当前课程知识点：建筑环境学 > 第三讲 建筑热湿环境 > 3.3.2 通过透光围护结构的传热过程 > 玻璃窗的种类与热工性能
我们都知道长波辐射
是不能通过玻璃传到另一侧的
所以才有温室效应
那么室内的热量真的就不可能会通过玻璃
以长波辐射的形式发散出去吗
从图中我们可以看到
室内表面与窗玻璃的内表面
是会发生长波辐射换热的
内层玻璃会把获得的这些热量
以对流换热的形式传给另一侧的空气
也会通过长波辐射传到外层玻璃上
由于夜间的有效天空温度比较低
所以窗户的外层玻璃
会对天空产生长波辐射换热
就是之前讲过的“夜间辐射”
以及与室外空气产生对流换热
这样就把热量散到了室外
因为low-e玻璃具有低长波发射率的特点
所以采用low-e玻璃
就可以有效减少夜间辐射散热
玻璃窗的得热与其种类
和热工性能有重要的关系
通过玻璃窗的得热可以分解成两个部分
一是通过玻璃板壁的传热得热
在这里我们忽略了玻璃的热惯性
二是通过玻璃的日射得热
前者的表述很简单
就是表现为KFΔT的形式
只要知道玻璃的传热系数
和室内外空气温度
就能求出来的
而通过玻璃的日射得热
就需要考虑太阳辐射
在玻璃中的吸收 反射和透过
求解的时候是比较复杂的
通过玻璃的日射得热
由日射透过和吸放热两个部分组成
第一部分是透过单位面积玻璃的
太阳辐射得热
分别是直射和散射太阳辐射的
透射部分之和
第二部分是玻璃透过太阳辐射
再向两面空气放热
造成的房间得热
假定内外空气温度一样
那么玻璃吸热后向内 外两侧放热的比例
就取决于内外两个表面与空气的换热热阻
这样总得热就是上述两部分之和
其实上述得热量与通过透光围护结构
实际进入室内的热量之间是有差别的
首先是因为这个
室内外空气温度一样的假定导致的
因为在绝大部分的情况下
室内外气温并不一样
这样往室内的散热量就不一样了
第二个是由于忽略了室内辐射源的作用
导致玻璃实际表面温度变化带来的偏差
图中最上面的线
是玻璃吸收了室内辐射热量的温度分布
可以看出与仅考虑室内外空气温度
以及太阳辐射影响的温度分布
是会有显著差别的
只是在工程应用上
由于这部分造成的误差比较小
就予以忽略而已
通过不同种类的玻璃的日射得热
是不一样的
为了在工程应用中简化计算
选取某种类型和厚度的玻璃
作为标准玻璃
把在无遮挡条件下的太阳得热量
作为标准太阳得热量
SSG (Standard Solar heat Gain)
在此基础进行修正
来求其他种类玻璃的日射得热
在中国我们现在采用3mm厚普通玻璃
来作为标准玻璃
根据前面介绍的
通过玻璃的日射得热的公式
可以把SSG表达为
透过部分和吸收部分之和
然后进一步分解为直射与散射部分之和
公式中的g是标准太阳得热率
同样分为直射与散射两部分
透过其他类型玻璃的日射得热
一般来说都会比标准玻璃的SSG小
我们可以用遮阳系数Sc
也就是Shading Coefficient)
来定义通过某种玻璃或透光材料的
实际日射得热量与标准玻璃SSG的比值
这个值小于或等于1
比如双层3mm玻璃
其中一层贴了low-e膜
它的Sc值就在0.66~0.76的范围内
在窗玻璃参数测定标准GB/T 2680中
遮阳系数也被称为遮挡系数
实际的玻璃窗有窗框
有的还有遮阳设施
那么我们可以利用通过标准玻璃的
直射得热 SSGDi
和散射得热 SSGdif 为基础进行修正
来获得简化的计算结果
下面这个公式中
括号中是考虑阴影后的
标准玻璃日射得热量
等于直射SSG与实际照射面积比之积
再加上散射部分的SSG
这是因为玻璃上若有阴影存在
只会影响到直射部分
不会影响散射部分
这个值再乘以玻璃的遮阳系数
遮阳设施的遮阳系数
考虑窗框影响的有效面积系数
然后乘以整窗面积
就能够求出通过整个窗户的日射得热了
上面介绍了通过玻璃窗
或者透光围护结构的日射得热
那么通过透光外围护结构的总得热量
就等于这一部分
再加上玻璃窗的传热得热量
写成表达式是这样一个形式
我们可以看到这个公式
前半截是我们非常熟悉的板壁传热公式
后半截就是前面所介绍的
通过透光围护结构的日射得热
采用太阳得热系数
SHGC 就是Solar Heat Gain Coefficient
是另一种普遍使用的
求取玻璃太阳辐射得热量的方法
其定义是通过透光围护结构的太阳辐射
形成的室内得热量
与投射到透光围护结构外表面上的
太阳辐射量的比值
这种方法同样也考虑了
透射和被玻璃吸收后
又传入室内的两部分得热
表达式就是这样的
太阳得热系数SHGC
等于太阳辐射总透射率
加上玻璃的吸收率
乘以玻璃吸收的辐射热向内传导的比率
如果有多层玻璃
就要把每层玻璃向室内传导的部分
累计在一起
其实这个传导比率的求解是比较难的
这样 以太阳得热系数为基础
求得的玻璃的遮阳系数Sc值
等于实际玻璃的SHGC
与标准玻璃的SHGC的比值
以上是玻璃的SHGC的定义
但是对于整窗的SHGC则需要不同的算法
我国的《民用建筑热工设计规范GB 50176》
给出了基于太阳得热系数的
玻璃窗太阳辐射得热的求解方法
首先定义了玻璃窗透光部分面积的
太阳光总透射比 g
这个表达式的物理意义
跟前面介绍的玻璃的SHGC没有多大差别
同样也考虑了透射和被玻璃吸收后
又传入室内的两部分得热
玻璃吸收的辐射热向内传导的比率
取决于玻璃内外表面的对流换热系数
这个了表达式跟前面介绍的
SSG求解中的标准太阳得热率g是一样的
那么整个玻璃窗的
太阳得热系数 SHGC 的计算公式
就是这样的形式
这个公式的第一项是透光部分的得热
第二项是非透光部分
吸收了太阳辐射之后向室内的传热量
那么玻璃窗的太阳辐射得热
就等于玻璃窗的太阳得热系数 SHGC
与落到围护结构外表面的
太阳总辐照度之积
-1.1 建筑环境与人类文明发展
-1.2 适应气候的传统民居建筑
-1.3 适应气候的各类传统建筑
-1.4 本课程的任务与重要性
-补充视频资料
-练习题
--练习题--作业
-2.1 地球绕日运动的规律
-2.2 太阳辐射
--太阳辐射
-2.3.1 室外气候
--室外气候
-习题2.1
--习题2.1--作业
-2.3.2 室外气候
--室外气候
-2.4 城市气候
--城市气候
-习题2.2
--习题2.2--作业
-补充视频资料
-3.1 基本概念与术语
--基本概念与术语
-3.2 得热与来源
--得热与来源
-3.3 围护结构的热工特性
-3.3.1 通过非透光围护结构的传热过程
-思考题3.1
-思考题3.2
-思考题3.3
-习题3.1
--习题3.1--作业
-3.3.2 通过透光围护结构的传热过程
-3.4冷负荷与热负荷的基本原理
-思考题3.4
-习题3.2
--习题3.2--作业
-3.5 负荷的计算方法
-思考题3.5
-习题3.3
--习题3.3--作业
-4.1.1 人体热平衡
--人体代谢与体温
--服装的作用
--人体的能量代谢
-4.1.2 温度感受系统与调节系统
-习题4.1
--习题4.1--作业
-4.1.3 热感觉与热舒适
--热感觉
--热舒适
--影响热舒适的因素
-4.2 人体对稳态热环境的反应
-讨论1
-习题4.2
--第四讲 人体对热湿环境的反应--习题4.2
-4.3 人体对动态热环境的反应
-4.4 其他热湿环境的物理变量
-4.5 热环境与劳动效率
--热环境与劳动效率
-4.6 人体热调节的数学模型
-讨论2
-习题 4.3
--习题 4.3--作业
-5.1 概论
--概论
-5.2 室内空气污染源和污染途径
-5.3 室内空气污染对人体健康的影响
-习题5.1
--习题5.1--作业
-5.4 室内空气质量评价方法与标准
-5.5 室内空气污染的控制方法
-习题5.2
--第五讲 室内空气质量--习题5.2
-6.1 概述
--概述
-6.2 室内空气环境营造方法
-习题6.1
--习题6.1--作业
-6.3 基本原理：稀释与置换
-6.4 室内空气环境的评价指标
-6.5 主要评价测量指标的测量方法
-习题6.2
--第六讲 室内空气环境营造的理论基础--习题6.2
-7.1 声波的基本物理性质
-7.2 人体对声环境的反应原理和噪声评价
-7.3 声音传播与衰减的原理
-7.4 材料与结构的声学性能
-7.5 噪声的控制与治理方法
-习题7
--第7讲 建筑声环境--习题7
-8.1 光的性质与度量
--光的性质与度量
-8.2 视觉与光环境
--视觉与光环境
-8.3 天然采光
--天然采光
-8.4 人工照明
--人工照明
-8.5 光环境控制技术的应用
-习题8
--第8讲 建筑光环境--习题8
-期末考
