中空玻璃穩(wěn)態(tài)U值(傳熱系數(shù))的計算及測定

夏立鴻， 李新志 ，戴忠

（武漢市盛科技術(shù)發(fā)展有限公司，湖北，武漢42011020）

【摘要】：6mm LOW-E鍍膜玻璃(ε1=0.12)+12mm（空氣）+ 6mm白玻?中空玻璃的傳熱系數(shù)。

Pr=μc/λ=1.761×10-5×1.008×103?/2.496×10-2?=0.711
Gr?=9.81s3ΔTρ2/Tmμ2=9.81×0.0123×15×1.2322/283×（1.761×10-5）2= 4398
Nu?0.035（Pr?Gr）0.38= 0.035（0.711×4398）0.38=0.745

取Nu=1
hg= N u λ/s =1×2.496×10-2/0.012=2.08 W/（m2?K）
ht?= 4σ（1/ε1+1/ε2-1）-1×Tm3=4×5.67×10-8×（1/0.837+1/0.837-1）-1×2833=3.7 W/（m2?K）
hs?= hg?+ ht?=2.08+3.7=5.78 W/（m2?K）
1/ht?=1/hs?+δ/ r1=1/5.78+0.012/1=0.185（m2?K）/ W
1/U=1/he?+1/hi+1/ht=1/8+1/23+0.185=0.353 m2?K）/ W
U=1/0.353=2.83 W/（m2?K）

【關(guān)鍵詞】：傅里葉、紅外光譜儀、校正輻射率、玻璃傳熱、傳熱系數(shù)、傳熱、傳熱計算、

鍍膜玻璃、中空玻璃、LOW-E

參照相關(guān)標準：

GB/T2680-2021《建筑玻璃 可見光透射比、太陽光直接透射比、太陽能總透射比、紫外線透

射比及有關(guān)窗玻璃參數(shù)的測定》

GB/T22476-2008《中空玻璃穩(wěn)態(tài)U值(傳熱系數(shù))的計算及測定》

JGJ/T 151-2008《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程》

[ ISO 10291 :1994 ,Glass in building-- Determination of steady-state U values( thermal

transmittance) of multiple glazing-Guarded hot plate method;

ISO 10292 :1994 ,Glass in building-Calculation of steady-state U values( thermal

transmittance) of multiple glazing;

ISO 10293:1997 ,Glass in building- Determination of steady-state U values( thermal

transmittance) of multiple glazing Heat flow meter method , MOD_ ]

中空玻璃傳熱系數(shù)計算方法如下：
1.公式?Pr?=μc /λ

式中：

Pr——普朗特準數(shù)

μ——動態(tài)黏度，取1.761×10-5kg/（m?s）；

c——比熱容，空氣取1.008×103J/（kg?K）、氬氣取0.519×103J/（kg?K）；

λ——氣體導熱系數(shù)，空氣取2.496×10-2W/（m?K）、氬氣取1.684×10-2W/（m?K）。

2.公式Gr=9.81s3ΔTρ2/Tmμ2

式中：

Gr——格拉曉夫準數(shù)

s——?中空玻璃的氣體間隔層的厚度（m）；

ΔT ——外片玻璃表面溫差，取15K；

ρ——密度，空氣取1.232kg/ m3、氬氣取1.669 kg/m3；

Tm——玻璃的平均溫度，取283K；

μ——動態(tài)黏度，空氣取1.761×10-5kg/（m?s）、氬氣取2.164×10-5kg/（m?s）。

3.公式Nu?= A（Pr?Gr）n?Nu?= 0.035（Pr?Gr）0.38

Nu——努賽爾準數(shù)

A——常數(shù)

n——冪系數(shù)

努賽爾準數(shù)根據(jù)公式(3)計算,對于垂直使用的中空玻璃:A=0.035,n=0.38；水平使用的中空玻璃:A=0.16,n=0.28；45°傾斜使用的中空玻璃:A=0.10,n=0.31。

如果Nu不大于1，對應于Gr. Pr小于6 800,表示熱傳遞僅由傳導完成,則將Nu數(shù)值取為1。

如果Nu大于1,表示中空玻璃間隔層內(nèi)存在對流傳熱,直接將值代人公式(4)計算。

4.公式hg?= Nu?λ/S

hg——氣體換熱系數(shù)

S——氣體間隔層的厚度

5.公式hr?=4σ（1/ε1+1/ε2-1）-1×Tm3

式中：

hr——輻射換熱系數(shù)

σ——斯蒂芬-波爾茲曼常數(shù)，取5.67×10-8?W/（m2?K4）；

ε1 ——外片玻璃表面的校正輻射率；

ε2 ——內(nèi)片玻璃表面的校正輻射率；

ε1、ε2取值（應由試驗取得）

6.公式hs?= hg?+ hr

1/ht=?1/ hs?+δ/ r1

式中：

hs——氣體間隔層熱傳導系數(shù)

ht——多層玻璃系統(tǒng)內(nèi)部熱傳導系數(shù)

δ——兩片玻璃總厚度；

r1——玻璃熱阻，取1（m?K）/W。

7.公式1/U=1/he?+1/hi?+1/ht

式中：
he——玻璃外表面換熱系數(shù)，取23（19）W/（m2?K）；

hi——玻璃內(nèi)表面換熱系數(shù)，取8（8.7）W/（m2?K）。括號中數(shù)字為GB50176有關(guān)規(guī)定。

2.?算例
算例1 6mm白玻+12mm（空氣）+ 6mm白玻?中空玻璃的傳熱系數(shù)。

Pr=μc/λ=1.761×10-5×1.008×103?/2.496×10-2?=0.711

Gr?=9.81s3ΔTρ2/Tmμ2=9.81×0.0123×15×1.2322/283×（1.761×10-5）2= 4398

Nu?0.035（Pr?Gr）0.38= 0.035（0.711×4398）0.38=0.745
取Nu=1

hg= N u λ/s =1×2.496×10-2/0.012=2.08 W/（m2?K）

hr?= 4σ（1/ε1+1/ε2-1）-1×Tm3=4×5.67×10-8×（1/0.837+1/0.837-1）-1×2833=3.7 W/（m2?K）

hs?= hg?+ ht?=2.08+3.7=5.78 W/（m2?K）

1/ht?=1/hs?+δ/ r1=1/5.78+0.012/1=0.185（m2?K）/ W

1/U=1/he?+1/hi+1/ht=1/8+1/23+0.185=0.353?（m2?K）/ W

U=1/0.353=2.83 W/（m2?K）

算例2 6mm LOW-E鍍膜玻璃(ε1=0.12)+12mm（空氣）+ 6mm白玻?中空玻璃的傳熱系數(shù)。

Pr?=μc/λ=1.761×10-5×1.008×103 /2.496×10-2?=0.711

Gr?=9.81s3ΔTρ2/Tmμ2=9.81×0.0123×15×1.2322/283×（1.761×10-5）2= 4398

Nu?0.035（Pr?Gr）0.38= 0.035（0.711×4398）0.38=0.745
取Nu=1

hg= Nu?λ/s =1×2.496×10-2/0.012=2.08 W/（m2?K）

hr?= 4σ（1/ε1+1/ε2-1）-1×Tm3=4×5.67×10-8×（1/0.12+1/0.837-1）-1×2833=0.603 W/（m2?K）

hs?= hg?+ ht?=2.08+0.603=2.683 W/（m2?K）

1/ht?=1/ hs?+δ/ r1=1/2.683+0.012/1=0.385（m2?K）/ W

1/U=1/he?+1/hi+1/ht?=1/8+1/23+0.385=0.553（m2?K）/ W

U=1/0.553=1.81W/（m2?K）

算例3 6mm LOW-E鍍膜玻璃(ε1=0.12)?單層

1/U=1/he?+1/hi+δ/ r1

hi?=hr+hc

hc=3.6w/( m2?K)

hr=4.4ε/0.837 W/（m2?K）

hi?= hr?+ hc?=3.6+0.63=4.23 W/（m2?K）

1/U=1/he?+1/hi+δ/ r1=1/23+1/4.23+0.006=0.286（m2?K）/ W

U=1/0.286=3.497 W/（m2?K）