本文摘自暖框科技(Warmframe Technology)與美國門窗幕墻評級委員會(NFRC)聯合編譯的最新版《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 創建一個包含三個玻璃層的玻璃系統,每個玻璃層的間距按照實際建模
在 THERM 中:
② 繪制產品的各個框架組件
③ 將玻璃系統導入THERM
Edge of Glass Dimension(玻璃邊緣尺寸):63.5 mm(2.5英寸)
Glazing System Height(玻璃系統高度):150 mm(6.0英寸)
④ 填充玻璃系統下方的空腔,并使用主菜單 → Libraries → Create Link 功能將該空腔與玻璃空腔形成關聯。
⑤ 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。
⑥ 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:
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厚度的計算。
W7.X.ini 文件在硬盤中的位置:因操作系統而異。
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 創建兩個玻璃系統及其之間的空腔,使其適合THERM 中的框架截面,以便進一步建模
在 THERM 中:
③ 繪制產品的各個框架組件
④ 將玻璃系統導入THERM
Edge of Glass Dimension(玻璃邊緣尺寸):63.5 mm(2.5英寸)
Glazing System Height(玻璃系統高度):150 mm(6.0英寸)
⑤ 填充玻璃系統下方的空腔,并使用主菜單 → Libraries → Create Link 功能將該空腔與玻璃空腔形成關聯。
⑥ 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。
⑦ 計算各個模型。
在 WINDOW 中:
⑧ 將具有正確玻璃系統幾何外形的框架截面模型 THERM 文件導入 Frame Library(框架庫)。
⑨ 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,包括中框(你不能在中框里“指定”玻璃系統的厚度,只能引用它)。
⑩ 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中創建玻璃系統
① 制作一個由三層玻璃組成的玻璃系統,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:創建一個三層玻璃的玻璃系統, 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導入 THERM 的步驟。
① 畫出所需的框架截面(如頂底橫梁、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 導入帶有正確防風暴窗空腔尺寸的玻璃系統(之前在 WINDOW 中創建的),在這種情況下,玻璃系統有 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
④ 在本例中,玻璃系統 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),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“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到玻璃系統的空腔
⑤ 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。確保室內邊界條件中 Radiation Model 設為 AutoEnclosure
圖 8-50:定義邊界條件
⑥ 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)值的玻璃系統的空腔相關聯。密封和非密封雙層玻璃的框架空腔/玻璃空腔 Link(鏈接) 規則請參閱 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,玻璃系統的空腔周圍會出現紅色的邊界條件線段,這時需要進行以下操作:
① 檢查這些邊界條件,包括:
a. 校驗材料表面的發射率,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. 校驗玻璃系統空腔的末端(絕熱)的發射率,是否為 1.0。
② 模型運算,程序將計算得到U值和抗結露值的結果。
③ 將該 THM 文件導入 WINDOW 的 Frame Library(框架庫),并用于在 Window Library(窗庫)中創建整個產品。
圖 8-54:當CR模式被激活后, 玻璃系統空腔內將生成邊界條件, 雙擊檢查每個邊界段的發射率
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。
① 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
