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        如何用THERM正確計(jì)算框傳熱系數(shù)

        來源:2017轉(zhuǎn)型發(fā)展高峰論壇  作者:李遠(yuǎn) 周秀紅  日期:2017-11-17
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          摘要:關(guān)于如何使用therm計(jì)算了框傳熱系數(shù),目前遇到了分歧,從而可能影響了某些熱工模擬報(bào)告的可信度。本文通過對比ISO 10077-2和ISO15099等標(biāo)準(zhǔn)和BISCO軟件的做法來說明如何正確計(jì)算框傳熱系數(shù)。

          關(guān)鍵詞:框傳熱系數(shù),THERM,JGJ/T 151

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          自從99年進(jìn)入國內(nèi)市場以來,泰諾風(fēng)保泰一直努力為客戶和行業(yè)做服務(wù)。比如提供熱工(詞條“熱工”由行業(yè)大百科提供)模擬報(bào)告和相關(guān)的熱工計(jì)算培訓(xùn)。而且隨著對節(jié)能的重視,以及therm軟件的普及,做熱工模擬的越來越多。有時(shí)候會(huì)產(chǎn)生分歧,比如Therm里插入絕緣板后得出的Uframe(如下圖1所示)是不是JGJ/T 151里規(guī)定的框傳熱系數(shù)(詞條“傳熱系數(shù)”由行業(yè)大百科提供)(Uf)?

        圖1

          一、JGJ/T 151 熱工規(guī)程

          在JGJ/T 151-2008《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》3.3.1中,給出了門窗熱工計(jì)算的理論依據(jù):

          而框的傳熱計(jì)算,在第34頁采用了線傳熱系數(shù)法,截圖如下所示:

          因?yàn)樵谄渌鹿?jié)均未明確標(biāo)注Lf2D,qw等是如何得到的,很多人覺得這三個(gè)公式是某種意義上的循環(huán)。似乎不能解決分歧。在條文說明里,“7.1.1-7.1.3 框的傳熱系數(shù)及框與面板接縫的線傳熱系數(shù)采用了ISO 10077給出的計(jì)算方法”。因此接下來先看國內(nèi)常用的線傳熱系數(shù)法的軟件BISCO,再分析ISO 10077和ISO 15099。

          二、 BISCO

          目前我們使用的版本是9.0w,下圖2這種框加絕緣板的耦合二維圖形稱為模擬節(jié)點(diǎn)

        圖2

          進(jìn)行軟件熱工迭代模擬后會(huì)自動(dòng)得出一個(gè)word文件。

          上圖中,Q是通過整個(gè)模擬節(jié)點(diǎn)的熱量,此例是10.17 W/m。計(jì)算原理是統(tǒng)計(jì)流過室內(nèi)外邊界的熱量總和,亦即下圖每條連通室內(nèi)外的熱量流動(dòng)線的總和(每條代表0.1W/m)。同時(shí)可以看到絕緣板上兩個(gè)方框內(nèi)的線密度是不一樣的:左邊方框內(nèi)曲線彎曲而且較為稀疏,有部分熱量從絕緣板流入框內(nèi)(箭頭的方向)。這就是耦合效應(yīng)。如下圖3。

        圖3

          Up1是絕緣板中心的U值(對于這個(gè)例子來說是最右端),Wp1是絕緣板的可視面寬度,Wf是框的可視面寬度。

          也就是說BISCO采用了轉(zhuǎn)換的方式,把耦合效應(yīng)考慮在內(nèi)了。而非直接計(jì)算框部分的傳熱量。

          三、ISO 10077-2 , ISO 15099

          Uf計(jì)算時(shí),ISO 10077-2:2012把框及插入的絕緣板作為一個(gè)整體二維節(jié)點(diǎn)來考慮(2D)。其附錄C有如下公式

          Lf2D是流過這個(gè)二維截面熱流量,對于Bisco來說,是Q除以室內(nèi)外的溫差。其計(jì)算方法是統(tǒng)計(jì)室內(nèi)外邊界流過的每一份熱量。詳細(xì)的可以參考ISO 10211(關(guān)于熱橋的標(biāo)準(zhǔn)),在此L2D定義為二維節(jié)點(diǎn)的熱耦合系數(shù)(可以回看bisco的熱流密度圖)。通過這種轉(zhuǎn)換來考慮耦合效應(yīng)。假如絕緣板部分和框不存在熱量交換(沒有耦合效應(yīng)),轉(zhuǎn)換前后的結(jié)果是一致的。但這需要精心的設(shè)計(jì),目前只有某幾個(gè)系列可以做到。更為常見的是轉(zhuǎn)換前后相差0.1-0.3W/(m2.K)。

          ISO 15099:2003第8頁的公式9也是針對Uf的計(jì)算。和10077-2大體一致,除了表示方式:比如可視面寬度的用了l,而不是b。Lf2D用了下綴p表示是插入絕緣板得出的。

          

          四、用THERM正確計(jì)算Uf的一種方法

          為了避免Uframe與Uf的混淆,建議:新建一個(gè)的u值標(biāo)簽,比如all,然后分配給室內(nèi)所有的表面。這樣得出Uall*ball就是Lf2d值。然后計(jì)算絕緣板中心部分的Up值,量取框的可視面高度bf和絕緣板的可視面寬度bp,代入151的公式7.1.2-2即可得出Uf。

          其實(shí)Up也可以自動(dòng)計(jì)算:描畫絕緣板的時(shí)候,多畫1mm寬度的(比如可視面是200mm的,畫201mm)。多出的1mm的U值標(biāo)簽定義為Panel或者COG等其它名稱,即可自動(dòng)得出Up

          五、總結(jié)

          通過上述的對比分析,可以看到,因?yàn)轳詈闲?yīng)的存在,THERM直接得出的Uframe絕大多數(shù)情況下,并非真實(shí)的Uf。必須采用輔助的公式來轉(zhuǎn)換。

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