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

　　窗格

　　内部窗格

　　内部窗格(Internal Dividers,或Suspended Grilles)是一种在玻璃空腔内设置了个格栅的玻璃系统。《ANSI / NFRC 100》标准文件的 第4.2.4节 和 第4.2.5节 规定了什么样的窗格需要建模,本节介绍的是在满足窗格建模前提时,使用 WINDOW 和 THERM 进行建模的方法。

　　建模的步骤

　　与最初版本的 THERM 相比,THERM 7 和 WINDOW 7 对于所有窗格形状和填充气体类型的建模步骤没有改变。

　　Link(链接)框架空腔和玻璃空腔

　　在 第6章 介绍的框架空腔与玻璃空腔的“Link(链接)”规则中,内部窗格是一个例外。只有当内部窗格的外表面与玻璃系统的内表面之间的距离小于或等于 3 mm 时,才需要建模。对于异形的内部窗格,也作了一个简化的假设,即 5 mm 规则 是不适用的,窗格边缘和玻璃之间的空腔按照框架空腔建模,该空腔的边界延伸到窗格组件的顶部和底部,有关详细描述,请参阅下面的示例。

　　建模步骤如下:

　　在 WINDOW 中:

　　①  不需要额外的建模步骤,因为在窗格模型中使用的玻璃系统与不带窗格的模型是一样的。

　　在 THERM 中:

　　②  最新的《ISO 15099》标准的建模假设是:理论上,水平和竖直的窗格需要分开建模。然而,一种保守的简化方法是将包括水平窗格在内的所有窗格按照竖直窗格建模,这样就可以在 THERM 中只需创建一个窗格模型,然后在 WINDOW 中调用它。

　　③  将所有窗格的 Cross Section Type(截面类型)设为 Vertical Divider(竖直窗格)。

　　④  插入两个玻璃系统,一个朝上,Spacer height(间隔条高度)设置为与窗格高度相同的值;一个朝下,Spacer height(间隔条高度)设置为 0。

　　⑤  注意:THERM 中的抗结露模式不适用于窗格,因为它们的截面类型都是 Vertical Divider(竖直窗格)。然而,当在 WINDOW 中创建产品,用到这些窗格时,WINDOW 仍然会通过使用窗格的 U值 温度来计算整个产品的 CR值。

　　⑥  在上层玻璃系统的空腔内,画出窗格的实际几何外形。

　　⑦  根据玻璃系统空腔内实际填充的气体,为玻璃系统和窗格之间的空腔以及窗格内部的空腔分配适当的框架空腔材料,如下所示:

　　a. 对于玻璃系统的空腔内为空气的窗格:按 Frame Cavity NFRC 100 填充

　　b. 对于玻璃系统的空腔内为除空气以外的其它气体的窗格:除非该气体已经用于玻璃系统,且在 Gas Library(气体库)中可以找到该气体,否则,需要在 Material Library(材料库)中新建一个与 Frame Cavity NFRC 100 材料相似的新气体材料,并将这个新材料分配给窗格中的空腔,具体操作参阅下面的例子。

　　⑧  分配边界条件及 U值标签。

　　⑨  计算结果。

　　⑩  将 THM 文件导入 WINDOW 的 Divider Library(窗格库),以便在 Window Library(窗库)中创建整体产品时调用该窗格。

　　空气填充的玻璃系统

　　下面几页将详细说明空气填充的玻璃系统中带窗格的建模步骤。

　　在 THERM 中:

　　①  设置 Cross Section Type(截面类型)为 Vertical Divider(竖直窗格)。

　　②  对于窗格,玻璃系统的导入步骤与其它产品相同,设置如下:

　　Orientation(朝向):Up

　　CR Cavity height(抗结露空腔高度):1000 mm(39英寸)

　　Sightline to bottom of glass(视线与玻璃底部之间的距离):窗格的高度(在本例中为19.05 mm)

　　Spacer height(间隔条高度):窗格的高度(在本例中为 19.05 mm)

　　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)

　　Sightline to shade edge(视线到遮阳边部):0(遮阳系统没有建模)

　　Gap Properties(空腔属性):勾选 Default(默认)

　　Draw spacer(绘制间隔条):不勾选

图 8-12:导入第一个Glazing System, Orientation选Up

　　③  在第一个玻璃系统的下方,导入第二个玻璃系统,这时的Locator(定位点)是不需要移动的,但要注意在弹出的对话框内选择 Add as additional glazing system(添加作为额外的玻璃系统),具体设置如下:

　　Orientation(朝向):Down

　　CR Cavity height(抗结露空腔高度):1000 mm(39英寸)

　　Sightline to bottom of glass(视线与玻璃底部之间的距离):0

　　Spacer height(间隔条高度):0

　　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)

　　Sightline to shade edge(视线到遮阳边部):0(遮阳系统没有建模)

　　Gap Properties(空腔属性):勾选Default(默认)

　　Draw spacer(绘制间隔条):不勾选

图 8-13:导入第二个Glazing System, Orientation选Down

　　④  绘制空腔中代表窗格的多边形,也可以直接从另一个 THERM 文件复制粘贴。下图的例子是一个铝合金材质的窗格。

图 8-14:绘制多边形来表示窗格

　　⑤  由于只有当内部窗格和玻璃表面的间距小于 3 mm 时,该窗格才需要建模,因此将框架空腔Link(链接) 到玻璃空腔的 5 mm 规则 不适用于内部窗格。当内部窗格满足建模条件时,窗格周围和内部的空腔都被视作框架空腔,并使用 Frame Cavity NFRC 100 进行填充。

图 8-15:使用Frame Cavity NFRC 100填充窗格周围和内部的空腔

　　⑥  定义边界条件,Radiation Model(辐射模式)设为 AutoEnclosure(自动封闭)。

图 8-16:分配边界条件及U值标签

　　⑦  计算结果。

图 8-17:计算并查看结果

　　⑧  保存 THM 文件:主菜单 → File → Save As…

　　⑨  将包含计算结果的 THM 文件导入 WINDOW Divider Library(窗格库),如 图8-17 所示。有关导入THERM 文件的更多信息,请参阅《WINDOW 用户手册》的“第4.7.3节:导入 THERM 文件”。

图 8-18:将THM文件导入WINDOW Divider Library

　　⑩  在 WINDOW 主界面使用新导入的窗格计算整体产品的性能参数。

　　混合气体填充的玻璃系统

　　如果窗格建模用的玻璃系统是填充了混合气体的,则必须用与玻璃系统相同的混合气体来填充窗格周围和内部的空腔,这意味着必须定义一种新材料,该材料具有混合气体的特性。

　　THERM 的 Gas Library(气体库)包含了标准气体和一些混合气体的样本,这些气体并不是在THERM 中创建的,而是先在 WINDOW 的 Gap Library(空腔气体库)中创建,再被导入到 THERM 的 Gas Library(气体库)。混合气体导入到 THERM 后,它们可以在窗格建模时被引用,作为一种新的框架空腔材料,具体步骤如下图。

　　①  在 WINDOW 的 Gap Library(空腔气体库)中创建一种混合气体,具体步骤见本手册 第5.3.3节 或《WINDOW 用户手册》“第4.6节:气体库”。假设该混合气体已创建,并被用于产品玻璃系统的建模。

　　图 8-19:在WINDOW Gap Library中创建必要的Gas Mixture

　　②  如果当前的 THERM 的 Gas Library(气体库)中没有所需的混合气体,则需要将 WINDOW 的Gap Library(空腔气体库)中导入 THERM 的Gas Library(气体库)。

图 8-20:将WINDOW中的Gas Mixture导入THERM Gas Library

　　③  在 THERM Material Library(材料库)中,新建一种基于 Frame Cavity 的框架空腔材料,并在 Gas Fill(气体填充)中选 Gap Library(空腔气体库)中的混合气体。

图 8-21:将WINDOW中的Gas Mixture导入THERM Gas Library

　　④  将这种新的框架空腔材料,用于填充窗格的空腔。

图 8-22:使用新的框架空腔材料填充窗格的空腔