中空玻璃稳态 U 值(传热系数)的计算及测定
夏立鸿， 李新志 ， 戴忠
（武汉市盛科技术发展有限公司， 湖北， 武汉 42011020）
【摘要】 ： 6mm LOW-E 镀膜玻璃(ε1=0.12)+12mm（空气）+ 6mm 白玻 中空玻璃的传热
系数。
Pr =μc/λ=1.761×10-5×1.008×103 /2.496×10-2 =0.711
Gr =9.81s3?Tρ2/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）
ht = 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）
【关键词】 ： 傅里叶、红外光谱仪 、校正辐射率、玻璃传热 、传热系数、传热 、传热计算、
镀膜玻璃、 中空玻璃、LOW-E
参照相关标准：
GB/T2680-2021《建筑玻璃 可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透 射比及有关窗玻璃参数的测定》
GB/T22476-2008《中空玻璃稳态 U 值(传热系数)的计算及测定》
JGJ/T 151-2008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》
[ 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_ ]
中空玻璃传热系数计算方法如下：
1.公式 Pr =μc /λ
式中：
Pr——普朗特准数
μ——动态黏度， 取 1.761×10-5kg/ （m?s）；
c——比热容， 空气取 1.008×103J/ （kg?K）、氩气取 0.519×103J/ （kg?K）；
λ——气体导热系数， 空气取 2.496×10-2W/ （m?K）、氩气取 1.684×10-2W/ （m?K）。
2.公式 Gr=9.81s3?Tρ2/Tmμ2
式中：
Gr——格拉晓夫准数
s—— 中空玻璃的气体间隔层的厚度 （m）；
?T ——外片玻璃表面温差， 取 15K；
ρ——密度， 空气取 1.232kg/ m3、氩气取 1.669 kg/m3；
Tm——玻璃的平均温度， 取 283K；
μ——动态黏度， 空气取 1.761×10-5kg/ （m?s）、氩气取 2.164×10-5kg/ （m?s）。
3.公式 Nu = A （Pr Gr） n Nu = 0.035 （Pr Gr） 0.38
Nu——努赛尔准数
A——常数
n——幂系数
努赛尔准数根据公式(3)计算,对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°倾斜使用的中空玻璃:A=0.10,n=0.31。
如果 Nu 不大于 1， 对应于 Gr. Pr 小于 6 800,表示热传递仅由传导完成,则将 Nu数值取 为 1 。
如果 Nu 大于 1,表示中空玻璃间隔层内存在对流传热,直接将值代人公式(4)计算。
4.公式 hg = Nu λ/S
hg——气体换热系数
S——气体间隔层的厚度
5.公式 hr =4σ （1/ε1+1/ε2-1） -1×Tm3
式中：
hr——辐射换热系数
σ——斯蒂芬-波尔兹曼常数， 取 5.67×10-8 W/ （m2?K4）；
ε1 ——外片玻璃表面的校正辐射率；
ε2 ——内片玻璃表面的校正辐射率；
ε1 、ε2 取值（应由试验取得）
6.公式 hs = hg + hr
1/ht= 1/ hs +δ/ r1
式中：
hs——气体间隔层热传导系数
ht——多层玻璃系统内部热传导系数
δ——两片玻璃总厚度；
r1——玻璃热阻， 取 1 （m?K） /W。
7.公式 1/U=1/he +1/hi +1/ht
式中：
he——玻璃外表面换热系数， 取 23 （19） W/ （m2?K）；
hi——玻璃内表面换热系数， 取 8 （8.7）W/ （m2?K）。括号中数字为 GB50176 有关规定。
2. 算例
算例 1 6mm 白玻+12mm （空气） + 6mm 白玻 中空玻璃的传热
系数。
Pr=μc/λ=1.761×10-5×1.008×103 /2.496×10-2 =0.711
Gr =9.81s3?Tρ2/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 + hr =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 镀膜玻璃(ε1=0.12)+12mm （空气） + 6mm
白玻 中空玻璃的传热系数。
Pr =μc/λ=1.761×10-5×1.008×103 /2.496×10-2 =0.711
Gr =9.81s3?Tρ2/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 + hr =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 镀膜玻璃(ε1=0.12) 单层
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）