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英国标准 BS EN 673：1998 （含第一次修订）
确定建筑玻璃热传导（U值）的计算方法
BS EN 673:1998
Glass in building. Determination of thermal transmittance (U value). Calculation method
欧洲标准EN 673：1997，合并修订版A1：2000，构成本英国标准。
BS EN 673：1998
本国前言
本标准是欧洲标准EN 673：1997合并修订版A1：2000的英文版。
技术委员会B/520—建筑玻璃和玻璃窗将英国参与本标准制定的任务委托给分委员会B/520/4—性能和安装，该分委员会的职责在于：
2 帮助问询者理解标准；
2 向相应的欧洲委员会提交任何有关条款解释的询问或修改建议，并保证有关英国的利益得到通知。
2 监控相关标准在国际和欧洲的发展情况，并向英国公布。
只要向该分委员会的秘书处索取，便可以获得该分会代表性组织机构的清单。
交叉引用
本文中提到的执行国际或欧洲出版物的英国标准可以通过在英国标准协会的标准目录中查找“国际标准对应索引”而获得，也可以使用英国标准协会标准电子目录的“查找”功能。
一份英国标准并不能涵盖一份合同必需的所有条款。因此，英国标准的使用者必须对自己的应用行为负责。
符合英国标准并不意味着可以不受其他法律条文的约束。
页码安排
本文档包括封面、扉页、EN扉页、第2至9页和封底。
本文档中BSI的版权通告表明了本文档的最后发布日期。
自发行以来所做的修订
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修订号
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日期
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涉及的条款
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13367
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2001.09.12
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表1的数据
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欧洲标准 EN 673（1997.11）+A1（2000.9）
ICS 81.040.20
描述词：玻璃，窗玻璃，热绝缘，计算原则，导热系数，测量值，不透明度，红外辐射
英文版
确定建筑玻璃热传导（U值）的计算方法
（含A1：2000）
本欧洲标准于1997年10月8日获CEN批准。修订稿A1：2000于2000年9月23日获CEN批准。
CEN成员必须遵守CEN/CENELEC国际规则，该规则规定了在不做任何变更的情况下，赋予本欧洲标准国家标准地位所需的条件。向中央秘书处或CEN 任意成员提出申请即可获得关于本国家标准的最新清单和参考书目。
本欧洲标准有三个正式版本（英语、法语、德语）。如果CEN成员将其翻译为本国语言并向中央秘书处作了通报，那么该语言的版本与正式版本具有同等地位。
CEN成员指下列国家的国立标准机构：奥地利、比利时、丹麦、芬兰、捷克、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、荷兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞士、瑞典和英国。
CEN
欧洲标准化委员会
欧洲标准EN673：1997前言
本欧洲标准由技术委员会CEN/TC 129—建筑玻璃委员会所编制，该委员会的秘书由IBN担任。
本欧洲标准最迟将在1998年5月通过正式出版或背书的方式成为国家标准。与此不一致的国家标准最迟将在1998年5月被撤消。
CEN/TC 129/WG 9，光和能量的传递，热绝缘委员会在文件ISO/DIS 10292的基础上起草了一份工作文件。ISO/DIS 10292的名称是：玻璃窗的热绝缘，确定双层或多层玻璃窗的稳态U值的计算原则，该标准由ISO/TC 160，建筑玻璃委员会制定。
根据CEN/CENELEC国际规则，下列国家的国立标准机构必须采用此欧洲标准：地利、比利时、丹麦、芬兰、捷克、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、荷兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞士、瑞典和英国。
修订版A1的前言
本修订版EN 673：1997/A1：2000是对EN 673：1997的修订，由技术委员会CEN/TC 129—建筑玻璃委员会所制定，该委员会的秘书由IBN担任。
本修订版最迟将在2001年4月通过正式出版或背书的方式成为国家标准。与此不一致的国家标准最迟将在2001年4月被撤消。
根据CEN/CENELEC国际规则，下列国家的国立标准机构必须采用此欧洲标准：地利、比利时、丹麦、芬兰、捷克、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、荷兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞士、瑞典和英国。
目录
页码
前言 2
1 范围 2
2标准文献 3
3 符号 3
4 定义 4
5 基本公式 4
6 基本材料特性 5
7 外部和内部的导热系数 6
8 参考值：标准化界面条件 6
9 结果表达 7
10 测试报告 7
附录A（规范性）标准和校正发射率的确定 8
附录B（规范性）用于有多个气体层的窗玻璃的迭代法 8
附录C（引用性）参考书目 9
1 范围
本欧洲标准规定的计算方法适用于确定具有平滑和平行表面的玻璃窗的热传导。
本欧洲标准适用于未涂层的玻璃（包括带有构造性表面的玻璃，如压花玻璃）、涂层玻璃和不透远红外的材料，这些材料指的是钠钙硅酸盐玻璃产品（以下称钠钙玻璃）、硼硅酸盐玻璃和玻璃陶瓷。本标准同样适用于由上述玻璃和/或材料构成的多层玻璃窗。本标准不适用于在气体层中使用透远红外的材料构成的板或薄片的多层玻璃窗。本欧洲标准规定的方法确定的是玻璃窗中心区域的U值1）（热传导）。通过中空玻璃窗空气层或边框产生的热桥作用而导致的边缘效应不在本标准讨论范围之内。而且，也不考虑由于太阳辐射造成的能量传导。用于计算窗户、门和百叶窗（见C1）的总U值的文献必须参照根据本标准计算的玻璃窗部件的U值。为了便于进行产品对比，本标准只对玻璃窗的垂直位置做规定。另外，用于其他目的的U值也可用同样的步骤计算，特别是用于预测：
a) 通过玻璃窗的热损耗；
b) 夏天的传导增热量；
c) 窗玻璃表面的结露；
d) 确定日照因子时的太阳辐射吸收效应（见C2）。
为了应用本标准所确定的玻璃窗的U值，必须参考C.4和C.5或其他计算热损耗的欧洲标准。
本标准也规定了发射率的确定步骤。
本标准遵循的规则是在保证精度的情况下尽可能简单。
2标准文献
本欧洲标准含有来自于其他出版物的限定日期的和无限定日期的标准文献。这些标准文献将在文中的适当位置被引用，而以下列出出版物名称。对于限定日期的文献，即使这些出版物进行了持续修订或改版，也只有在本标准修订或改版时包含了其新的内容时才适用。对于无限定日期的文献，本标准将直接采用该出版物的最新版本。
EN 674，确定建筑玻璃热传导（U值）的保护平板法
EN 675，确定建筑玻璃热传导（U值）的热流计法
PrEN 1098，确定建筑玻璃热传导（U值）的校准和保护热盒法
3 符号
符号 含义 单位
A 常数 ——
c 气体比热容 J/（Kg.K）
d 材料层的厚度（玻璃或可选的玻璃窗材料） m
F 体积分数 ——
h —导热系数 W/(m2.K)
—也叫热导率 W/(m2.K)
M 材料层的数目 ——
n 指数 ——
N 间隔数 ——
r 玻璃的热阻（或替换为玻璃窗材料） m.K/W
P 气体性质 ——
Rn 标准反射（垂直于表面） ——
s 气隙的宽度 m
T 绝对温度 K
U 热传导 W/(m2.K)
DT 温度差 K
ε 校正发射率 ——
εn 标准发射率（垂直于表面） ——
ρ 气体密度 kg/m3
σ 斯蒂芬-波尔兹曼常数（=5.67×10-8） W/(m2.K)
μ 气体的动态粘度 Kg/（m.s）
λ ——空隙中气体的导热率 W/(m.K)
——也叫波长 μm
θ 温度 ℃
无量纲准数
Gr 格拉斯霍夫准数 ——
Nu 努塞特准数 ——
Pr 普兰特准 ——
下标
c 对流
e 外部
i 内部
j 第j个材料层
g 气体
m 平均值
n 常规
r 辐射
s 空间
t 总和
1；2 第1、第2、…
4 定义
本标准中采用如下定义：
4.1 U值
玻璃窗的参数，它以热量穿过窗玻璃的中心部位而不考虑边缘效应为特征，表示的是玻璃窗两侧的环境温度的单位温度差对应的热传导速率的稳定态密度。U值的单位是瓦每平方米、每开尔文[W/（m2.K）]。
4.2参考值
在标准界面条件下获得的U值（见第8条）。
5 基本公式
本标准指定的方法是以下列原则为计算基础的。
5.1U值
U值由下式计算：
------------(1)
其中：
he和hi：外部和内部导热系数；
ht: 玻璃窗总的热导率；
-----------（2）
其中：
hs: 每一个气体空隙的热导率；
N： 空隙层数量
dj：每一个材料层的厚度
rj：每一层材料的热阻（钠钙玻璃的热阻为1.0 m.K/W）
M： 材料层的数量
hs= hg+hr: ----------（3）
其中：
hr辐射导热
hg为气体导热
对于有多个气体层的玻璃窗，U值应采用迭代法计算（见附录B）。
5.2 辐射导热系数hr
辐射导热系数hr由下式给出：
------------（4）
其中：
σ 为斯蒂芬-波尔兹曼常数；
Tm 气体空间的平均绝对温度
ε1和ε2是Tm 下的校准发射率。
5.3气体导热系数hg
气体导热系数hg由下式给出：
-----------（5）
其中：
s 是气隙的宽度；
λ 是气体热导率。
Nu 是努塞特准数，由下式给出：
----------（6）
其中：
A 是一个常数，
Gr是格拉斯霍夫准数，
Pr是普兰特准数，
n 是幂指数，
-----------（7）
-----------（8）
其中：
ΔT是作为气体层界面的玻璃表面之间的温度差；
ρ是密度；
μ是动态粘度；
c是比热容；
Tm是平均温度。
通过式（6）可以计算努塞特准数。
如果努塞特准数小于1，那么式（5）中的Nu为1。
5.3.1垂直玻璃窗
对于垂直玻璃窗：
A=0.035
n=0.38
5.3.2水平和倾斜玻璃窗
对于水平和倾斜玻璃窗以及热流向上的情况，对流引起的热交换是增强的。
只要在公式（6）中选用下列A值和n值，便可将这种影响考虑在内：
水平情况：A=0.16，n=0.28
45o情况：A=0.10，n=0.31
当热流方向是向下的，在实际应用中可以认为对流是受抑制的，公式（5）中选用Nu =1。
6基本材料特性
6.1发射率
在利用公式（4）计算辐射导热hr时，必须用到作为密闭空间的界面的表面校正发射率ε.
对于未涂层的或带有不影响发射率的涂层的钠钙玻璃表面，校正发射率值选用0.837。
注1：该值可以用于未涂层的硼硅酸盐玻璃和玻璃陶瓷，这是有充分理由的。
对于其他的涂层表面，标准发射率εn由红外谱仪测定（参见附录A中的A.1和C.6），而校正发射率通过标准发射率来确定，见附录A中的A.2。
注2：理论上应采用两种不同的发射率定义来描述以下表面间的辐射交换：
a） 玻璃窗中两层玻璃相对的玻璃表面之间；
b） 玻璃表面与室内空间之间
但在实践中，这两种情况之间的差别小到可以忽略，因此，非常接近的两种类型的热交换均可用校正发射率描述。
6．2 气体特性
需要用到下列气体特性：
热导 λ；
密度 ρ；
动态粘度 μ；
比热容 c。
格拉斯霍夫准数Gr和普兰特准数Pr可在公式（7）和公式（8）中用有关的值替代，努塞特准数Nu则由公式（6）确定。
如果努塞特准数Nu大于1，则表明发生了对流，增大了热流速率。
如果努塞特准数Nu的计算值小于1，则表明气体的热流动仅通过传导来实现，努塞特准数Nu应取其临界值1。替换公式（5）中的Nu则给出气体热导hg
中空玻璃所用气体的有关特性参数列于表1中。
对于所有混合气体，其气体特性与各种气体的体积分数F1，F2…成正比：
气体1：体积分数为F1，气体2：体积分数为F2，等等，
则：
P= P1 F1+ P2 F2 ------------（9）
这里P代表相关的特性，如：热导率、密度、动态粘度或比热容。
表1 气体特性
|
气体
|
温度θ(℃)
|
密度ρ（kg/m3）
|
动态粘度μkg/(m.s)
|
热导率λ
W/(m.K)
|
比热容c
J/(kg.K)
|
|
空气
|
-10
|
1.326
|
1.661′10-5
|
2.336′10-2
|
1.008′103
|
|
0
|
1.277
|
1.711′10-5
|
2.416′10-2
|
||
|
+10*
|
1.232
|
1.761′10-5
|
2.496′10-2
|
||
|
+20
|
1.189
|
1.811′10-5
|
2.576′10-2
|
||
|
氩气
|
-10
|
1.829
|
2.038′10-5
|
1.584′10-2
|
0.519′103
|
|
0
|
1.762
|
2.101′10-5
|
1.634′10-2
|
||
|
+10*
|
1.699
|
2.164′10-5
|
1.684′10-2
|
||
|
+20
|
1.640
|
2.228′10-5
|
1.734′10-2
|
||
|
SF6**
|
-10
|
6.844
|
1.383′10-5
|
1.119′10-2
|
0.614′103
|
|
0
|
6.602
|
1.421′10-5
|
1.197′10-2
|
||
|
+10*
|
6.360
|
1.459′10-5
|
1.275′10-2
|
||
|
+20
|
6.118
|
1.497′10-5
|
1.354′10-2
|
||
|
氪气
|
-10
|
3.832
|
2.260′10-5
|
0.842′10-2
|
0.245′103
|
|
0
|
3.690
|
2.330′10-5
|
0.870′10-2
|
||
|
+10*
|
3.560
|
2.400′10-5
|
0.900′10-2
|
||
|
+20
|
3.430
|
2.470′10-5
|
0.926′10-2
|
||
|
氙气
|
-10
|
6.121
|
2.078′10-5
|
0.494′10-2
|
0.161′103
|
|
0
|
5.897
|
2.152′10-5
|
0.512′10-2
|
||
|
+10
|
5.689
|
2.226′10-5
|
0.529′10-2
|
||
|
+20
|
5.495
|
2.299′10-5
|
0.546′10-2
|
||
|
*标准界面条件
**六氟化硫
|
|||||
6.3 气体的红外吸收
某些气体可以吸收5微米到50微米波长范围的红外辐射。然而，当这些气体与校正发射率小于0.2的涂层一起使用时，由于净红外辐射通量的密度很低，所以这一效应可以忽略不计。
在其他情况下，如果考虑气体的红外吸收可能造成U值的改变，则应根据EN674，EN675，prEN1098的规定测量U值。
7外部和内部导热系数
7.1外部导热系数，he
外部导热系数he是玻璃窗附近的风速、发射率以及其他气候因素的函数。
为了便于进行U值的比较，对于普通的垂直玻璃表面可选用he等于23 W/(m2.K)。
注：he的倒数1/he是0.04 m2.K/W，以精确到小数点后两位来表示。
这里没有考虑由于存在发射率低于0.837的外部暴露涂层表面而改善U值的情形。
对于非垂直表面的he值参见C.3。
7.2内部导热系数，hi
内部导热系数hi可用下式表达：
hi=hr+hc ---------(10)
其中：
hr是辐射导热系数；
hc是对流导热系数。
未涂层的普通钠钙玻璃表面的辐射导热系数是4.4 W/(m2.K)。如果窗玻璃内表面的发射率较低，则辐射导热系数由下式给出：
hr =4.4ε/0.837 ---------（11）
其中，ε是涂层表面的校正发射率
0.837是未涂层钠钙玻璃的校正发射率（见6.1）。
上述公式仅适用于涂层表面不存在结露的情况。确定涂层的校正发射率的方法见附录A。对于自由对流而言，hc的值是3.6W/(m2.K)。在窗的上方或下方安置一个热风扇加热器，如果空气流吹在窗上，其数值将会增大。
对于垂直钠钙玻璃表面和自由对流，
hi=4.4+3.6=8.0W/(m2.k) --------（12）
对于用来比较窗玻璃U值的情况，这个值是标准的。
注：对于钠钙玻璃表面，hi的倒数1/hi是0.13 m2.K/W，以精确到小数点后两位来表示。
对于非垂直表面的hi值参见C.3。
7.3设计值
在建筑设计中采用玻璃窗的U值，必须注意参考值可能并不是足够准确的。在特殊情况下，设计值应该根据本标准来确定。不同位置的玻璃窗和不同环境条件下的设计U值应该通过采用hs，he，hi的正确的界面值来确定。
注：在内部受热空间的干燥温度下，为了计算热损耗所采用的外部建筑构件的有关参考值并不是严格相容的。在大多数实际情况下，采用这些参考值是可以的。但是，如果玻璃窗具有相当大的表面积，特别是内表面发射率较低时，就会产生误差。
热损耗的计算见附录C.4，C.5或其他相关欧洲标准。
8参考值：标准界面条件
如果采用U值是为了表明导热性还有改善的余地，那么在这些情况下就可以使用以下给出的标准界面条件。
标准界面条件的参考值列示如下：
r 钠钙玻璃的热阻率 1m.K/W
ε 未涂层钠钙玻璃和硼硅酸盐玻璃的校正发射率 0.837
ΔT 界面玻璃表面之间的温度差 15K
Tm气体层的平均温度 283K
σ 斯蒂芬-波尔兹曼常数 5.67×10-8W/(m2.K)
he 未涂层的钠钙玻璃表面的外部导热系数 23 W/(m2.K)
hi 未涂层的钠钙玻璃表面的内部导热系数 8 W/(m2.K)
A 常数 0.035
n 指数 0.38
标准界面条件下的气体特性列于表1，其温度为10°C（283K）
9结果的表达
9.1U值
U值的单位是W/(m2.K)，四舍五入后保留一位小数。
例1：1.53四舍五入为1.5
例2：1.55四舍五入为1.6
例3：1.549四舍五入为1.5
9.2发射率
如果表示促进导热型材料的发射率，那么应该保留两位小数来规定其是标准还是校正发射率。
9.3中间值
在计算过程中，中间值不能四舍五入。
10 测试报告
10.1测试报告包括的内容
测试报告应就下面的内容作出说明。
10.2玻璃窗的鉴定
——玻璃窗总的公称厚度（mm）
——每一片玻璃的公称厚度（mm）
——如果存在，应注明每一层材料的公称厚度（mm）
——气体间隙的公称厚度（mm）
——填充气体的类型
——如果存在，应注明红外反射涂层的位置
——玻璃窗的倾斜度（与水平面之间的角度）
——与标准界面条件不同的其他条件
10.3玻璃窗的横断面
报告中应有玻璃窗的横断面图，以表示玻璃窗的结构。图中应标明每一层玻璃及其他材料的位置和厚度，涂层的位置，气体间隙的位置和厚度，填充气体的类型。
并且，应该从与外界接触的层面开始给每一层玻璃、其他材料以及气体层编号。
10.4结果
——如果涂层改变了发射率，应表明涂层的校正发射率；
——如果涂层改变了发射率，应表明内部导热系数hi；W/(m2.K)
——玻璃窗总的热导率ht，W/(m2.K)
——玻璃窗的U值 ，W/(m2.K)
——如果采用hs，he，hj来计算设计U值，那么应在结果表明hs，he，hj的值。这种情况下，结果中应采用“设计U值”这一表达方式。W/(m2.K)
附录A（规范性）
标准和校正发射率的确定
注：本附录与C.6一致。
A.1标准发射率的确定，εn
镀膜表面的常规发射率εn是在接近正常入射状况下，利用带有镜面反射附件的红外谱仪测出其谱线的反射曲线，按照下列步骤计算出来的。
按照表A.1给出的30个波长值，测定相应的反射系数Rn(λ)曲线，取其算术平均值，就得到平均温度为283K时的标准反射系数Rn。
-----------（A.1）
283K的标准发射率由下式给出：
---------（A.2）
注：其他环境温度下的发射率并不强烈依赖于平均温度。
A.2 校正发射率的确定，ε
用表A.2给出的系数乘以标准发射率εn即得出校正发射率ε。
其它值可以通过线性插值或外推获得并具有足够的准确度。
表A.1 — 用于确定283K下的标准反射率Rn的30个选定波长(λi)
|
序号i
|
波长λi
微米
|
序号i
|
波长λi
微米
|
|
1
|
5.5
|
16
|
14.8
|
|
2
|
6.7
|
17
|
15.6
|
|
3
|
7.4
|
18
|
16.3
|
|
4
|
8.1
|
19
|
17.2
|
|
5
|
8.6
|
20
|
18.1
|
|
6
|
9.2
|
21
|
19.2
|
|
7
|
9.7
|
22
|
20.3
|
|
8
|
10.2
|
23
|
21.7
|
|
9
|
10.7
|
24
|
23.3
|
|
10
|
11.3
|
25
|
25.2
|
|
11
|
11.8
|
26
|
27.7
|
|
12
|
12.4
|
27
|
30.9
|
|
13
|
12.9
|
28
|
35.7
|
|
14
|
13.5
|
29
|
43.9
|
|
15
|
14.2
|
30
|
50.0*
|
|
*选择50微米是因为这是现有商用红外谱仪的极限波长。这样的近似值给计算精度带来的影响是可以忽略不计的。
|
|||
表A.2 — 由标准发射率εn计算校正发射率ε的系数
|
标准发射率εn
|
系数ε/εn
|
|
0．03
|
1．22
|
|
0．05
|
1．18
|
|
0．1
|
1．14
|
|
0．2
|
1．10
|
|
0．3
|
1．06
|
|
0．4
|
1．03
|
|
0．5
|
1．00
|
|
0．6
|
0．98
|
|
0．7
|
0．96
|
|
0．8
|
0．95
|
|
0．89
|
0．94
|
附录B（规范性）
用于有多个气体层的窗玻璃的迭代法
对于有多个气体层（N>1）的玻璃窗，其U值的计算是通过迭代法（举例说明见表B.1）实现的。这时，要确定每一个气体层在平均温度为283K时的气体层热导率hs（与283K之间的微小偏差所造成的影响可以忽略不计，因此就可以获得足够的准确度。）
迭代法的第一步是：对于每一个气体层，式（7）中的温度差ΔT=15/N（K）。
在获得气体层热导率hs值后，对于每一个气体层的新ΔTs应通过下式计算：
（B.1）
这些ΔTs值用于第二次迭代，依次类推。
应该重复进行迭代，直到公式（2）中玻璃窗的热阻?1 N1/hs在第三个有效数字上收敛（通常不超过3次迭代，特殊情况需要4次）。
应在式（2）和式（1）中采用此收敛值来计算U值。
在原始hs值相等，各自的温度差由ΔT=15/N（K）计算的情况下，就不需要迭代。
表B.1迭代法示例——三层玻璃窗，具有如下特征：结构4/12/4/1214，第二个气体间隙中有一个ε=0.1的涂层，两个气体层中都填充SF6气体。
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迭代次数
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1
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2
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3
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4
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气体层1的1/hs （m2.K / W）
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0.1455
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0.1777
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0.1713
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0.1714
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气体层2的1/hs （m2.K / W）
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0.2720
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0.3125
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0.3135
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0.3133
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?1 21/hs （m2.K / W）
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0.4175
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0.4842
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0.4848
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0.4847
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气体层1的ΔT （K）
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5.23
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5.31
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5.3
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5.3
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气体层1的ΔT （K）
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9.77
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9.68
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9.7
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9.7
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U值 [ W /（m2.K）]
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1.67
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1.51
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1.5
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1.5
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附录C（引用）
书目
C.1prEN 30077，窗、门和百叶窗的热透射比的计算方法（IS0/DIS 11077：1993）
C.2 prEN410，建筑玻璃——光透射比、太阳光直接透射比、总太阳能透射比、紫外透射比和其他相关特性的确定
C.3建筑部件和建筑基础的热阻和热透射比的计算方法（IS0/DIS 6946-1：1995）（WI：00089013）
C.4 prEN832，建筑的热性能——用于加热的能量的计算——居民住宅
C.5 EN ISO10211-1，建筑构造中的热桥—热流和表面温度—第一部分：通用计算方法（ISO 10211-1：1995）
C.6 prEN 12898，建筑玻璃发射率的确定
