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          定量比較整窗傳熱系數的兩種算法

          來源:泰諾風保泰(蘇州)隔熱材料有限公司  作者:李遠  日期:2014-6-19
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            摘要: 針對門窗傳熱系數的兩種算法(面積加權法和線傳熱系數法),本文通過therm/window軟件進行了定量分析,顯示兩者差異體現在角部 (∆1)和型材中部(∆2)。而且∆1,∆2的此消彼長使得U值差異由負轉正。以0.5%的相對U值差異為標準, 兩種算法的差異在合理范圍內,具有互換性。
            關鍵詞:面積加權法;線傳熱系數法;Therm/Window

            a、按照JGJ/T151的規定,在框的計算截面中,應用一塊導熱系數(詞條“導熱系數”由行業大百科提供)λ=0.03 W/(m.K)的板材(詞條“板材”由行業大百科提供)(下文統稱為絕緣板,如圖1在therm中新建)替代實際的玻璃,板材厚度等于所替代面板的厚度,嵌入框的深度按照面板嵌入的實際尺寸,可見部分的板材寬度bp不應小于200mm;(參考圖2 )

            

           

            三、U值算法的比較:

            面積加權法和線傳熱系數法各有優缺點,所以NFRC選用了前者,EN10077-2和JGJ/T 151選擇了后者。兩者算法上的差異來源于對玻璃邊緣部分的不同處理。下面即對此進行詳細分析。

            1、首先對Ψ值計算時的框截面(圖8)進行重新描述(圖9)

            因為采用的室內外邊界條件是一模一樣的,所以通過整個截面的流量Lf2D是相等的。

            

           

           

           

           

            從中可以看出:

            A、 ∆1不小于0,說明面積加權法在門窗四個角的計算值相對偏大,但是 ∆2始終為負,說明線傳熱系數法在窗框中央區域的模擬值相對偏大;因此可以預計隨著窗型尺寸的變化,兩種算法的差異由負轉正。

            B、除以窗型面積后,固定節點的 ∆1對整窗U值的貢獻近似為0.000 W/(m2·k)。而固定和開啟節點的 ∆2近似為-0.002 W/(m2·k)。那么線傳熱系數法的固定窗型的模擬U值偏大。

            C、對于1.23*1.48的平開窗,兩種算法的差異因為∆1、∆2互沖后近似于0 W/(m2·k),即無差異。而歐洲的門窗標準,比如DIN 14351規定樣窗尺寸為1.23*1.48,正好無差異。

            5、差異隨門窗尺寸的變化

            從小到大選取6種尺寸,計算整窗U值以及差值(相對于線傳熱系數法的百分比),如表4 ,圖13所示。

            從中可以看出,門窗面積較小時(800mm*600mm),面積加權法計算出的U值要大于線傳熱系數法的0.37%; 面積增大到一定程度后面積加權法開始接近并小于線傳熱系數法。而LBNL在升級軟件時要求U值相差的百分比滿足0.5%的標準,因此可以認為兩種算法的差異在合理范圍之內。

            四、結論:

            本文通過therm/window軟件對門窗傳熱系數的兩種算法(面積加權法和線傳熱系數法)的定量分析,顯示兩者差異體現在角部∆1和型材中部∆2。而且窗型尺寸的變化使 ∆1, ∆2的此消彼長導致U值差異由負轉正。以0.5%的相對U值差異為標準, 兩種算法的差異在合理范圍內,具有互換性。

            參考文獻:

            [1] 淺談建筑外窗熱工的計算方法 查恩明 門窗 第三十二期

            [2] 基于THERM的不同標準條件下傳熱系數分析 陳杰等 門窗 第三十七期

            [3] JGJ/T 151-2008, 建筑門窗幕墻熱工計算規程

            [4] THERM 5.2 / WINDOW 5.2 NFRC Simulation Manual

            [5] CALCULATING FENSTRATION PRODUCT PERFORMANCE IN WINDOW 6 AND THERM 6 ACCORDING TO EN 673 AND EN 10077

            [6] Iso 15099-2003 Thermal performance of windows, doors, and shading devices – detailed calculations

            [7] Comparison of WINDOW5/THERM5 and WINDOW6/THERM6, Results for Specular Glazing Systems, LBNL July 19,2010

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