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
窗格
內(nèi)部窗格
內(nèi)部窗格(Internal Dividers,或Suspended Grilles)是一種在玻璃空腔內(nèi)設置了個格柵的玻璃系統(tǒng)。《ANSI / NFRC 100》標準文件的 第4.2.4節(jié) 和 第4.2.5節(jié) 規(guī)定了什么樣的窗格需要建模,本節(jié)介紹的是在滿足窗格建模前提時,使用 WINDOW 和 THERM 進行建模的方法。
建模的步驟
與最初版本的 THERM 相比,THERM 7 和 WINDOW 7 對于所有窗格形狀和填充氣體類型的建模步驟沒有改變。
Link(鏈接)框架空腔和玻璃空腔
在 第6章 介紹的框架空腔與玻璃空腔的“Link(鏈接)”規(guī)則中,內(nèi)部窗格是一個例外。只有當內(nèi)部窗格的外表面與玻璃系統(tǒng)的內(nèi)表面之間的距離小于或等于 3 mm 時,才需要建模。對于異形的內(nèi)部窗格,也作了一個簡化的假設,即 5 mm 規(guī)則 是不適用的,窗格邊緣和玻璃之間的空腔按照框架空腔建模,該空腔的邊界延伸到窗格組件的頂部和底部,有關詳細描述,請參閱下面的示例。
建模步驟如下:
在 WINDOW 中:
① 不需要額外的建模步驟,因為在窗格模型中使用的玻璃系統(tǒng)與不帶窗格的模型是一樣的。
在 THERM 中:
② 最新的《ISO 15099》標準的建模假設是:理論上,水平和豎直的窗格需要分開建模。然而,一種保守的簡化方法是將包括水平窗格在內(nèi)的所有窗格按照豎直窗格建模,這樣就可以在 THERM 中只需創(chuàng)建一個窗格模型,然后在 WINDOW 中調(diào)用它。
③ 將所有窗格的 Cross Section Type(截面類型)設為 Vertical Divider(豎直窗格)。
④ 插入兩個玻璃系統(tǒng),一個朝上,Spacer height(間隔條高度)設置為與窗格高度相同的值;一個朝下,Spacer height(間隔條高度)設置為 0。
⑤ 注意:THERM 中的抗結露模式不適用于窗格,因為它們的截面類型都是 Vertical Divider(豎直窗格)。然而,當在 WINDOW 中創(chuàng)建產(chǎn)品,用到這些窗格時,WINDOW 仍然會通過使用窗格的 U值 溫度來計算整個產(chǎn)品的 CR值。
⑥ 在上層玻璃系統(tǒng)的空腔內(nèi),畫出窗格的實際幾何外形。
⑦ 根據(jù)玻璃系統(tǒng)空腔內(nèi)實際填充的氣體,為玻璃系統(tǒng)和窗格之間的空腔以及窗格內(nèi)部的空腔分配適當?shù)目蚣芸涨徊牧?如下所示:
a. 對于玻璃系統(tǒng)的空腔內(nèi)為空氣的窗格:按 Frame Cavity NFRC 100 填充
b. 對于玻璃系統(tǒng)的空腔內(nèi)為除空氣以外的其它氣體的窗格:除非該氣體已經(jīng)用于玻璃系統(tǒng),且在 Gas Library(氣體庫)中可以找到該氣體,否則,需要在 Material Library(材料庫)中新建一個與 Frame Cavity NFRC 100 材料相似的新氣體材料,并將這個新材料分配給窗格中的空腔,具體操作參閱下面的例子。
⑧ 分配邊界條件及 U值標簽。
⑨ 計算結果。
⑩ 將 THM 文件導入 WINDOW 的 Divider Library(窗格庫),以便在 Window Library(窗庫)中創(chuàng)建整體產(chǎn)品時調(diào)用該窗格。
空氣填充的玻璃系統(tǒng)
下面幾頁將詳細說明空氣填充的玻璃系統(tǒng)中帶窗格的建模步驟。
在 THERM 中:
① 設置 Cross Section Type(截面類型)為 Vertical Divider(豎直窗格)。
② 對于窗格,玻璃系統(tǒng)的導入步驟與其它產(chǎn)品相同,設置如下:
Orientation(朝向):Up
CR Cavity height(抗結露空腔高度):1000 mm(39英寸)
Sightline to bottom of glass(視線與玻璃底部之間的距離):窗格的高度(在本例中為19.05 mm)
Spacer height(間隔條高度):窗格的高度(在本例中為 19.05 mm)
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)
Sightline to shade edge(視線到遮陽邊部):0(遮陽系統(tǒng)沒有建模)
Gap Properties(空腔屬性):勾選 Default(默認)
Draw spacer(繪制間隔條):不勾選
圖 8-12:導入第一個Glazing System, Orientation選Up
③ 在第一個玻璃系統(tǒng)的下方,導入第二個玻璃系統(tǒng),這時的Locator(定位點)是不需要移動的,但要注意在彈出的對話框內(nèi)選擇 Add as additional glazing system(添加作為額外的玻璃系統(tǒng)),具體設置如下:
Orientation(朝向):Down
CR Cavity height(抗結露空腔高度):1000 mm(39英寸)
Sightline to bottom of glass(視線與玻璃底部之間的距離):0
Spacer height(間隔條高度):0
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)
Sightline to shade edge(視線到遮陽邊部):0(遮陽系統(tǒng)沒有建模)
Gap Properties(空腔屬性):勾選Default(默認)
Draw spacer(繪制間隔條):不勾選
圖 8-13:導入第二個Glazing System, Orientation選Down
④ 繪制空腔中代表窗格的多邊形,也可以直接從另一個 THERM 文件復制粘貼。下圖的例子是一個鋁合金材質(zhì)的窗格。
圖 8-14:繪制多邊形來表示窗格
⑤ 由于只有當內(nèi)部窗格和玻璃表面的間距小于 3 mm 時,該窗格才需要建模,因此將框架空腔Link(鏈接) 到玻璃空腔的 5 mm 規(guī)則 不適用于內(nèi)部窗格。當內(nèi)部窗格滿足建模條件時,窗格周圍和內(nèi)部的空腔都被視作框架空腔,并使用 Frame Cavity NFRC 100 進行填充。
圖 8-15:使用Frame Cavity NFRC 100填充窗格周圍和內(nèi)部的空腔
⑥ 定義邊界條件,Radiation Model(輻射模式)設為 AutoEnclosure(自動封閉)。
圖 8-16:分配邊界條件及U值標簽
⑦ 計算結果。
圖 8-17:計算并查看結果
⑧ 保存 THM 文件:主菜單 → File → Save As…
⑨ 將包含計算結果的 THM 文件導入 WINDOW Divider Library(窗格庫),如 圖8-17 所示。有關導入THERM 文件的更多信息,請參閱《WINDOW 用戶手冊》的“第4.7.3節(jié):導入 THERM 文件”。
圖 8-18:將THM文件導入WINDOW Divider Library
⑩ 在 WINDOW 主界面使用新導入的窗格計算整體產(chǎn)品的性能參數(shù)。
混合氣體填充的玻璃系統(tǒng)
如果窗格建模用的玻璃系統(tǒng)是填充了混合氣體的,則必須用與玻璃系統(tǒng)相同的混合氣體來填充窗格周圍和內(nèi)部的空腔,這意味著必須定義一種新材料,該材料具有混合氣體的特性。
THERM 的 Gas Library(氣體庫)包含了標準氣體和一些混合氣體的樣本,這些氣體并不是在THERM 中創(chuàng)建的,而是先在 WINDOW 的 Gap Library(空腔氣體庫)中創(chuàng)建,再被導入到 THERM 的 Gas Library(氣體庫)。混合氣體導入到 THERM 后,它們可以在窗格建模時被引用,作為一種新的框架空腔材料,具體步驟如下圖。
① 在 WINDOW 的 Gap Library(空腔氣體庫)中創(chuàng)建一種混合氣體,具體步驟見本手冊 第5.3.3節(jié) 或《WINDOW 用戶手冊》“第4.6節(jié):氣體庫”。假設該混合氣體已創(chuàng)建,并被用于產(chǎn)品玻璃系統(tǒng)的建模。
圖 8-19:在WINDOW Gap Library中創(chuàng)建必要的Gas Mixture
② 如果當前的 THERM 的 Gas Library(氣體庫)中沒有所需的混合氣體,則需要將 WINDOW 的Gap Library(空腔氣體庫)中導入 THERM 的Gas Library(氣體庫)。
圖 8-20:將WINDOW中的Gas Mixture導入THERM Gas Library
③ 在 THERM Material Library(材料庫)中,新建一種基于 Frame Cavity 的框架空腔材料,并在 Gas Fill(氣體填充)中選 Gap Library(空腔氣體庫)中的混合氣體。
圖 8-21:將WINDOW中的Gas Mixture導入THERM Gas Library
④ 將這種新的框架空腔材料,用于填充窗格的空腔。
圖 8-22:使用新的框架空腔材料填充窗格的空腔
