幕墙的建模步骤
下表显示了当前(在编写本手册时)可以建模的遮阳系统。如该表所示,并不是所有产品的所有的特性都可以建模,这些遮阳系统必须符合《ANSI / NFRC 100》和《ANSI / NFRC 200》的标准文件,才能被纳入该建模类别。
表8-2:可以建模的遮阳系统
U值 | SHGC和VT | ||||
玻璃/ 遮阳类型 | 遮阳所在位置 | 竖直的 | 倾斜的 | 竖直的 | 倾斜的 |
Venetian Blinds 玻璃内置百叶 | 玻璃之间 (见 第8.14.3节、第8.16节) | Y | N | Y | Y |
Venetian Blinds 活动遮阳帘 | 室内 (见 第8.16节) | N | N | Y | Y |
Woven Shades 编织物遮阳 | 室内 (见 第8.17节) | N | N | Y | Y |
Woven Shades 编织物遮阳 | 室外 (见第8.14.3节、第8.17节) | Y | Y | Y | Y |
Fritted or Etched Glass 彩釉或蚀刻玻璃 (见 第8.18节) | 不适用 | Y | Y | Y | Y |
本节内容包含所有这些遮阳系统建模时所应遵循的一般规则。
此外,在接下来的章节中,还会详细描述每种遮阳系统的建模步骤。
WINDOW 的 Preferences 设置
为在 WINDOW 中得到合理的结果,对 Preferences 进行正确的设置是很必要的,具体如下:
Thermal Calc(热工计算)选项卡
Calculation standard(计算标准):ISO 15099
Integral Model(集成模型):ISO 15099
图8-132:遮阳系统建模时, Preferences>Thermal Calcs中的具体设置
Optical Calc(光学计算)选项卡
Use matrix method for specular systems (glazing systems without shading devices)(对于镜面系统使用矩阵方法,无遮阳设备的玻璃系统):不勾选
Write CSV output file(写入CSV输出文件):不勾选
Spectral data(光谱数据):Condensed spectral data(压缩光谱数据)
Generate full spectrally-averaged matrix for Solar Band(生成太阳波段的全光谱平均矩阵):不勾选
Generate full spectrally-averaged matrix for Visible Band(生成可见光波段的全光谱平均矩阵):不勾选
Number of visible bands(可见波段数):5
Number of IR bands(红外波段数):10
Angular basis(角度基础):W6 quarter-size(W6 4分之一尺寸)
Solar/Visible range(太阳/可见光范围):Directional diffuse(定向散射)
FIR Range(远红外范围):Directional diffuse(定向散射)
# of segments(分组):5
图8-133:WINDOW的Preferences>Optical Calcs中的具体设置
遮阳系统的状态
遮阳系统,如玻璃内置百叶和遮阳卷帘,属于动态玻璃产品的范畴。根据《ANSI / NFRC 100》和
《ANSI / NFRC 200》关于动态玻璃产品的评级规定,它们必须分别在全开和全闭位置下进行评级。参阅《ANSI / NFRC 200》“第3章:全开和全闭状态的定义”。
计算U值:
计算带百叶帘或遮阳设备的产品 U值 时,必须按以下情况进行建模:
全开——百叶帘完全收藏起来,是最通透的状态
全开状态取决于遮阳系统,可以有几种不同的定义方式:
a. 可收藏式:是一种可伸缩至玻璃系统顶部的遮阳系统。许多情况下,即使遮阳系统是处于收藏状态的,与遮阳系统相关的硬件仍需要建模。关于建模的细节,请根据不同的遮阳系统,参阅相关章节。
b. 不可收藏式:是一种底部固定的遮阳系统的。当百叶帘处于打开状态,百叶片是水平的(垂直于玻璃面)。
全闭——百叶帘完全放下,并最大程度的闭合,是最不透的状态
只计算SHGC和VT:
对于只计算 SHGC和 VT遮阳系统建模,请参阅“第8.15节:只计算SHGC 和 VT的遮阳系统建模”,了解相关案例的建模步骤。
8.14.3. 建模规则和定义
WINDOW Glazing System Library(玻璃系统库)中Dtop,Dbot,Dleft,Dright 的定义
Dtop、Dbot、Dleft 和 Dright的值分别代表了从遮阳系统边部(包括硬件)到玻璃系统空腔顶、底、左和右侧之间的距离。通过这些数值,可以确定发生在遮阳系统和玻璃系统之间的空气对流效果,并用于随后在 WINDOW 中计算玻璃系统的热工性能。然而,在 THERM 中设置室内和室外遮阳系统时,这些数值并不起作用,而应在插入玻璃系统对话框内的 Sightline to shade edge(视线到遮阳边部)一栏输入相应的数值。
图8-134:确定与窗的顶/底/左/右侧的框架和间隔条与遮阳系统之间的距离。
用遮阳系统建模玻璃系统
本节将详细介绍如何用遮阳系统建模玻璃系统,本建模方法既适用于玻璃内置百叶,也适用于遮阳卷帘系统。由于篇幅原因,同类遮阳系统的建模步骤不再赘述,若有需要,请参阅本节的内容。
Glazing System Library(玻璃系统库)
首先在 Shade Layer Library(遮阳层库)中确定遮阳层(每条记录中都有详细描述:厂商、类型、材质等),接着将该层添加到玻璃系统中。遮阳层可以放置在玻璃系统的室内、玻璃层之间、或玻璃系统的室外。
图8-135:对于玻璃系统的第3层(Layer #3), 从Shading Layer Library中选择玻璃内置百叶
① 设置层数:# Layers = 3(这是在两个玻璃层的基础上加上一个室内遮阳层)
② 设置遮阳层的位置:点击合适的 Layer 左边的 ▼(下拉箭头) → 选择 Shade or frit。例如,在双层玻璃系统中:
如果遮阳层在玻璃系统的室外侧,设置 Layer 1为 Shade or frit。
如果遮阳层在玻璃系统之间,设置 Layer 2为 Shade or frit。
如果遮阳层在玻璃系统室内侧,设置 Layer 3为 Shade or frit。
③ 点击 >> → 从 Shading Layer Library(遮阳层库)中选择合适的遮阳层。
④ 为代表遮阳系统几何外形的 Dtop、Dbot、 Dright、Dleft 设置合适的值。有关这些值的详细描述,请参阅 第8.14.3节。必须为每个有不同Dtop/Dbot/Dleft/Dright的框架创建一个单独的玻璃系统。当导入玻璃系统时,这些来自 WINDOW 的值并不在 THERM 中使用,因此必须在导入玻璃系统时重新定义。在下面的例子中,玻璃内置百叶的顶部和底部都没有空间,但是在玻璃内置百叶左右两侧有3.2 mm 的空间。
图8-136:在Glazing System Library中定义Dtop,Dbot,Dleft,Dright(上图)
用于测量遮阳系统与玻璃系统的左, 右距离的图纸(下图)
⑤ 从图纸量得遮阳系数与玻璃系统(或间隔条)之间的距离。在本例中,遮阳系数与玻璃系统左、右侧的距离为3.2 mm。在玻璃系统详细视图中的相应位置,输入这些值。
THERM
Sightline(视线)
遮阳系统的硬件所在位置往往决定了视线,而不是框架。当然,这还取决于框架和遮阳材料的几何外形(玻璃内置百叶或编织遮阳卷帘)。视线将在 SHGC 和 VT 计算时用到。
遮阳系统的表示方法
在 THERM 中,遮阳材质没有实体模型。当带有室内或室外遮阳系统的玻璃系统被导入到 THERM 文件中时,THERM 绘制了遮阳材料的底图,但不创建多边形,建模师也不能像对待框架那样“捕捉”它。遮阳系统(包括材料和硬件)和玻璃系统和/或框架之间的空间也不被建模为框架空腔。当定义边界条件时,对玻璃系统或框架的影响是通过指定 Shading system modifier(遮阳系统修正)来体现的。当玻璃系统被插入时,Shading system modifier(遮阳系统修正)将自动创建,并将在边界条件对话框的相应下拉菜单中变成可用状态。
图8-137:在THERM中遮阳材料不生成多边形
Sightline to Shade Edge(视线到遮阳边部)
当导入包含遮阳层的玻璃系统时,Insert Glazing System 对话框中的 Sightline to shade edge(视线到遮阳边部)的输入值将决定相对于玻璃系统和遮阳系统开始(或停止)的位置。这些值对应于 WINDOW中的Dtop、Dbot、Dleft、Dright 值,但用户必须在插入玻璃系统时再次手动输入这些值,因为 THERM不会从 WINDOW 读取这些值的信息。
图8-138:Sightline to shade edge的输入值决定了遮阳系统的所在位置
对于局部插入中空玻璃的遮阳系统,遮阳系统中的硬件往往决定了视线,在导入玻璃系统时应遵照以下指引。注意:当玻璃层不在同一平面上时,插入玻璃系统的方法可不止一种,但在所有情况下,Sightline to bottom of glass(视线到玻璃底部的距离) 应等于 Spacer height(间隔条的高度)。
图8-139:视线与间隔条高度, 玻璃底部和遮阳边部的关系, 用于由硬件定义视线的遮阳系统
对于玻璃之间的遮阳系统,它的硬件是不用建模的(如边立柱)。下面的图表显示了插入玻璃系统时,各参数输入值的定义。灰色多边形决定了遮阳系统周边空间的对流效果,与 WINDOW 中 Dbot 的输入值有关。
图8-140:玻璃之间遮阳系统的硬件不建模时, 视线与遮阳边部的关系
下面是两个与视线有关的例子,以确保灰色多边形出现在遮阳边部以下,并考虑对流传热:
例1:Sightline to shade edge >0
Sightline to bottom of glass = 11.1125 mm
Spacer height = 9.652 mm
Dleft和Dright = 3.2 mm(根据 WINDOW),等于灰色多边形的高度
Sightline to shade edge = 1.7395 mm
计算过程:11.1125 mm - 9.652 mm - 3.2 mm = -1.7395 mm,取绝对值1.7395 mm
由于没有硬件,应确保玻璃下的灰色多边形是由 THERM(而不是建模师手动)创建的。
图8-141:当硬件不建模时, 视线到遮阳边部是正数的情况
例2:Sightline to shade edge <0
Sightline to bottom of glass = 17.945 mm
Spacer height = 11.707 mm (从间隔条顶部到玻璃底部的距离)
Dleft和Dright = 3.2 mm(根据 WINDOW),等于灰色多边形的高度
Sightline to shade edge = -3.038 mm
计算过程:17.945 mm - 11.707 mm - 3.2 mm = 3.038 mm,取负数 -3.038 mm
由于遮阳系统没有硬件,应确保玻璃下的灰色多边形是由 THERM(而不是建模师手动)创建的。
图8-142:当硬件不建模时, 视线到遮阳边部是负数的情况
Link(链接)玻璃系统空腔与其它空腔
如果遮阳系统周围的空腔(包括硬件)与玻璃系统空腔(WINDOW 导入)相接触,根据 第6.4.4节 中描述的5 mm 规则,前者应当 Link(链接) 到后者。
在下面的例子中,框架空腔内有一个大于5 mm 的“喉”,该“喉”与“未密封”玻璃的空腔相邻,因此前者被 Link(链接) 到后者,而小于等于5 mm 的“喉”被建模为框架空腔。
图8-143:确定遮阳系统周围的哪些空腔可以链接到玻璃系统的空腔
遮阳系统硬件的建模
不建模的硬件:
如果硬件不在两层玻璃之间,并与框架或其它遮阳系统的硬件是脱开的(例如局部来看是悬浮在空中的),那么它就不用建模。例如,遮阳卷帘的卷轴不是通长地连接到遮阳系统外壳上的,因此不建模。
图8-144:如果遮阳卷帘与收藏盒之间没有通长的连接件, 那么它不用建模
同样不建模的还有遮阳层底部,用于下拉遮阳帘的硬件。因为它没有接触框架或其它硬件,而且不在两个玻璃层之间。
图8-145:如果遮阳系统的硬件没有与框架或其它硬件相连, 那它不用建模
必须建模的硬件:
如果硬件是通长地附着在框架或遮阳系统的其它硬件上的。如 图8-144所示的收藏盒,因为它是被通长地固定在框架上的。
如果硬件是在两层玻璃之间的,例如但不限于玻璃内置百叶底部导轨。通常,玻璃之间的百叶帘有一个底部导轨,可以自由漂浮在玻璃系统的框架/间隔条之上(如 图8-146所示)。
图8-146:底轨虽然是悬空的, 但是在两个玻璃层之间, 因此也要建模
框架空腔内遮阳系统收藏盒:
当建模一个室外遮阳系统,如编织遮阳,有三种可能的方法来填充遮阳系统收藏盒的空腔:
NFRC 标准封闭空腔
微通风型腔
非空腔
定义上述空腔时,应遵循 第6.3.6节 中的规定。
下面的指导方法是根据收藏盒的几何外形、外部间隙宽度和遮阳层的有效开口率等因素决定使用哪个模型。遮阳系统硬件通常有开口(间隙),以便遮阳层进出,分以下几种情况:
如果室外遮阳层和遮阳硬件的间隙大于10 mm,保持该空腔完全开放,不必考虑有效开口率,即可以完全忽略。由于空隙太大,遮阳层不产生影响。参阅 图8-148中的示例。
遮阳层的有效开口率 ≤ 0.20:
a. 要求建模师打开 WINDOW,查看遮阳层库中遮阳材料的有效开口率。如 图8-147所示。
b. 遮阳层应按照 图8-147中的材料导热系数建模,除非遮阳层和收藏盒的间隙超过10 mm。
c. 遮阳层材料在 NFRC 101中没有公布,因此,这是唯一允许创建用户自定义材料的情形。
d. 根据收藏盒与遮阳层之间的间隙大小,收藏盒内部应考虑建模成为封闭空腔。
注意:当使用收藏盒与遮阳层之间的间隙而不是整体间隙,就会出现上述情况。当间隙小于
10 mm 时,遮阳层应当建模。如 图8-148中的 A - C 所示。
如果遮阳层的有效开口率 > 0.20:
a. 遮阳层不建模。
b. 仅考虑遮阳硬件的间隙宽度(或整体收藏盒的间隙),以建模室外框架间隙的空腔(如非空腔、NFRC 标准封闭空腔或微通风空腔)。
如果空腔由于 > 10 mm 间隙规则而打开,则将边界条件引入遮阳系统收藏盒的内部,但使用 第6.3.6节 中的间隙规则处理任何小间隙。
对于遮阳系统收藏盒内填充的框架空腔(NFRC 标准封闭空腔或微通风空腔),根据需要将其按
5 mm 规则 进行分解,空腔类型保持不变,但空腔被分隔成更小的多边形。
注意:图8-148中给出了仅使用整体收藏盒间隙而忽略遮阳层的示例。
图8-147:如果该遮阳系统收藏盒内的空腔符合该情况下的建模规则, 则可将其建模为微通风空腔
下面的插图是不同的建模场景的例子,当面对两种不同的间隙(遮阳层与收藏盒之间的间隙和整体遮阳收藏盒的间隙)和遮阳层的开口率。
插图(A)、(B)、(C)是当遮阳层的开口率 ≤ 0.20时的建模方法
间隙1 = 遮阳层与收藏盒之间的间隙:应考虑该间隙,并建模遮阳层,(C)除外。
间隙2 = 收藏盒间隙或硬件的整体间隙:因为开口率 ≤ 0.20,不考虑。
插图(D)、(E)、(F)是当遮阳层的开口率 > 0.20时的建模方法
间隙1 = 遮阳层与收藏盒之间的间隙:因为开口率 > 0.20,不考虑。
间隙2 = 收藏盒间隙或硬件的整体间隙:只使用此间隙。
图8-148:遮阳层建模要求和框架空腔在遮阳系统内部的应用实例
根据上述有关有效开口率标准的要求,在遮阳系统收藏盒中的遮阳层,应当符合以下建模规则:
从 WINDOW 中将将遮阳层导入收藏盒,如下图所示。
如果遮阳系统收藏盒中的空腔是按框架空腔(封闭空腔或微通风空腔)建模的,那么在收藏盒内,需要绘制一个代表遮阳层的多边形,该遮阳层多边形的导热系数取 WINDOW 的 Shade Material Library(遮阳材料库)中的数值(如 图8-147所示)。
如果未按框架封闭空腔建模,保持现状。
图8-149:在遮阳系统收藏盒中是否对遮阳层进行建模的依据
Shading System Modifier(遮阳系统修正)
在 Boundary Condition Type(边界条件类型) 对话框中,根据遮阳在所有玻璃和框架表面上的投影,分配 Shading system modifier(遮阳系统修正)。
图8-150:在Boundary Condition Type对话框中应用Shading system modifier
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