汪天尖;苏世标;徐海娟;刘明;李荣宗
【摘 要】本文从传热学理论分析、研究了中空玻璃夹层的自然对流换热,并结合Window等模拟软件对不同夹层厚度下的外窗进行理论模拟分析,得出外窗传热系数与夹层厚度的关系. 【期刊名称】《建材与装饰》
【年(卷),期】2018(000)008
【总页数】2页(P119-120)
【关键词】传热学理论;自然对流;模拟分析
【作 者】汪天尖;苏世标;徐海娟;刘明;李荣宗
【作者单位】广东省职业病防治院(广东省职业卫生检测中心) 广东广州 510300;广东省职业病防治院(广东省职业卫生检测中心) 广东广州 510300;广东省职业病防治院(广东省职业卫生
检测中心) 广东广州 510300;广东省职业病防治院(广东省职业卫生检测中心) 广东广州 510300;广东省职业病防治院(广东省职业卫生检测中心) 广东广州 510300
brother sharp【正文语种】中 文
【中图分类】TU111.4
the creep1 绪论
北方地区特别是东北地区冬季时间漫长、室外气温低、室内外温差较大，建筑维护结构热负荷普遍偏大。窗户是建筑结构的重要部分之一，研究指出：东北严寒地区建筑外窗是建筑围护结构总能耗的重要组成部分，约占比可达到维护结构的热负荷的49%[1]。
增强建筑外窗保温隔热性能、降低的传热系数，是减少建筑围护结构热损失的重要措施之一。目前市场上玻璃的导热系数一般在0.75～1.00W/（m·K），单层外窗的传热系数一般均在3.0W/（m2·K），由于其散热量大、隔音效果差等原因，单层玻璃外窗已经不能满足生活以及建筑节能的要求。近些年来，中空双层建筑外窗逐渐替代单层玻璃外窗成为市场主流，该种外窗的中空玻璃中间为气体填充层，两侧为玻璃层。由于填充气体的导热系数
很小，对流换热量小，所以中空玻璃外窗可大大减少外窗的传热系数，降低建筑物的能耗。
本位依托相关模拟软件，对市场上常见的建筑外窗中空玻璃夹层厚度进行模拟研究计算：探讨不同夹层厚度下窗户整体传热系数的变化情况，从而到最佳的厚度指导实践生产实践。荡气回肠唐宋篇
《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》[2]明确规定：不同体形系数、楼层的建筑物，外传的传热系数有相应得推荐值。
表1 严寒B区外窗围护结构热工性能参数围护结构部位传热系数W/（m2·K）≤3层建筑 4～8层建筑 ≥9层外窗窗墙面积比≤0.2 2.0 2.5 3 0.2＜窗墙面积比≤0.3 1.8 2.0 2.2 0.3＜窗墙面积比≤0.4 1.6 1.8 2.0 0.4＜窗墙面积比≤0.5 1.5 1.6 1.8
目前，许多科研院所和学校普遍认为中空玻璃大多数夹层厚度为12mm时，外窗的保温效果最佳[3]，但是对于中空玻璃夹层厚度的最佳传热理论解，学术界仍没有定论。一般认为外窗的传热系数与玻璃本身的导热系数、中空夹层的厚度、夹层气体种类、夹层气体辐射、夹层冷热壁温差等有关系。
2 中空玻璃传热系数K计算方法
朱福林热系数K是衡量中空玻璃热工性能指标主要之一，《传热学》理论指出：传热系数指的是单位时间内单位面积在单位温差条件下所传递的热量。对于北方地区，传热系数是外窗重要的热工参数，它决定了外窗的能耗大小，研究其大小具有重要意义。中空双层外窗的传热系数一般K由七部分组成，分别是室外气体与玻璃壁面的对流换热，外层玻璃的导热、外层玻璃与气体夹层的对流换热、夹层壁面的辐射换热、内侧玻璃与夹层气体的对流换热、内侧玻璃的导热和内侧玻璃与室内气体的对流换热。
R——中空玻璃的热阻，（m2·K）/W；
δ1——中空玻璃的外层玻璃厚度，m；
δ2——中空玻璃的内层玻璃厚度，m；
λa——中空玻璃的内层玻璃导热系数，W/（m·K）；
λb——中空玻璃的外层玻璃导热系数，W/（m·K）；
h1——中空玻璃的外层对流换热系数，W/（m2·K）；
h2——中空玻璃的内侧对流换热系数，W/（m2·K）；
h3——中空玻璃夹层气体复合对流换热系数，W/（m2·K）。
中空玻璃夹层的复合对流换热系数一般包括两种，主要指夹层冷热壁面辐射对流换热系数和气体对流换热系数。
h3=h4+h5
众筹筑屋h3——中空玻璃夹层气体复合对流换热系数，W/（m2·K）；
h4——中空玻璃的夹层辐射流换热系数，W/（m2·K）；
h5——中空玻璃的夹层气体对流换热系数，W/（m2·K）。
2.1 中空玻璃的夹层辐射流换热系数h4
只要两个物体表面存在温差就会有辐射换热，在此我们把辐射换热写成对流换热的形式得
到下式：
εb——斯蒂芬-玻尔兹曼常数，通常取5.67×10-8W/（m2·K4）；
ε1——中空玻璃热壁表面发射率；
ε2——中空玻璃冷壁表面发射率；
T1′——中空玻璃夹层热壁开尔文温度，K；
T2——中空玻璃夹层冷壁开尔文温度，K。
2.2 中空玻璃夹层气体对流换热表面传热系数h5
对于中空玻璃夹层属于封闭、狭小空间的对流换热范畴，目前学术界仍然没有详细的计算公式，大部分公式均为实验经验公式。本文采用其中一种较为普遍的经验公式。
气体对流换热传热系数：
式中：
δ——为气体夹层厚度，m；
λ——为气体导热系数，W/（m·K）。
努谢尔特数和瑞利数一般也是由经验公式确定，公式如下：
乙炔雌二醇
Nu=ARan
其中：
g——为重力加速度，m2/s；
α——为体积膨胀系数，α=1/Tm，1/K；
Tm——为玻璃的平均温度，Tm=（T1′+T2）/2，K；
T1′、T2——分别为中空玻璃夹层热、冷壁面温度，K；
ΔT——为冷、热壁面温差，K；
a——为气体热扩散率，m2/s；
v——为气体的运动粘性系数，m2/s。
当Nu<1，Nu取为1。垂直条件下，A=0.035，n=0.38；水平条件下，A=0.16，n=0.28；倾斜条件下 45℃，A=0.10，n=0.31。
3 国内外窗传热系数计算参数设置
国内外窗传热系数计算与国外外窗传热系数计算方法略有不同，国内现行的标准为《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》，规定如下：设计或评价门窗、玻璃幕墙定型产品的热工性能时，室内外表面的对流换热系数应根据标准规范选取[4]。
3.1 冬季计算标准条件
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