热工模拟计算软件MQMC与Therm、Window简析
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粤建科MQMC软件具有玻璃系统光学热工性能设计计算,框二维传热有限元分析计算,整窗和整幅幕墙热工性能计算等功能。
本软件主要包括以下功能模块:(1)玻璃光学热工性能设计、计算模块;(2)框二维热传导有限元分析模块;(3)门窗单元、幕墙幅面设计、计算模块在【设计类型】中可设计“产品设计”和“工程设计”两种设计类型。
产品设计主要针对门窗或幕墙产品研发,如选择产品设计,所有的计算边界条件将采用《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》(JGJ/T 151-2008)中的标准计算条件。
如选择工程设计,则需选择工程地点。
工程设计主要针对幕墙、门窗工程设计,采用工程所在地的计算边界条件进行计算。
所在地区中若选择不到所需的地点,可添加城市的气象参数。
在【文件】中可新建工程或打开已有的工程文件;同样在【文件】中也可新建框节点或打开已有的框节点文件。
设计类型是定义本工程设计的基本类型,定义内容包括设计类型,结露性能计算选择框,使用公称尺寸对话框等内容。
【设计类型】与【新建工程】中的设计类型选择一致,如选择工程设计类型请自定义室内环境湿度。
本软件可根据城市的气象参数自动生成计算边界条件。
由于不同边界条件对玻璃光学热工性能、框节点二维有限元分析计算等有非常大的影响,如完成工程计算后再修改设计类型时应该重新计算玻璃系统、框节点等内容。
【公称尺寸】主要是指玻璃的厚度,一般来说玻璃的实际厚度均不会为整数,如公称尺寸厚度为6mm的玻璃可能其实际厚度为5.98mm等。
选择使用公称尺寸后在玻璃传热系数计算中将采用公称尺寸,同时在框节点二维有限元分析计算中也采用公称尺寸进行计算。
选定已有的幅面点击【删除幅面】或右键选择【删除幅面】,即可删除该幅面在工程显示中删除,但不会删除其内容。
选定已有的幅面点击【复制幅面】或右键选择【复制幅面】,即可将选定的幅面内容全部复制。
本功能对于不同的朝向具有相同的幅面时非常方便,只需复制幅面后再选择不同的朝向和数量即可。
常用热能分析软件简介在经历了上个世纪70 年代的全球石油危机之后,建筑模拟受到了越来越多的重视,同时随着计算机技术的飞速发展和普及,大量复杂的计算变为可行。
于是在上个世纪70 年代中期,逐渐在美国形成了两个著名的建筑模拟程序:BLAST和DOE-2 。
欧洲也于上个世纪70 年代初开始研究模拟分析的方法,产生的具有代表性的软件是ESP-r。
现在运用比较广泛的计算机热工分析软件有DOE-2、EnergyPlus、ESP-R、ECOTECT、BLAST等。
国外常用的能耗模拟软件见下表:国内常用的能耗模拟软件见下表:1、DOE-2DOE-2是一个在美国能源部的财政支持下由劳伦斯伯克利国立实验室的模拟研究小组开发的,提供建筑设计者,和研究人员使用的计算机软件。
DOE-2功能非常强大,,他在美国已得到成功的运用并且成功地应用于若干个国家的建筑节能标准编制工作。
2、BLAST基于Windows的友好的操作界面,结构化的输入文件,可分析热舒适度,高强度或低强度的辐射换热,变传热系数下能耗分析。
输入文件可由专门模块HBLC在Windows操作环境下输入,也可在记事本中直接编辑。
它可供工业供冷,供热负荷计算,建筑空气处理系统以及电力设备逐时能耗模拟。
3、EnergyPlusEnergyPlus 是美国劳伦斯·伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory) 等科研机构新开发的能耗分析软件。
4、ESP-RESP-r由Energy System Research Unit在位于苏格兰格拉斯哥的斯特拉思克莱德大学机械工程系的研究成果基础上开发。
优点是比较接近实际,整体的性的评价。
可模拟和分析当前比较前言的和创新技术。
但需要使用者有较强的专业知识,需对专业知识有较深入的了解。
5、ECOTECTEcotect是由英国Square One公司开发的生态建筑设计软件,它主要应用于方案设计阶段,具有速度快,直观,技术性强等优势,而且可以和一系列精确分析软件相结合作进一步的分析。
0引言绿色建筑对于节能标准要求提升,对于部品质量、设计施工都提出更高要求,外窗作为影响建筑节能效果的关键部位,其北方寒冷地区热损失可高达建筑外围护结构整体热损失的50%[1]。
近几年来,在新疆地区极端天气时有发生,仅乌鲁木齐地区的最高气温达到了40.6度,历史第6位,当时高温连续持续6天,极端的气候条件的出现打破了常规的气候区域划分的界限,虽然通常在严寒地区,由于纬度较高,正午太阳高度角较低,直接照射到建筑的太阳能较少,由于过去全年一般只考虑供暖,而不考虑遮阳,太阳得热系数没有做限值要求,但是在极端气候条件下,就得考虑到太阳得热对围护结构的热工性能影响建筑物整体的节能效果[2]。
通过对乌鲁木齐市多家外窗生产厂商具体调研显示,大部分的生产企业技术水平较低,保温性能差,以此可见新疆与国内外先进地区在建筑节能方面还存在较大差距。
据不完全统计,全疆大大小小的门窗企业有300余家,具有一定规模的曾经取得过建筑门窗工业产品许可证的企业约有100余家,这其中具备产品研发能力的企业极少,约97%的企业不具备产品研发能力,只是进行门窗产品加工、组装和安装施工[3]。
塑料窗由于材质强度和刚性低,虽然加入衬钢增强,但其抗风压和水密性能要比铝窗低两个等级;塑料窗由于框、扇构件是焊接的,故其气密性应比螺接的铝合金窗略好一些,保温性能比铝窗好[4]。
并且,新疆建筑门窗节能技术水平与国家建筑节能的要求还有较大差距,需要进一步的技术突破,所以针对新疆严寒C 区高性能铝合金窗外窗进行研究分析。
对外窗性能研究中,G.Alvarez ,M.J.Palacios ,J.J.Flores 提出了评估窗户玻璃热工性能的一种方法,可以帮助研究人员、玻璃制造商和建筑设计师更好地选择合适的玻璃[5]。
Junghoon Cha ,Sughwan Kim 等采用新方法将压感胶粘剂和气凝胶组合,研究出一种新型的气凝胶隔热膜,该隔热膜能够优化外窗整窗的热工性能[6]。
《建筑外窗热工整窗模拟计算方法》在天津市进行销售隔热铝合金型材的各个型材厂家,应提供相应型材系统的热工模拟节点图,使用的模拟软件为国家建设部推荐的Therm5、window5。
其使用方(天津市的甲方、检测和监理方、门窗和幕墙公司等)进行整窗计算的要求如下:1.在自己的电脑上安装Therm5、window5计算软件,并按照《China3.0的边界条件设定说明》进行设定。
window5的边界条件设定操作如下:a) 打开window5软件,点击工具栏中的第3项Libraries,选择Environmental Conditions。
b) 在左边的选项中选择New,在弹出的菜单中选择OK,双击ID号为6的边界条件。
c) 在Name栏中输入China,分别点击U-factor:Inside、U-factor:Outside、SHGC:Inside、SHGC:Outside, 按照《China3.0的边界条件设定说明》进行输入;最后点击Save键。
Therm5的边界条件设定操作如下:d) 打开Therm5软件,点击工具栏的第五项Libraries,选择Boundary Conditions Library。
e) 在弹出的菜单中选择New,输入China-in,点击OK,按照《China3.0的边界条件设定说明》进行输入;然后点击Save Lib。
f) 相同的程序输入China-out1m、China-out2m、China-out3m,并保存。
关闭两个软件。
2.打开window5软件,点击第二行工具栏中的中空玻璃选项(从左边数第17个)。
建立中空玻璃数据库,具体操作如下:a) 点击左侧的list键,在新出现的界面中点击New键。
b) 在弹出的对话框内输入11为5+12+5(低辐射)的ID号码,然后点击OK。
c) 双击ID号码为11的中空玻璃选项。
在在Name栏中输入5+12+5 Low-eH;玻璃的层数输入2;Environmental Conditions选择China。
目录第一部分基本概况 (2)1基本说明 (2)2热工计算原理 (4)第三部分综合楼公建部分热工计算 (12)1设计要求 (12)2玻璃光学热工性能计算 (12)3框传热计算 (12)4半隐框系统幅面热工性能计算 (23)5全隐框系统幅面热工性能计算 (29)6各朝向计算结果 (34)7非透明幕墙热工计算 (34)第一部分基本概况1 基本说明1.1计算引用的规范、标准及资料《民用建筑热工设计规范》GB50176-93《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005《居住建筑节能设计标准》DBJ 01-602-2004《建筑玻璃应用技术规程》JGJ 113-2009《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T 151-2008广东省、深圳市相关地区规范、法律法规1.2计算软件本次热工分析采用广东省建筑科学研究院开发的粤建科MQMC建筑幕墙门窗热工性能计算软件进行计算。
在MQMC中,可以同时计算玻璃面板中央的传热系数、框架传热系数、框架与面板接缝的线传热系数和单幅幕墙的热工性能。
1.3主要材料参数计算中涉及的主要材料的参数材料导热系数λ(W/mK)表面发射率ε铝合金-氟碳喷涂160 0.9铝合金-阳极氧化160 0.8 胶条0.25 0.9硅胶0.35 0.9聚硫胶0.4 0.9丁基胶0.24 0.9 干燥剂-松散填充0.24 0.9 双面胶条、低密度聚乙烯泡沫棒0.33 0.9 聚氨酯海绵0.05 0.9硬质PVC垫块0.17 0.9穿条隔热条0.3 0.9注胶隔热条0.25 0.9岩棉(80℃以下) 0.05 0.9 钢材58.2 0.81.4计算环境、条件根据《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151-2008,对工程设计类型的,采用工程所在地的计算边界条件进行计算。
计算边界条件冬季标准计算条件夏季标准计算条件室内空气温度T in 20.0℃室内空气温度T in 25.0℃室外空气温度T out 3.0℃室外空气温度T out 31.1℃室内对流换热系数h c,in 3.60W/(㎡·K) 室内对流换热系数h c,in 2.50W/(㎡·K)室外对流换热系数h c,out 15.20W/(㎡·K) 室外对流换热系数h c,out 12.80W/(㎡·K)室内平均辐射温度T rm,in 20.0℃室内平均辐射温度T rm,in 25.0℃室外平均辐射温度T rm,out 3.0℃室外平均辐射温度T rm,out 31.1℃太阳辐射照度I s 0.00W/㎡太阳辐射照度I s 609.80W/㎡2 热工计算原理2.1玻璃光学热工性能计算原理.2.1.1 玻璃光学热工性能计算一般规定单片玻璃(包括其他透明材料,下同)的光学、热工性能应根据测定的单片玻璃光谱数据进行计算。
幕墙热工计算软件对比分析摘要:目前我国门窗幕墙行业热工计算常用软件有美国劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory,简称LBNL)基于美国NFRC体系开发的Therm、Window等系列软件和广东省建筑科学研究院依据我国《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151-2008 研发的粤建科MQMC软件,两种软件在市场上均得到了普遍的应用。
由于两种软件所依据标准体系不同,计算的结果也存在一定的差异。
本文主要用两种不同软件对典型节点分别计算,分析计算结果的区别,得出两种软件的使用范围和可用度,以供工程人员参考。
关键词:门窗幕墙;热工;标准体系一、概述随着经济社会的发展,建筑能耗在中国社会总能耗比例越来越大。
幕墙作为建筑室内外能耗交换的主要通道,自身的热传递性能至关重要。
作为技术人员,合理设计和计算幕墙热工性能成为了最关键的一步。
美国的Therm、Window软件有成熟的技术和健全的标准体系。
我国根据国情的发展需要,也在2009年5月颁布实施《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》,以及对应的热工计算软件粤建科MQMC。
二、框传热系数一般我们可以把框的传热近似看作二维传热,但是对于玻璃镶嵌部位,做二维近似就存在着一定的偏差。
ISO(EN)、JGJ/T151与NFRC标准体系在框传热计算时均要求采用二维有限元分析的方法,但对于玻璃镶嵌部位的传热计算,JGJ/T151采用了与ISO(EN)相同的方法,都是采用线传热系数计算理论,而NFRC标准则采用的是ISO 15099的玻璃边缘区域计算理论。
线传热系数计算理论计算框传热时应用一块导热系数的板材替代实际的玻璃(或其他镶嵌板),板材的厚度等于所替代面板的厚度,嵌入框的深度按照实际尺寸,可见部分的板材宽度不应小于200mm,通过二维有限元传热分析,从而计算得到框本身的传热系数、玻璃镶嵌部分的线传热系数。
玻璃边缘区域计算理论计算框传热时,则是把玻璃边缘(63.5mm以内)区域作为特殊区域。