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
窗格
內部窗格
內部窗格(Internal Dividers,或Suspended Grilles)是一種在玻璃空腔內設置了個格柵的玻璃系統。《ANSI / NFRC 100》標準文件的 第4.2.4節 和 第4.2.5節 規定了什么樣的窗格需要建模,本節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)”規則中,內部窗格是一個例外。只有當內部窗格的外表面與玻璃系統的內表面之間的距離小于或等于 3 mm 時,才需要建模。對于異形的內部窗格,也作了一個簡化的假設,即 5 mm 規則 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的所有窗格按照豎直窗格建模,這樣就可以在 THERM 中只需創建一個窗格模型,然后在 WINDOW 中調用它。
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,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 中創建產品,用到這些窗格時,WINDOW 仍然會通過使用窗格的 U值 溫度來計算整個產品的 CR值。
⑥ 在上層玻璃系統的空腔內,畫出窗格的實際幾何外形。
⑦ 根據玻璃系統空腔內實際填充的氣體,為玻璃系統和窗格之間的空腔以及窗格內部的空腔分配適當的框架空腔材料,如下所示:
a. 對于玻璃系統的空腔內為空氣的窗格:按 Frame Cavity NFRC 100 填充
b. 對于玻璃系統的空腔內為除空氣以外的其它氣體的窗格:除非該氣體已經用于玻璃系統,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)中創建整體產品時調用該窗格。
空氣填充的玻璃系統
下面幾頁將詳細說明空氣填充的玻璃系統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,玻璃系統的導入步驟與其它產品相同,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(玻璃系統高度):150 mm(6.0英寸)
Sightline to shade edge(視線到遮陽邊部):0(遮陽系統沒有建模)
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 在第一個玻璃系統的下方,導入第二個玻璃系統,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選擇 Add as additional glazing system(添加作為額外的玻璃系統),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(玻璃系統高度):150 mm(6.0英寸)
Sightline to shade edge(視線到遮陽邊部):0(遮陽系統沒有建模)
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的窗格。
圖 8-14:繪制多邊形來表示窗格
⑤ 由于只有當內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 規則 不適用于內部窗格。當內部窗格滿足建模條件時,窗格周圍和內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: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品的性能參數。
混合氣體填充的玻璃系統
如果窗格建模用的玻璃系統是填充了混合氣體的,則必須用與玻璃系統相同的混合氣體來填充窗格周圍和內部的空腔,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 中創建的,而是先在 WINDOW 的 Gap Library(空腔氣體庫)中創建,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)中創建一種混合氣體,具體步驟見本手冊 第5.3.3節 或《WINDOW 用戶手冊》“第4.6節:氣體庫”。假設該混合氣體已創建,并被用于產品玻璃系統的建模。
圖 8-19:在WINDOW Gap Library中創建必要的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
