℃，相对湿度为70%时的饱和水蒸气分压力，橫坐标找到18.5℃，对应到曲线的纵坐标为2129.2Pa，按公式计算实际水蒸气分压力e=2129.2×0.7=1490.4Pa，现仍从常压下空气温度与水蒸气分压力的关系表中的纵坐标中找到1490.4Pa，对应到曲线的横坐标为12.1℃，该值就是露点温点，当U型玻璃墙的内表面温度低于12.1℃就会结露。