我国被动式超低能耗建筑用外窗传热系数指标研究

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1、我国被动式超低能耗建筑用外窗传热系数指标研究万成龙王洪涛中国建筑科学研究院圃摘要：被动式超低能耗建筑是我国节能建筑发展的重要趋势，适用的外窗传热系数指标是被动式超低能耗建筑用外窗设计的基础，但目前国内尚缺少相关研究。本文在参考国外被动式建筑用外窗设计准则的基础上，重点探讨了国内被动式超低能耗建筑用外窗传热系数的确定方法及典型气候区传热系数指标值，对于国内被动式超低能耗建筑用外窗产品的设计具有一定的参考价值。关键词：被动式超低能耗建筑用外窗：传热系数Abstract：Passiveultralowenergycons

2、umptionbuildingisanimportanttrendinthedevelopmentofenergysavingbuildinginChina．Thermaltransmittanceindexofexternalwindowisthebasisforthedesignofpassiveultralowenergyconsumptionbuildings，butthereisstillalackofrelevantresearch．Onthebasisofreferencetothedesigncri

3、terionofextemalwindowsforpassivebuildings，thispapermainlydiscussesthemethodofdeterminingthethermaltransmittanceofexternalwindowandthevalueofthermaltransmittanceinthetypicalclimatezone，whichhascertainrefereneevalueforthedesignofpassiveultralowenergyconsumptionb

4、uildings．Keywords：windowsforpassiveultralow—energyconsumptionbuilding，thermaltransmittance1背景被动式超低能耗建筑是我国节能建筑发展的重要趋势，但适用的外窗性能指标却没有得到充分研究。国内已陆续完成多个被动式超低能耗示范建筑．但尚未出台不同气候分区被动式超低能耗建筑设计标准。作为被动式超低能耗建筑薄弱环节的外窗，其性能指标均简单参考德国“被动房”相关指标确定。难以实现被动式超低能耗建筑对建筑节能和热舒适度的更高要求。“被动房之

5、父”菲斯特教授在《成功设计和建造被动房质量保证指南》一书中指出“整窗传热系数小于0．85W／(m2·K)，是基于内表面平均温度在设计条件下要高于17℃”Ⅲ。也就是说．外窗传热系数是根据内表面温度来确定的，即在不采暖的情况下，窗内表面温度要高于17℃．才能保证外窗内表面的热舒适度．称之为“热舒适度准则”。此准则明确指出，外窗的传热系数是由室内表面温度来确定的。研究表明，在室内空气温度为20％，围护结构内表面温度高于17％时，人体才不会感受到明显的来自围护结构的冷辐射。也就是说，外窗的传热系数指标要能保证在所处的环境下

6、外窗内表面平均温度不低于17℃，才能达到被动式超低能耗建筑的热舒适度要求。外窗内表面温度的影响因素主要有室内外空气温差、室内外表面换热系数和外窗的传热系数。室内的空气温度取值取决于人体的舒适温度．最低温度通常可取20℃，而室外空气温度可根据标准给出的不同地区的冬季室外计算温度确定：室内表面通常为自然对流换热．内表面换热系数可取为8W／(m2·K)，室外表面换热系数取决于风速，通常按标准条件风速3rids考虑，外表面换热系数可取为16W／(m2‘K)r2J。因此，被动式超低能耗建筑用外窗内表面温度取决于室外空气温度和

7、外窗传热系数。本文基于被动式超低能耗建筑用外窗的“热舒适度准则”和传热学基本原理，推导出了适用于我国的被动式超低能耗建筑用外窗传热系数的计算方法．并给出了我国不同气候地区典型城市被动式超低能耗建筑用外窗的传热系数限值。2外窗传热系数设计方法研究根据被动式超低能耗建筑用外窗的“热舒适度准则”和传热学原理．外窗传热系数计算公式可推导如下：假定外窗为单一均质材料．其典型的传热过程见图1[3141，2016．0413圃室内空气温度t。为20。C，外窗内表面温度0。为17℃，外窗内表面换热系数h。为8W／(m2·K)，室外空

8、气温度为t：，外窗外表面温度为巩，外表面换热系数h：取为16W／(m2·K)。占r1_■●●一1图1传热过程根据传热学基本原理可知．热量由热流体以对流换热传给左壁，其热流密度为：q=hl(t1-0I)=8×(20—17)=24W细2外窗外表面温度为：晚=￡2+g腩2≈2+24／16=(￡一1．5)℃外窗热阻为：兄_=旦二盟：旦I二(12±!：52：12二(!