本文摘自暖框科技(Warmframe Technology)与美国门窗幕墙评级委员会(NFRC)联合编译的最新版《THERM 7 / WINDOW 7 — NFRC 热工建模手册》中文版

　　防风暴窗

　　防风暴窗的建模不同于普通的中空玻璃窗,这是因为中空玻璃窗与防风暴窗之间的间距通常很大,如

　　图8-46 所示。除此之外,就像所有其它产品,防风暴窗的建模也必须包含所有的相关截面(边框、中框和窗格等)。

图 8-46:产品的室内侧有一个防风暴窗

　　建模的步骤

　　防风暴窗的建模步骤概括如下,下面几节还将通过算例进行更详细地介绍。

　　如果产品不是平移窗(推拉窗或提拉窗),而是平开窗、固定窗等,那么采用下面的方法::

　　在 WINDOW 中:

　　①  创建一个包含三个玻璃层的玻璃系统,每个玻璃层的间距按照实际建模

　　在 THERM 中:

　　②  绘制产品的各个框架组件

　　③  将玻璃系统导入THERM

　　Edge of Glass Dimension(玻璃边缘尺寸):63.5 mm(2.5英寸)

　　Glazing System Height(玻璃系统高度):150 mm(6.0英寸)

　　④  填充玻璃系统下方的空腔,并使用主菜单 → Libraries → Create Link 功能将该空腔与玻璃空腔形成关联。

　　⑤  分配边界条件

　　a. 将 Exterior Boundary Condition 设为 Use existing BC from library,并选择 NFRC 100-2010 Exterior,并将 U值标签 SHGC Exterior 分配给室外构件。

　　b. 将玻璃系统的Interior Boundary Condition 设为 convection plus enclosure radiation;框架组件的室内边界条件,则根据该框架的类型(普通、断热、半断热等)确定。

　　⑥  计算该模型。

　　如果产品是平移窗(推拉窗或提拉窗),那么玻璃系统和防风暴窗之间的空腔宽度会随着框架截面的不同而变化,那么则采用下面的方法::

　　在 WINDOW 中:

　　①  在打开 WINDOW 程序之前,找到并用记事本打开 W7.X.ini 文件,添加一行语句:

　　FrameToleranceGlazingSystemThickness=5

　　注意:

　　W7.X.ini 文件名中的“X”代表 WINDOW 7 程序的版本号。对于 NFRC 认证建模,必须使用NFRC  认可的程序版本进行建模工作。

　　上述误差设置的语句中是没有空格的,该语句可以添加在 ini 文件的任何地方。如果该语句已存在,但“=(等于号)”后面不是“5”,那么需要手动改为“5”。这个“5”代表框和玻璃系统厚度之间的允许误差,数字 5 代表允许 500% 的误差,通过这个设置,可以迫使 WINDOW 不进行厚度误差的校验,从而允许程序进行不同玻璃系统厚度的计算。

　　W7.X.ini 文件在硬盘中的位置:因操作系统而异。

　　对于 Microsoft Windows XP,它在C:\Program Files\LBNL\Settings

　　对于 Microsoft Windows 7 和 8,它在C:\Users\Public\LBNL\Settings

　　②  创建两个玻璃系统及其之间的空腔,使其适合THERM 中的框架截面,以便进一步建模

　　在 THERM 中:

　　③  绘制产品的各个框架组件

　　④  将玻璃系统导入THERM

　　Edge of Glass Dimension(玻璃边缘尺寸):63.5 mm(2.5英寸)

　　Glazing System Height(玻璃系统高度):150 mm(6.0英寸)

　　⑤  填充玻璃系统下方的空腔,并使用主菜单 → Libraries → Create Link 功能将该空腔与玻璃空腔形成关联。

　　⑥  分配边界条件

　　a. 将 Exterior Boundary Condition 设为 Use existing BC from library,并选择 NFRC 100-2010 Exterior,并将 U值标签 SHGC Exterior 分配给室外构件。

　　b. 将玻璃系统的Interior Boundary Condition 设为 convection plus enclosure radiation;框架组件的室内边界条件,则根据该框架的类型(普通、断热、半断热等)确定。

　　⑦  计算各个模型。

　　在 WINDOW 中:

　　⑧  将具有正确玻璃系统几何外形的框架截面模型 THERM 文件导入 Frame Library(框架库)。

　　⑨  在 Window Library(窗库)中,构建整窗产品,指定各个构件为相应的框架和玻璃系统,包括中框(你不能在中框里“指定”玻璃系统的厚度,只能引用它)。

　　⑩  按照当前的组件组合,计算整体产品的性能值。

　　⑪  关闭程序,再次打开 W7.X.ini 文件,执行以下步骤:

　　⑫  将“FrameToleranceGlazingSystemThickness”改为 0.25 (25% 是 NFRC 可接受的误差)

　　防风暴窗的建模范例

　　下面以 图8-46 中的产品为例进行详细说明。

　　在WINDOW中创建玻璃系统

　　①  制作一个由三层玻璃组成的玻璃系统,Gap 1 是中空玻璃的空腔尺寸,Gap 2 是中空玻璃与防风暴窗之间的间距,都按实际产品的数据填写。

图 8-47:创建一个三层玻璃的玻璃系统, 包含一大一小两个空腔

　　在THERM中计算U值

　　下面将详细说明将玻璃系统导入 THERM 的步骤。

　　①  画出所需的框架截面(如顶底横梁、边立柱、中立柱、窗格等)

　　②  主菜单 → File,打开 Properties,下拉选择合适的 Cross Section Type,如 Head,Sill,Jamb,Meeting Rail,Divider 等等。

　　③  导入带有正确防风暴窗空腔尺寸的玻璃系统(之前在 WINDOW 中创建的),在这种情况下,玻璃系统有 2 个Gap(Gap 1 和 Gap 2)。

　　Edge of Glass Dimension(玻璃边缘尺寸):63.5 mm(2.5英寸)

　　Glazing System Height(玻璃系统高度):150 mm(6.0英寸)

　　Exterior Boundary Condition 设为 Use existing BC from library,并选择 NFRC 100-2010 Exterior

　　将玻璃系统的Interior Boundary Condition 设为 convection plus enclosure radiation;框架组件的室内边界条件,则根据该框架的类型(普通、断热、改进的断热等)确定。

图 8-48:插入玻璃系统

　　 ④  在本例中,玻璃系统 Gap 2 的底部和框架之间形成了一个小空腔,而该空腔的尺寸25.7 mm 小于

　　Gap 2 的尺寸 50.8 mm,因此需要将小空腔的特性 Link(链接) 到大空腔(具体见 第6.4.4节),即把该空腔的特性 Link(链接) 到 Gap 2 。

　　具体操作步骤是:先用任意材料填充该空腔 → 选中该空腔 → 点击主菜单 > Libraries > Create Link → 出现“眼药”图标 → 将移动至Gap 2 并点击 → 完成。

图 8-49:若符合条件, 将框架空腔Link到玻璃系统的空腔

　　⑤  通过点击工具栏快捷图标,生成边界条件。 图8-50 显示了一个防风暴窗截面的边界条件设置细节。确保室内边界条件中 Radiation Model 设为 AutoEnclosure

图 8-50:定义边界条件

　　⑥  计算该模型,并保存文件。

图 8-51:运行该模型的计算

　　防风暴窗的中框

　　对于带中框的防风暴窗,如果防风暴面板和主窗扇之间的空腔尺寸 > 5 mm,那么该空腔需要与具有最高 Keff (等效导热系数)值的玻璃系统的空腔相关联。密封和非密封双层玻璃的框架空腔/玻璃空腔 Link(链接) 规则请参阅 第6章。

图 8-52:由于防风暴面板和主窗扇之间存在一个>5mm的喉, 因此该空腔需要与Keff值最大的那个玻璃空腔相Link

　　防风暴窗的抗结露计算步骤

　　抗结露计算模型仅适用于水平框架组件,如 Head 或 Sill 构件。THERM 不会计算截面类型设置为Jamb 或 Vertical Meeting Rail 文件的抗结露值。

　　THERM 有 CR 抗结露计算模式,CR 模式的激活方式有两种:

　　在导入玻璃系统时,在 Insert Glazing System 对话框内,勾选 Use CR Model for WINDOW Glazing System 的复选框。

　　鼠标移至主菜单 → Options → 点击 Preferences,进入 THERM File Options 页面,勾选

　　Use CR Model for WINDOW Glazing System 复选框(如 图8-53)。

图 8-53:激活抗结露计算模式的方法之一: 勾选Use CR Model for glazing Systems

　　当 CR 模式被激活后,玻璃系统的空腔周围会出现红色的边界条件线段,这时需要进行以下操作:

　　①  检查这些边界条件,包括:

　　a. 校验材料表面的发射率,如标准玻璃为 0.84,大多数框架材料为 0.90,未涂漆铝为 0.05 等。

　　b. 校验玻璃系统空腔的末端(绝热)的发射率,是否为 1.0。

　　②  模型运算,程序将计算得到U值和抗结露值的结果。

　　③  将该 THM 文件导入 WINDOW 的 Frame Library(框架库),并用于在 Window Library(窗库)中创建整个产品。

图 8-54:当CR模式被激活后, 玻璃系统空腔内将生成边界条件, 双击检查每个边界段的发射率

　　在 WINDOW 中计算整体产品

　　下面介绍如何在 WINDOW 中进行防风暴窗产品的整体计算。

　　①  将防风暴窗各组件的 THERM 文件导入 WINDOW 的 Frame Library(框架库)。

图 8-55:导入防风暴窗的THERM文件

　　②  在 WINDOW 的 Window Library(窗库)中,使用之前导入的 THERM 文件和玻璃系统构建防风暴窗的整体产品,并运行计算。

图 8-56:在Window Library构建整个防风暴窗产品, 并进行计算