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定量比較整窗傳熱系數(shù)的兩種算法

來(lái)源:泰諾風(fēng)保泰(蘇州)隔熱材料有限公司  作者:李遠(yuǎn)  日期:2014-6-19
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  摘要: 針對(duì)門窗傳熱系數(shù)的兩種算法(面積加權(quán)法和線傳熱系數(shù)法),本文通過(guò)therm/window軟件進(jìn)行了定量分析,顯示兩者差異體現(xiàn)在角部 (∆1)和型材中部(∆2)。而且∆1,∆2的此消彼長(zhǎng)使得U值差異由負(fù)轉(zhuǎn)正。以0.5%的相對(duì)U值差異為標(biāo)準(zhǔn), 兩種算法的差異在合理范圍內(nèi),具有互換性。
  關(guān)鍵詞:面積加權(quán)法;線傳熱系數(shù)法;Therm/Window

  a、按照J(rèn)GJ/T151的規(guī)定,在框的計(jì)算截面中,應(yīng)用一塊導(dǎo)熱系數(shù)(詞條“導(dǎo)熱系數(shù)”由行業(yè)大百科提供)λ=0.03 W/(m.K)的板材(詞條“板材”由行業(yè)大百科提供)(下文統(tǒng)稱為絕緣板,如圖1在therm中新建)替代實(shí)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(shí)際尺寸,可見部分的板材寬度bp不應(yīng)小于200mm;(參考圖2 )

  

 

  三、U值算法的比較:

  面積加權(quán)法和線傳熱系數(shù)法各有優(yōu)缺點(diǎn),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(lái)源于對(duì)玻璃邊緣部分的不同處理。下面即對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)分析。

  1、首先對(duì)Ψ值計(jì)算時(shí)的框截面(圖8)進(jìn)行重新描述(圖9)

  因?yàn)椴捎玫氖覂?nèi)外邊界條件是一模一樣的,所以通過(guò)整個(gè)截面的流量Lf2D是相等的。

  

 

 

 

 

  從中可以看出:

  A、 ∆1不小于0,說(shuō)明面積加權(quán)法在門窗四個(gè)角的計(jì)算值相對(duì)偏大,但是 ∆2始終為負(fù),說(shuō)明線傳熱系數(shù)法在窗框中央?yún)^(qū)域的模擬值相對(duì)偏大;因此可以預(yù)計(jì)隨著窗型尺寸的變化,兩種算法的差異由負(fù)轉(zhuǎn)正。

  B、除以窗型面積后,固定節(jié)點(diǎn)的 ∆1對(duì)整窗U值的貢獻(xiàn)近似為0.000 W/(m2·k)。而固定和開啟節(jié)點(diǎn)的 ∆2近似為-0.002 W/(m2·k)。那么線傳熱系數(shù)法的固定窗型的模擬U值偏大。

  C、對(duì)于1.23*1.48的平開窗,兩種算法的差異因?yàn)?#8710;1、∆2互沖后近似于0 W/(m2·k),即無(wú)差異。而歐洲的門窗標(biāo)準(zhǔn),比如DIN 14351規(guī)定樣窗尺寸為1.23*1.48,正好無(wú)差異。

  5、差異隨門窗尺寸的變化

  從小到大選取6種尺寸,計(jì)算整窗U值以及差值(相對(duì)于線傳熱系數(shù)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(shí)(800mm*600mm),面積加權(quán)法計(jì)算出的U值要大于線傳熱系數(shù)法的0.37%; 面積增大到一定程度后面積加權(quán)法開始接近并小于線傳熱系數(shù)法。而LBNL在升級(jí)軟件時(shí)要求U值相差的百分比滿足0.5%的標(biāo)準(zhǔn),因此可以認(rèn)為兩種算法的差異在合理范圍之內(nèi)。

  四、結(jié)論:

  本文通過(guò)therm/window軟件對(duì)門窗傳熱系數(shù)的兩種算法(面積加權(quán)法和線傳熱系數(shù)法)的定量分析,顯示兩者差異體現(xiàn)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(zhǎng)導(dǎo)致U值差異由負(fù)轉(zhuǎn)正。以0.5%的相對(duì)U值差異為標(biāo)準(zhǔn), 兩種算法的差異在合理范圍內(nèi),具有互換性。

  參考文獻(xiàn):

  [1] 淺談建筑外窗熱工的計(jì)算方法 查恩明 門窗 第三十二期

  [2] 基于THERM的不同標(biāo)準(zhǔn)條件下傳熱系數(shù)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(jì)算規(guī)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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