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建筑门窗幕墙热工计算系列软件介绍及应用
作者:    来源:    浏览次数:     添加时间:2009-6-20

 

2.2.2 Therm CN
  《幕墙、门窗框二维热传导有限元分析软件》(Therm CN)为国内首款可满足《热工计算规程》要求的框二维传热有限元分析软件。Therm CN可进行门窗、幕墙框传热系数、线传热系数、太阳能总透射比、框结露计算等。本软件的主要功能包括:
  (1)实现了将DXF文件导入功能,建模简单
  (2)框节点二维热传导有限元分析计算;
  (3)数据库管理,可进行计算边界条件库、气体库、玻璃系统库等数据库的管理、添加、编辑等;
  (4)不同材料区域的自动识别,单区域和多区域有限元网格自动划分以及智能化纠错机制;
  (5)可输出窗框各坐标点温度,等温线,温度场,热流,传热系数等计算结果;

  
  图6 Therm CN 计算结果       

  
  图7 Therm CN计算结果温度分布

  2.2.3 CWWT
  《幕墙、门窗热工性能设计计算软件》(CWWTC)为国内首款可以计算幕墙幅面的热工性能的软件,且可与Therm CN、Optics CC实现数据共享,自动输出工程报告等。CWWTC软件的主要功能:
  (1)现实自由划分门窗、幕墙单元分格,可进行单元尺寸任意设计;
  (2)可根据中国各城市的气候条件,进行实际工程设计 ;
  (3)进行整窗热工性能计算;
  (4)进行幕墙单元及幕墙幅面热工性能计算;
  (5)非透明幕墙与玻璃幕墙的组合计算;
  (6)自动输出详细的门窗、幕墙热工计算报告。

  
  图8 门窗计算界面                   

  
  图9 整幅幕墙计算界面

  3 热工计算系列软件应用
  3.1 热工计算系列软件计算流程

  热工计算系列软件中Optics CC、CWWTC、Therm CN三个子软件联合操作过程如图11所示。主要的计算流程为:
  (1)CWWTC作为总控软件,进行工程项目管理,根据工程所在地气候参数生成计算条件并与Therm CN、Optics CC共享作为框计算和玻璃系统计算的边界条件参数;
  (2)自动获得计算边界条件后,Optics CC软件根据玻璃光谱数据计算玻璃系统数据文件,并将结果反馈给CWWTC软件及Therm CN软件;Therm CN软件计算各框节点的二维热传热计算结果,并将结果反馈给CWWTC软件;
  (3)CWWTC软件汇总框的计算结果、玻璃系统计算结果,并划分和组合计算门窗或幕墙的传热系统、遮阳系数、可见光透射比等性能参数,自动输出详细的门窗或幕墙热工计算报告。

 


   图10 热工计算系列软件操作过程

  3.2 热工计算系列软件应用
  采用该热工计算系列软件对某系列隔热铝合金型材节能窗案例进行热工计算,窗立面分格尺寸(宽3000×高2800mm)见图16,该窗采用Low-E中空玻璃。
  软件根据《热工计算规程》要求进行产品设计,采用表1的计算条件条件,门窗边框的室外对流换热系数hc,out取8 W/(m2.K),边框附近玻璃边缘(65mm内)的室外对流换热系数hc,out取12 W/(m2.K)。

  表1 产品设计计算边界条件

  根据玻璃光谱数据,采用Optics CC进行玻璃光学热工计算,其结果如表2所示,玻璃系统结构及计算结果、玻璃系统光谱曲线分别如图11、图12所示。


  表2 玻璃系统光学热工性能

  

  图11 玻璃系统结构及计算结果

  

  图12 玻璃系统光谱曲线

  根据CWWTC软件所生成的计算边界条件及Optics CC软件生成的玻璃系统数据,利用Therm CN进行框节点的二维传热有限元分析计算,计算的结果如表3所示。
  

  表3 框节点传热计算结果

  
  图13 左框传热计算

  
  图14 右框传热计算

  
  图15 中坚框传热计算

  根据Optics CC软件生成的玻璃系统数据,Therm CN计算框节点传热计算及产品设计边界条件,采用CWWTC进行整窗热工性能计算。整樘窗热工性能计算结果如表4所示。

  
  图16 整樘窗计算模型

  

  表4 断热节能窗整樘窗热工性能计算结果

4 结论
  本系列软件严格按照软件工程的程序和要求,经过需求分析、系统设计、数据库设计和代码编写等阶段开发完成,经软件用户使用表明,本软件具有计算准确、运行稳定、操作简易等特点。可快速、准确完成玻璃系统光学热工性能计算、框二维传热有限元分析计算、整窗和整幅幕墙热工性能进行计算等,将推动门窗、幕墙行业的节能设计发展,使门窗、幕墙节能设计更规范,满足目前建筑节能设计对门窗、幕墙节能设计的要求。
  作为《热工计算规程》的配套软件,该软件检验、实践了规程的技术理论体系,促进了规程的和建筑门窗节能性能标识的推广应用。


  参 考 文 献
  [1]  JGJ/T 151-2008. 建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程[S].
  [2]  GB 50176-93. 民用建筑热工设计规范[S].
  附录:
  第一作者:杨华秋 男,助理工程师,1984年6月出生,目前从事建筑节能、门窗幕墙节能研究。

 

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