本文主要就住宅建筑常用的木窗、钢窗、铝合金窗及塑钢窗的传热系数规范值和计算值不同的原因。
《民用建筑热工设计规范》(GB50176—93)中给定的窗户的传热系数为:
| 窗户材料 | 窗户类型 | 空气层厚度(㎜) | 窗框窗洞面积比(%) | 传热系数K(W/㎡.K) | 传热阻RO (㎡.K/W) |
| 钢、铝 | 单层窗 | ___ | 20~30 | 6.4 | 0.16 |
| 单框双玻璃 | 12 | 20~30 | 3.9 | 0.26 | |
| 16 | 20~30 | 3.7 | 0.27 | ||
| 20~30 | 20~30 | 3.6 | 0.28 | ||
| 双层窗 | 100~140 | 20~30 | 3.0 | 0.33 | |
| 木、塑料 | 单层窗 | ___ | 30~40 | 4.7 | 0.21 |
| 单框双玻璃 | 12 | 30~40 | 2.7 | 0.37 | |
| 16 | 30~40 | 2.6 | 0.38 | ||
| 20~30 | 30~40 | 2.5 | 0.40 | ||
| 双层窗 | 100~140 | 30~40 | 2.3 | 0.43 |
窗户的传热系数可用以下关系式表示：
U=Ug+ηf(Uf-Ug) （1）
Fg、 Ff分别为玻璃与窗框的面积
Ug、Uf分别为玻璃与窗框的传热系数
现以铝合金单玻窗为例比较并说明规范值和计算值不同的原因。规范中铝合金窗的传热系数为6.4 W/㎡.K, 单层玻璃(3㎜)
λ=0.76W/(M.K) 的热阻由公式:
R0=1/αe+ D/λ+1/αi （2）
计算得出为0.162 ㎡.K/W, 传热系数为6.17 W/㎡.K 。
将规范中的铝合金窗的传热系数6.4和玻璃的传热系数6.17以及窗框所占窗户的面积（通常为0.3）代入公式（1）反推出铝合金窗框的传热系数为6.94 W/㎡.K。以上为规范中窗户各部分的传热系数值（其中玻璃传热系数的规范值和计算值相同）。
我们现在计算铝合金窗框部分的传热系数，下图为典型铝合金窗型材截面。
如果窗框外观总宽度及贯通部分的宽度分别为W与Wtr ，设内外表面温差Δt，通过贯通宽度Wtr的热流分配给外观宽度W所得的平均热流为：
q=Δt/d . λAL. Wtr/W=Δt(D/λAL . Wtr/W)-1
如果贯通部分所占比率ηtr= Wtr/W ，上式成为：
q=Δt（d/λAL ηtr）-1=Δt/RAL
其中： RAL= d/λAL ηtr
即为铝合金窗扇内外表面之间的热阻值；对于图示型材，ηtr=0.038 , 可求得： RAL=0.029/(230x0.038)=0.00332 ㎡.K/W,
取内外表面换热系数αi=8.74 W/㎡.K, αe=23.04 W/㎡.K, 得铝合金窗框部分的总热阻值为0.161㎡.K/W, 传热系数为6.21 W/㎡.K。
其数值小于规范中的铝合金窗框传热系数6.94 W/㎡.K。代入公式（1）中，得铝合金窗户的计算值U为6.182 W/㎡.K 小于规范中的铝合金窗的传热系数6.4 W/㎡.K。
比较窗户各部位的传热系数值，得出计算值和规范值不同的主要原因窗框的传热系数值不同。而导致窗框传热系数值不同的主要原因是贯通部分所占比率ηtr取值偏大，从而使窗框的热阻偏小，直接导致窗户的传热系数值偏大。
从型材断面中容易看出，真正贯通内外表面的金属实体部分所占比例实际上是很小的，与铝合金传热相比，所形成的空气间隙及其他非金属直接贯通部分的传热相对甚微，完全可以忽略。事实上，单层玻璃、铝合金及其他金属窗框本身的热阻都非常小，这些构件对热量流动的阻碍作用主要来源于内外表面的表面换热阻。因此，规范中的钢、铝等型材的传热系数取值偏大，导致窗户的传热系数偏大。
现以铝合金双玻窗（3+12+3）为例比较并说明规范和计算两种方法得出不同的传热系数的原因。
假定铝合金窗框的传热系数为6.21 W/㎡.K，窗框占窗户面积为0.3，根据规范中铝合金单框双玻璃窗户的传热系数3.9 W/㎡.K，通过公式（1）反推出玻璃部分的传热系数为2.91 W/㎡.K
现计算玻璃部分的传热系数
已知玻璃的热阻 Rg=D/λ=0.003/0.76=0.0039 ㎡.K/W
空气间隙热阻按美国ASHRAE夏季标准条件（室外温度320C，室内温度240C）为环境温度计算依据，空气层热阻的计算式为：
Rgap=(hgr+hgc+hgλ)-1={[6.12/(1/ε1+1/ε2)]+2.13}-1
其中hgr、hgc、hgλ分别为玻璃间层中辐射、对流和导热的传热系数对于普通双层玻璃，发射率ε1=ε2=0.84，间层热阻Rgap=0.152㎡.K/W
玻璃部分的总热阻为 R0=1/αe+ D1/λ+Rgap+D2/λ+1/αi
对于（3+12+3）双玻系统，考虑玻璃导热及内外表面换热阻后，上式变为： R0= Rgap+0.166 得出玻璃部分的总热阻为0.318㎡.K/W,
则玻璃部分的传热系数为3.14 W/㎡.K。
将Uf =6.21 W/㎡.K 和Ug =3.4 W/㎡.K 以及ηf =0.3 代入公式（1）得：铝合金双玻窗传热系数的计算值为 4.06 W/㎡.K
大于规范中铝合金双玻窗的传热系数值 3.9W/㎡.K
比较窗户各部位的传热系数值，得出计算值和规范值不同的主要原因是窗户玻璃的传热系数值不同。
导致窗户玻璃传热系数值不同的主要原因是空气间隙热阻不同。
其原因在于计算玻璃部分的传热系数时，空气间隙热阻是按美国ASHRAE夏季标准条件（室外温度320C，室内温度240C）为环境温度为计算依据，其中长波辐射换热系数取值hgr较大，因此空气间隙热阻偏小，导致玻璃部分的传热系数偏大，规范中的空气间隙热阻为全年综合考虑，取值相对较小，因此玻璃部分的传热系数较计算值小。
比较单玻木窗的传热系数，现取木窗框λ=0.17 W/(M.K)，对于厚度为45㎜的松木窗框的热阻为0.256㎡.K/W，其内外表面的热阻为0.157㎡.K/W,窗框部分总热阻为0.422㎡.K/W,传热系数为2.37W/㎡.K。代入公式（1）中，当ηf =0.3时，木窗的传热系数为5.03 W/㎡.K, 当ηf =0.4时，木窗的传热系数为4.65 W/㎡.K。
现取λ=0.11 W/(M.K)，松木窗框的传热系数为1.767W/㎡.K。
同样，代入公式（1）中，当ηf =0.3时，木窗的传热系数为4.85 W/㎡.K, 当ηf =0.4时，木窗的传热系数为4.41 W/㎡.K。
从上面的计算中得知，不同材质的木窗窗户的传热系数值不同，而窗框占窗户面积比例的不同，同样导致传热系数值的不同。因此，木窗传热系数的规范值和计算值不同的主要原因是：对窗框的材质和所占窗户面积比例，规范中为综合考虑，而计算就具体情况而不同。
其他材质、构造窗户的传热系数在计算值和规范值上也存在上述差异，此处不再一一说明，用计算的方法在玻璃系统与窗框传热系数的基础上，可以计算出各类窗户的传热系数：
| 窗框类型 玻璃类型 | 铝合金 | 塑钢窗 | 断铝热桥 ηf =0.25 | 备注 |
| 单玻 | 6.18 | 4.89 | 5.56 | ηf =0.3 3mm玻璃 |
| 双玻 | 4.06 | 2.77 | 3.41 | ηf =0.3 3+12+3 |
| Low-E双玻 | 3.07 | 1.78 | 2.23 | ηf =0.3 3+12+3 |
参考文献：
（1）《民用建筑节能设计手册》 扬善勤
（2）《节能窗技术》 涂逢祥
（3）《传热学》（第四版）章熙民 任泽霈
（4）《建筑设计手册》
（5）《建筑热过程》彦启森 赵庆珠
（6）《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95
