004-外墙平均传热系数计算器（含热桥）
外墙平均传热系数计算器（含热桥）
概述
依据 GB 50189-2023《公共建筑节能设计标准》附录B。公式：Km = (Kmain×Fmain + ΣKtb,i×Ftb,i) / Ft。热桥面积填0表示该类热桥不参与计算。推荐使用二维温度场模拟软件精确计算热桥系数。
补充说明：本计算器支持3类热桥。热桥系数可查GB 50189-2023附录B表格，或使用TH-BALANCE等软件模拟。
依据标准
- 试验/计算方法：
GB 50189-2023 / GB 55015-2021
- 摘要说明：依据 GB 50189-2023《公共建筑节能设计标准》附录B。公式：Km = (Kmain×Fmain + ΣKtb,i×Ftb,i) / Ft。热桥面积填0表示该类热桥不参与计算。推荐使用二维温度场模拟软件精确计算热桥系数。
- 备注说明：本计算器支持3类热桥。热桥系数可查GB 50189-2023附录B表格，或使用TH-BALANCE等软件模拟。
现行标准
| 标准/文件 | 控制值或说明 | 附注 |
| GB 55015-2021 严寒地区 | Km ≤ 0.45 W/(m2·K)（按体形系数确定） | GB55015-2021.pdf |
| GB 55015-2021 寒冷地区 | Km ≤ 0.60 W/(m2·K)（按体形系数确定） | GB55015-2021.pdf |
| GB 50189-2023 附录B | Km = (Kmain×Fmain + ΣKtb,i×Ftb,i) / Ft | GB50189-2023.pdf |
废止/历史标准
| 标准/文件 | 控制值或说明 | 附注 |
| GB 50189-2015（已废止） | Km ≤ 0.60 W/(m2·K) | GB50189-2015.pdf |
计算公式
Km = \frac{Kmain \times Fmain + \Sigma Ktb,i \times Ftb,i}{Ft}
参数与符号
输入参数
| ID | 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| Kmain | K_main | 外墙主体传热系数 | W/(m2·K) | 来自calc_E01，或直接填入 |
| Ft | F_t | 外墙总面积 | m2 | 含门窗的总面积 |
| Fwin | F_win | 外门窗总面积 | m2 | 门窗面积 |
| Ftb1 | F_tb1 | 第1类热桥面积 | m2 | 如框架梁柱，填0跳过 |
| Ktb1 | K_tb1 | 第1类热桥传热系数 | W/(m2·K) | 框架梁柱约1.5~3.5 |
| Ftb2 | F_tb2 | 第2类热桥面积 | m2 | 如砌体构造柱，填0跳过 |
| Ktb2 | K_tb2 | 第2类热桥传热系数 | W/(m2·K) | 砌体构造柱约0.8~1.5 |
| Ftb3 | F_tb3 | 第3类热桥面积 | m2 | 如金属门窗框，填0跳过 |
| Ktb3 | K_tb3 | 第3类热桥传热系数 | W/(m2·K) | 金属门窗框约3.0~6.0 |
输出参数
| ID | 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| Km | K_m | 外墙平均传热系数 | W/(m2·K) | 外墙平均传热系数 |
| Fmain | F_main | 主体部位面积 | m2 | 主体部位面积 |
| Ktb | K_tb | 热桥加权平均系数 | W/(m2·K) | 热桥加权平均系数 |
示例数据
示例输入
| 名称 | ID | 示例值 | 单位 |
| 外墙主体传热系数 | Kmain | 0.502325 | W/(m2·K) |
| 外墙总面积 | Ft | 157.34 | m2 |
| 外门窗总面积 | Fwin | 64.7951 | m2 |
| 第1类热桥面积 | Ftb1 | 10 | m2 |
| 第1类热桥传热系数 | Ktb1 | 2 | W/(m2·K) |
| 第2类热桥面积 | Ftb2 | 5 | m2 |
| 第2类热桥传热系数 | Ktb2 | 1.2 | W/(m2·K) |
| 第3类热桥面积 | Ftb3 | 2 | m2 |
| 第3类热桥传热系数 | Ktb3 | 4 | W/(m2·K) |
主要结果
| 名称 | ID | 结果值 | 单位 |
| 外墙平均传热系数 | Km | 0.45728 | W/(m2·K) |
| 主体部位面积 | Fmain | 75.5 | m2 |
| 热桥加权平均系数 | Ktb | 2 | W/(m2·K) |
合规判定
以下内容为基于当前 generate() 样本执行 qualification() 的判定结果：
- 通过：传热系数必须大于0
- 通过：传热系数不宜大于5.0 W/(m2·K)
参考与链接
- /standards/GB50189-2023.pdf
- /standards/GB55015-2021.pdf
原有补充说明
外墙平均传热系数（含热桥）
概述
本计算器依据 GB 50189-2023《公共建筑节能设计标准》附录B，对外墙平均传热系数 Km 进行计算，综合考虑热桥部位（框架梁柱、砌体构造柱、金属门窗框等）的影响。
适用范围
适用：
- 有保温外墙的平均传热系数计算
- 热桥影响修正后的外墙整体热工性能评估
- 严寒、寒冷、夏热冬冷地区的建筑节能设计验算
不支持：
- 无保温外墙（直接使用 Kmain 即可，无需本计算器）
- 特殊构造幕墙、通风幕墙
- 二维温度场精确模拟（建议使用 TH-BALANCE 等专用软件）
计算原理
基本公式
外墙平均传热系数 Km 按面积加权平均：
$$K_m = \frac{K_{main} \times F_{main} + \sum_{i=1}^{3} K_{tb,i} \times F_{tb,i}}{F_t}$$
其中主体部位面积：
$$F_{main} = F_t - F_{win} - \sum_{i=1}^{3} F_{tb,i}$$
热桥加权平均系数：
$$K_{tb} = \frac{K_{tb1} \times F_{tb1} + K_{tb2} \times F_{tb2} + K_{tb3} \times F_{tb3}}{F_{tb1} + F_{tb2} + F_{tb3}}$$
符号说明
| 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| $K_m$ | 外墙平均传热系数 | W/(m²·K) | 考虑热桥影响的外墙整体传热系数 |
| $K_{main}$ | 外墙主体传热系数 | W/(m²·K) | 扣除门窗和热桥后主体部位的传热系数，来自 calc_E01 |
| $F_t$ | 外墙总面积 | m² | 含门窗洞口的外墙总展开面积 |
| $F_{win}$ | 外门窗总面积 | m² | 门窗洞口面积 |
| $F_{main}$ | 主体部位面积 | m² | 扣除门窗和热桥后的主体保温面积 |
| $F_{tb1\sim3}$ | 热桥面积 | m² | 各类热桥的面积；填0表示跳过该类 |
| $K_{tb1\sim3}$ | 热桥传热系数 | W/(m²·K) | 各类热桥的传热系数 |
热桥传热系数参考值
| 热桥类型 | 典型 $K_{tb}$ 范围 | 说明 |
| 框架梁柱（混凝土） | 1.5～3.5 W/(m²·K) | 取决于保温层厚度和位置 |
| 砌体构造柱 | 0.8～1.5 W/(m²·K) | 钢筋混凝土构造柱穿透保温层 |
| 金属门窗框 | 3.0～6.0 W/(m²·K) | 金属框导热系数大，是主要热桥 |
> 提示： 热桥传热系数宜通过二维温度场模拟软件（如 TH-BALANCE、PAT/PIU）精确计算，也可查 GB 50189-2023 附录B表格取值。
热桥面积跳过规则
- 某类热桥面积填 0 表示该类热桥不参与计算
- 当所有热桥面积均为0时，$K_{tb}=0$，Km 退化为 $(K_{main} \times F_{main}) / F_t$
输入参数说明
| 参数 | 说明 | 单位 | 典型值/范围 |
| 外墙主体传热系数 $K_{main}$ | 来自 calc_E01，或直接填入 | W/(m²·K) | 0.1～5.0 |
| 外墙总面积 $F_t$ | 含门窗的总面积 | m² | 实测 |
| 外门窗总面积 $F_{win}$ | 门窗洞口面积 | m² | 实测 |
| 第1类热桥面积 $F_{tb1}$ | 框架梁柱等；填0跳过 | m² | 视构造而定 |
| 第1类热桥传热系数 $K_{tb1}$ | 框架梁柱 | W/(m²·K) | 1.5～3.5 |
| 第2类热桥面积 $F_{tb2}$ | 砌体构造柱等；填0跳过 | m² | 视构造而定 |
| 第2类热桥传热系数 $K_{tb2}$ | 砌体构造柱 | W/(m²·K) | 0.8～1.5 |
| 第3类热桥面积 $F_{tb3}$ | 金属门窗框等；填0跳过 | m² | 视构造而定 |
| 第3类热桥传热系数 $K_{tb3}$ | 金属门窗框 | W/(m²·K) | 3.0～6.0 |
标准限值 {#standards}
现行标准（GB 55015-2021，强制）
| 气候区 | Km 限值 |
| 严寒地区 | ≤ 0.45 W/(m²·K)（按体形系数确定） |
| 寒冷地区 | ≤ 0.60 W/(m²·K)（按体形系数确定） |
在用标准（GB 50189-2015，已废止）
| 气候区 | Km 限值 |
| 寒冷地区 | ≤ 0.60 W/(m²·K) |
典型计算示例
示例：寒冷地区框架剪力墙结构外墙
已知条件：
- 外墙总面积 $F_t$ = 120 m²
- 门窗面积 $F_{win}$ = 25 m²
- 主体传热系数 $K_{main}$ = 0.45 W/(m²·K)（来自 calc_E01）
- 框架梁柱 $F_{tb1}$ = 8 m²，$K_{tb1}$ = 2.0 W/(m²·K)
- 构造柱 $F_{tb2}$ = 5 m²，$K_{tb2}$ = 1.2 W/(m²·K)
- 门窗框 $F_{tb3}$ = 4 m²，$K_{tb3}$ = 4.5 W/(m²·K)
计算过程：
主体部位面积：
$$F_{main} = 120 - 25 - (8 + 5 + 4) = 78 \text{ m}^2$$
热桥加权平均系数：
$$K_{tb} = \frac{2.0 \times 8 + 1.2 \times 5 + 4.5 \times 4}{8 + 5 + 4} = \frac{40}{17} \approx 2.353 \text{ W/(m}^2\cdot\text{K)}$$
外墙平均传热系数：
$$K_m = \frac{0.45 \times 78 + 2.0 \times 8 + 1.2 \times 5 + 4.5 \times 4}{120} = \frac{75.1}{120} \approx 0.626 \text{ W/(m}^2\cdot\text{K)}$$
判定： 寒冷地区 Km ≤ 0.60，本例 Km ≈ 0.626，不满足限值要求，需加强保温或减少热桥。
检测与验证方法 {#test-method}
依据 GB 50189-2023《公共建筑节能设计标准》附录B。
热桥传热系数可采用：
1. 二维稳态温度场模拟（推荐 TH-BALANCE 等软件）
2. 查表法：GB 50189-2023 附录B给出常见构造的热桥线传热系数
3. 实验法：红外热成像 + 表面温度测量
注意事项
1. 热桥系数精度：热桥传热系数对 Km 结果影响显著，建议通过二维温度场模拟精确获取，不宜简单估算
2. 面积统计：热桥面积应按外墙展开面积统计，注意与建筑面积的区别
3. 保温断点：框架结构梁柱热桥应重点处理，确保保温层连续
4. 门窗框热桥：金属门窗框是常见但易被忽视的热桥，$K_{tb}$ 可达 3.0～6.0，是Km超标的主要原因之一
5. 本计算器限制：支持最多3类热桥，复杂构造需使用专用热工软件