本文摘自暖框科技(Warmframe Technology)與美國門窗幕墻評級委員會(NFRC)聯(lián)合編譯的最新版《THERM 7 / WINDOW 7 — NFRC 熱工建模手冊》中文版
防風(fēng)暴窗
防風(fēng)暴窗的建模不同于普通的中空玻璃窗,這是因?yàn)橹锌詹ＡТ芭c防風(fēng)暴窗之間的間距通常很大,如
圖8-46 所示。除此之外,就像所有其它產(chǎn)品,防風(fēng)暴窗的建模也必須包含所有的相關(guān)截面(邊框、中框和窗格等)。
圖 8-46:產(chǎn)品的室內(nèi)側(cè)有一個(gè)防風(fēng)暴窗
建模的步驟
防風(fēng)暴窗的建模步驟概括如下,下面幾節(jié)還將通過算例進(jìn)行更詳細(xì)地介紹。
如果產(chǎn)品不是平移窗(推拉窗或提拉窗),而是平開窗、固定窗等,那么采用下面的方法::
在 WINDOW 中:
�、� 創(chuàng)建一個(gè)包含三個(gè)玻璃層的玻璃系統(tǒng),每個(gè)玻璃層的間距按照實(shí)際建模
在 THERM 中:
�、� 繪制產(chǎn)品的各個(gè)框架組件
③ 將玻璃系統(tǒng)導(dǎo)入THERM
Edge of Glass Dimension(玻璃邊緣尺寸):63.5 mm(2.5英寸)
Glazing System Height(玻璃系統(tǒng)高度):150 mm(6.0英寸)
�、� 填充玻璃系統(tǒng)下方的空腔,并使用主菜單 → Libraries → Create Link 功能將該空腔與玻璃空腔形成關(guān)聯(lián)。
�、� 分配邊界條件
a. 將 Exterior Boundary Condition 設(shè)為 Use existing BC from library,并選擇 NFRC 100-2010 Exterior,并將 U值標(biāo)簽 SHGC Exterior 分配給室外構(gòu)件。
b. 將玻璃系統(tǒng)的Interior Boundary Condition 設(shè)為 convection plus enclosure radiation;框架組件的室內(nèi)邊界條件,則根據(jù)該框架的類型(普通、斷熱、半斷熱等)確定。
⑥ 計(jì)算該模型。
如果產(chǎn)品是平移窗(推拉窗或提拉窗),那么玻璃系統(tǒng)和防風(fēng)暴窗之間的空腔寬度會隨著框架截面的不同而變化,那么則采用下面的方法::
在 WINDOW 中:
① 在打開 WINDOW 程序之前,找到并用記事本打開 W7.X.ini 文件,添加一行語句:
FrameToleranceGlazingSystemThickness=5
注意:
W7.X.ini 文件名中的“X”代表 WINDOW 7 程序的版本號。對于 NFRC 認(rèn)證建模,必須使用NFRC 認(rèn)可的程序版本進(jìn)行建模工作。
上述誤差設(shè)置的語句中是沒有空格的,該語句可以添加在 ini 文件的任何地方。如果該語句已存在,但“=(等于號)”后面不是“5”,那么需要手動改為“5”。這個(gè)“5”代表框和玻璃系統(tǒng)厚度之間的允許誤差,數(shù)字 5 代表允許 500% 的誤差,通過這個(gè)設(shè)置,可以迫使 WINDOW 不進(jìn)行厚度誤差的校驗(yàn),從而允許程序進(jìn)行不同玻璃系統(tǒng)厚度的計(jì)算。
W7.X.ini 文件在硬盤中的位置:因操作系統(tǒng)而異。
對于 Microsoft Windows XP,它在C:\Program Files\LBNL\Settings
對于 Microsoft Windows 7 和 8,它在C:\Users\Public\LBNL\Settings
�、� 創(chuàng)建兩個(gè)玻璃系統(tǒng)及其之間的空腔,使其適合THERM 中的框架截面,以便進(jìn)一步建模
在 THERM 中:
③ 繪制產(chǎn)品的各個(gè)框架組件
�、� 將玻璃系統(tǒng)導(dǎo)入THERM
Edge of Glass Dimension(玻璃邊緣尺寸):63.5 mm(2.5英寸)
Glazing System Height(玻璃系統(tǒng)高度):150 mm(6.0英寸)
⑤ 填充玻璃系統(tǒng)下方的空腔,并使用主菜單 → Libraries → Create Link 功能將該空腔與玻璃空腔形成關(guān)聯(lián)。
⑥ 分配邊界條件
a. 將 Exterior Boundary Condition 設(shè)為 Use existing BC from library,并選擇 NFRC 100-2010 Exterior,并將 U值標(biāo)簽 SHGC Exterior 分配給室外構(gòu)件。
b. 將玻璃系統(tǒng)的Interior Boundary Condition 設(shè)為 convection plus enclosure radiation;框架組件的室內(nèi)邊界條件,則根據(jù)該框架的類型(普通、斷熱、半斷熱等)確定。
�、� 計(jì)算各個(gè)模型。
在 WINDOW 中:
�、� 將具有正確玻璃系統(tǒng)幾何外形的框架截面模型 THERM 文件導(dǎo)入 Frame Library(框架庫)。
�、� 在 Window Library(窗庫)中,構(gòu)建整窗產(chǎn)品,指定各個(gè)構(gòu)件為相應(yīng)的框架和玻璃系統(tǒng),包括中框(你不能在中框里“指定”玻璃系統(tǒng)的厚度,只能引用它)。
�、� 按照當(dāng)前的組件組合,計(jì)算整體產(chǎn)品的性能值。
⑪ 關(guān)閉程序,再次打開 W7.X.ini 文件,執(zhí)行以下步驟:
⑫ 將“FrameToleranceGlazingSystemThickness”改為 0.25 (25% 是 NFRC 可接受的誤差)
防風(fēng)暴窗的建模范例
下面以 圖8-46 中的產(chǎn)品為例進(jìn)行詳細(xì)說明。
在WINDOW中創(chuàng)建玻璃系統(tǒng)
① 制作一個(gè)由三層玻璃組成的玻璃系統(tǒng),Gap 1 是中空玻璃的空腔尺寸,Gap 2 是中空玻璃與防風(fēng)暴窗之間的間距,都按實(shí)際產(chǎn)品的數(shù)據(jù)填寫。
圖 8-47:創(chuàng)建一個(gè)三層玻璃的玻璃系統(tǒng), 包含一大一小兩個(gè)空腔
在THERM中計(jì)算U值
下面將詳細(xì)說明將玻璃系統(tǒng)導(dǎo)入 THERM 的步驟。
① 畫出所需的框架截面(如頂?shù)讬M梁、邊立柱、中立柱、窗格等)
② 主菜單 → File,打開 Properties,下拉選擇合適的 Cross Section Type,如 Head,Sill,Jamb,Meeting Rail,Divider 等等。
③ 導(dǎo)入帶有正確防風(fēng)暴窗空腔尺寸的玻璃系統(tǒng)(之前在 WINDOW 中創(chuàng)建的),在這種情況下,玻璃系統(tǒng)有 2 個(gè)Gap(Gap 1 和 Gap 2)。
Edge of Glass Dimension(玻璃邊緣尺寸):63.5 mm(2.5英寸)
Glazing System Height(玻璃系統(tǒng)高度):150 mm(6.0英寸)
Exterior Boundary Condition 設(shè)為 Use existing BC from library,并選擇 NFRC 100-2010 Exterior
將玻璃系統(tǒng)的Interior Boundary Condition 設(shè)為 convection plus enclosure radiation;框架組件的室內(nèi)邊界條件,則根據(jù)該框架的類型(普通、斷熱、改進(jìn)的斷熱等)確定。
圖 8-48:插入玻璃系統(tǒng)
④ 在本例中,玻璃系統(tǒng) Gap 2 的底部和框架之間形成了一個(gè)小空腔,而該空腔的尺寸25.7 mm 小于
Gap 2 的尺寸 50.8 mm,因此需要將小空腔的特性 Link(鏈接) 到大空腔(具體見 第6.4.4節(jié)),即把該空腔的特性 Link(鏈接) 到 Gap 2 。
具體操作步驟是:先用任意材料填充該空腔 → 選中該空腔 → 點(diǎn)擊主菜單 > Libraries > Create Link → 出現(xiàn)“眼藥”圖標(biāo) → 將移動至Gap 2 并點(diǎn)擊 → 完成。
圖 8-49:若符合條件, 將框架空腔Link到玻璃系統(tǒng)的空腔
⑤ 通過點(diǎn)擊工具欄快捷圖標(biāo),生成邊界條件。 圖8-50 顯示了一個(gè)防風(fēng)暴窗截面的邊界條件設(shè)置細(xì)節(jié)。確保室內(nèi)邊界條件中 Radiation Model 設(shè)為 AutoEnclosure
圖 8-50:定義邊界條件
�、� 計(jì)算該模型,并保存文件。
圖 8-51:運(yùn)行該模型的計(jì)算
防風(fēng)暴窗的中框
對于帶中框的防風(fēng)暴窗,如果防風(fēng)暴面板和主窗扇之間的空腔尺寸 > 5 mm,那么該空腔需要與具有最高 Keff (等效導(dǎo)熱系數(shù))值的玻璃系統(tǒng)的空腔相關(guān)聯(lián)。密封和非密封雙層玻璃的框架空腔/玻璃空腔 Link(鏈接) 規(guī)則請參閱 第6章。
圖 8-52:由于防風(fēng)暴面板和主窗扇之間存在一個(gè)>5mm的喉, 因此該空腔需要與Keff值最大的那個(gè)玻璃空腔相Link
防風(fēng)暴窗的抗結(jié)露計(jì)算步驟
抗結(jié)露計(jì)算模型僅適用于水平框架組件,如 Head 或 Sill 構(gòu)件。THERM 不會計(jì)算截面類型設(shè)置為Jamb 或 Vertical Meeting Rail 文件的抗結(jié)露值。
THERM 有 CR 抗結(jié)露計(jì)算模式,CR 模式的激活方式有兩種:
在導(dǎo)入玻璃系統(tǒng)時(shí),在 Insert Glazing System 對話框內(nèi),勾選 Use CR Model for WINDOW Glazing System 的復(fù)選框。
鼠標(biāo)移至主菜單 → Options → 點(diǎn)擊 Preferences,進(jìn)入 THERM File Options 頁面,勾選
Use CR Model for WINDOW Glazing System 復(fù)選框(如 圖8-53)。
圖 8-53:激活抗結(jié)露計(jì)算模式的方法之一: 勾選Use CR Model for glazing Systems
當(dāng) CR 模式被激活后,玻璃系統(tǒng)的空腔周圍會出現(xiàn)紅色的邊界條件線段,這時(shí)需要進(jìn)行以下操作:
�、� 檢查這些邊界條件,包括:
a. 校驗(yàn)材料表面的發(fā)射率,如標(biāo)準(zhǔn)玻璃為 0.84,大多數(shù)框架材料為 0.90,未涂漆鋁為 0.05 等。
b. 校驗(yàn)玻璃系統(tǒng)空腔的末端(絕熱)的發(fā)射率,是否為 1.0。
�、� 模型運(yùn)算,程序?qū)⒂?jì)算得到U值和抗結(jié)露值的結(jié)果。
③ 將該 THM 文件導(dǎo)入 WINDOW 的 Frame Library(框架庫),并用于在 Window Library(窗庫)中創(chuàng)建整個(gè)產(chǎn)品。
圖 8-54:當(dāng)CR模式被激活后, 玻璃系統(tǒng)空腔內(nèi)將生成邊界條件, 雙擊檢查每個(gè)邊界段的發(fā)射率
在 WINDOW 中計(jì)算整體產(chǎn)品
下面介紹如何在 WINDOW 中進(jìn)行防風(fēng)暴窗產(chǎn)品的整體計(jì)算。
�、� 將防風(fēng)暴窗各組件的 THERM 文件導(dǎo)入 WINDOW 的 Frame Library(框架庫)。
圖 8-55:導(dǎo)入防風(fēng)暴窗的THERM文件
�、� 在 WINDOW 的 Window Library(窗庫)中,使用之前導(dǎo)入的 THERM 文件和玻璃系統(tǒng)構(gòu)建防風(fēng)暴窗的整體產(chǎn)品,并運(yùn)行計(jì)算。
圖 8-56:在Window Library構(gòu)建整個(gè)防風(fēng)暴窗產(chǎn)品, 并進(jìn)行計(jì)算
