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
防風暴窗
防風暴窗的建模不同于普通的中空玻璃窗,這是因為中空玻璃窗與防風暴窗之間的間距通常很大,如
圖8-46 所示。除此之外,就像所有其它產品,防風暴窗的建模也必須包含所有的相關截面(邊框、中框和窗格等)。
圖 8-46:產品的室內側有一個防風暴窗
建模的步驟
防風暴窗的建模步驟概括如下,下面幾節(jié)還將通過算例進行更詳細地介紹。
如果產品不是平移窗(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:
① 創(chuàng)建一個包含三個玻璃層的玻璃系統(tǒng),每個玻璃層的間距按照實際建模
在 THERM 中:
�、� 繪制產品的各個框架組件
�、� 將玻璃系統(tǒng)導入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聯(lián)。
�、� 分配邊界條件
a. 將 Exterior Boundary Condition 設為 Use existing BC from library,并選擇 NFRC 100-2010 Exterior,并將 U值標簽 SHGC Exterior 分配給室外構件。
b. 將玻璃系統(tǒng)的Interior Boundary Condition 設為 convection plus enclosure radiation;框架組件的室內邊界條件,則根據該框架的類型(普通、斷熱、半斷熱等)確定。
�、� 計算該模型。
如果產品是平移窗(推拉窗或提拉窗),那么玻璃系統(tǒng)和防風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:
�、� 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 認證建模,必須使用NFRC 認可的程序版本進行建模工作。
上述誤差設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“5”代表框和玻璃系統(tǒng)厚度之間的允許誤差,數字 5 代表允許 500% 的誤差,通過這個設置,可以迫使 WINDOW 不進行厚度誤差的校驗,從而允許程序進行不同玻璃系統(tǒng)厚度的計算。
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
② 創(chuàng)建兩個玻璃系統(tǒng)及其之間的空腔,使其適合THERM 中的框架截面,以便進一步建模
在 THERM 中:
�、� 繪制產品的各個框架組件
④ 將玻璃系統(tǒng)導入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聯(lián)。
�、� 分配邊界條件
a. 將 Exterior Boundary Condition 設為 Use existing BC from library,并選擇 NFRC 100-2010 Exterior,并將 U值標簽 SHGC Exterior 分配給室外構件。
b. 將玻璃系統(tǒng)的Interior Boundary Condition 設為 convection plus enclosure radiation;框架組件的室內邊界條件,則根據該框架的類型(普通、斷熱、半斷熱等)確定。
�、� 計算各個模型。
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 文件導入 Frame Library(框架庫)。
�、� 在 Window Library(窗庫)中,構建整窗產品,指定各個構件為相應的框架和玻璃系統(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)。
�、� 按照當前的組件組合,計算整體產品的性能值。
⑪ 關閉程序,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)
防風暴窗的建模范例
下面以 圖8-46 中的產品為例進行詳細說明。
在WINDOW中創(chuàng)建玻璃系統(tǒng)
① 制作一個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 是中空玻璃與防風暴窗之間的間距,都按實際產品的數據填寫。
圖 8-47:創(chuàng)建一個三層玻璃的玻璃系統(tǒng), 包含一大一小兩個空腔
在THERM中計算U值
下面將詳細說明將玻璃系統(tǒng)導入 THERM 的步驟。
�、� 畫出所需的框架截面(如頂底橫梁、邊立柱、中立柱、窗格等)
�、� 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。
�、� 導入帶有正確防風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 設為 Use existing BC from library,并選擇 NFRC 100-2010 Exterior
將玻璃系統(tǒng)的Interior Boundary Condition 設為 convection plus enclosure radiation;框架組件的室內邊界條件,則根據該框架的類型(普通、斷熱、改進的斷熱等)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 → 點擊主菜單 > Libraries > Create Link → 出現(xiàn)“眼藥”圖標 → 將移動至Gap 2 并點擊 → 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
�、� 通過點擊工具欄快捷圖標,生成邊界條件。 圖8-50 顯示了一個防風暴窗截面的邊界條件設置細節(jié)。確保室內邊界條件中 Radiation Model 設為 AutoEnclosure
圖 8-50:定義邊界條件
�、� 計算該模型,并保存文件。
圖 8-51:運行該模型的計算
防風暴窗的中框
對于帶中框的防風暴窗,如果防風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 (等效導熱系數)值的玻璃系統(tǒng)的空腔相關聯(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:由于防風暴面板和主窗扇之間存在一個>5mm的喉, 因此該空腔需要與Keff值最大的那個玻璃空腔相Link
防風暴窗的抗結露計算步驟
抗結露計算模型僅適用于水平框架組件,如 Head 或 Sill 構件。THERM 不會計算截面類型設置為Jamb 或 Vertical Meeting Rail 文件的抗結露值。
THERM 有 CR 抗結露計算模式,CR 模式的激活方式有兩種:
在導入玻璃系統(tǒng)時,在 Insert Glazing System 對話框內,勾選 Use CR Model for WINDOW Glazing System 的復選框。
鼠標移至主菜單 → Options → 點擊 Preferences,進入 THERM File Options 頁面,勾選
Use CR Model for WINDOW Glazing System 復選框(如 圖8-53)。
圖 8-53:激活抗結露計算模式的方法之一: 勾選Use CR Model for glazing Systems
當 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,這時需要進行以下操作:
�、� 檢查這些邊界條件,包括:
a. 校驗材料表面的發(fā)射率,如標準玻璃為 0.84,大多數框架材料為 0.90,未涂漆鋁為 0.05 等。
b. 校驗玻璃系統(tǒng)空腔的末端(絕熱)的發(fā)射率,是否為 1.0。
�、� 模型運算,程序將計算得到U值和抗結露值的結果。
�、� 將該 THM 文件導入 WINDOW 的 Frame Library(框架庫),并用于在 Window Library(窗庫)中創(chuàng)建整個產品。
圖 8-54:當CR模式被激活后, 玻璃系統(tǒng)空腔內將生成邊界條件, 雙擊檢查每個邊界段的發(fā)射率
在 WINDOW 中計算整體產品
下面介紹如何在 WINDOW 中進行防風暴窗產品的整體計算。
�、� 將防風暴窗各組件的 THERM 文件導入 WINDOW 的 Frame Library(框架庫)。
圖 8-55:導入防風暴窗的THERM文件
② 在 WINDOW 的 Window Library(窗庫)中,使用之前導入的 THERM 文件和玻璃系統(tǒng)構建防風暴窗的整體產品,并運行計算。
圖 8-56:在Window Library構建整個防風暴窗產品, 并進行計算
