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如何用THERM正确计算框传热系数

来源:2017转型发展高峰论坛  作者:李远 周秀红  日期:2017-11-17
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  摘要:关于如何使用therm计算了框传热系数,目前遇到了分歧,从而可能影响了某些热工模拟报告的可信度。本文通过对比ISO 10077-2和ISO15099等标准和BISCO软件的做法来说明如何正确计算框传热系数。

  关键词:框传热系数,THERM,JGJ/T 151

  本篇文章内容由[中国幕墙网]编辑部整理发布:

  自从99年进入国内市场以来,泰诺风保泰一直努力为客户和行业做服务。比如提供热工(词条“热工”由行业大百科提供)模拟报告和相关的热工计算培训。而且随着对节能的重视,以及therm软件的普及,做热工模拟的越来越多。有时候会产生分歧,比如Therm里插入绝缘板后得出的Uframe(如下图1所示)是不是JGJ/T 151里规定的框传热系数(词条“传热系数”由行业大百科提供)(Uf)?

图1

  一、JGJ/T 151 热工规程

  在JGJ/T 151-2008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》3.3.1中,给出了门窗热工计算的理论依据:

  而框的传热计算,在第34页采用了线传热系数法,截图如下所示:

  因为在其它章节均未明确标注Lf2D,qw等是如何得到的,很多人觉得这三个公式是某种意义上的循环。似乎不能解决分歧。在条文说明里,“7.1.1-7.1.3 框的传热系数及框与面板接缝的线传热系数采用了ISO 10077给出的计算方法”。因此接下来先看国内常用的线传热系数法的软件BISCO,再分析ISO 10077和ISO 15099。

  二、 BISCO

  目前我们使用的版本是9.0w,下图2这种框加绝缘板的耦合二维图形称为模拟节点

图2

  进行软件热工迭代模拟后会自动得出一个word文件。

  上图中,Q是通过整个模拟节点的热量,此例是10.17 W/m。计算原理是统计流过室内外边界的热量总和,亦即下图每条连通室内外的热量流动线的总和(每条代表0.1W/m)。同时可以看到绝缘板上两个方框内的线密度是不一样的:左边方框内曲线弯曲而且较为稀疏,有部分热量从绝缘板流入框内(箭头的方向)。这就是耦合效应。如下图3。

图3

  Up1是绝缘板中心的U值(对于这个例子来说是最右端),Wp1是绝缘板的可视面宽度,Wf是框的可视面宽度。

  也就是说BISCO采用了转换的方式,把耦合效应考虑在内了。而非直接计算框部分的传热量。

  三、ISO 10077-2 , ISO 15099

  Uf计算时,ISO 10077-2:2012把框及插入的绝缘板作为一个整体二维节点来考虑(2D)。其附录C有如下公式

  Lf2D是流过这个二维截面热流量,对于Bisco来说,是Q除以室内外的温差。其计算方法是统计室内外边界流过的每一份热量。详细的可以参考ISO 10211(关于热桥的标准),在此L2D定义为二维节点的热耦合系数(可以回看bisco的热流密度图)。通过这种转换来考虑耦合效应。假如绝缘板部分和框不存在热量交换(没有耦合效应),转换前后的结果是一致的。但这需要精心的设计,目前只有某几个系列可以做到。更为常见的是转换前后相差0.1-0.3W/(m2.K)。

  ISO 15099:2003第8页的公式9也是针对Uf的计算。和10077-2大体一致,除了表示方式:比如可视面宽度的用了l,而不是b。Lf2D用了下缀p表示是插入绝缘板得出的。

  

  四、用THERM正确计算Uf的一种方法

  为了避免Uframe与Uf的混淆,建议:新建一个的u值标签,比如all,然后分配给室内所有的表面。这样得出Uall*ball就是Lf2d值。然后计算绝缘板中心部分的Up值,量取框的可视面高度bf和绝缘板的可视面宽度bp,代入151的公式7.1.2-2即可得出Uf。

  其实Up也可以自动计算:描画绝缘板的时候,多画1mm宽度的(比如可视面是200mm的,画201mm)。多出的1mm的U值标签定义为Panel或者COG等其它名称,即可自动得出Up

  五、总结

  通过上述的对比分析,可以看到,因为耦合效应的存在,THERM直接得出的Uframe绝大多数情况下,并非真实的Uf。必须采用辅助的公式来转换。

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