Расчет температурного поля профилей стеклопакетов по методике ISO 10077-2.2017

Методика ISO 10077-2 обеспечивает расчет воздушных камер в вертикальных, горизонтальных или расположенных наклонно профилях окон или дверей с учетом передачи тепла теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Моделирование камер

Сечение камер может быть произвольной формы. Если ширина канала, соединяющего полости, ≤2 мм, то камеры рассматриваются как изолированные друг от друга и считаются невентилируемыми.

Если ширина канала или горлышко камеры от 2 до 10 мм (см. рис.), то такие полости считаются слегка вентилируемыми, их эквивалентная теплопроводность удваивается. При размере горлышка камеры >10 мм, камера отдельно не рассматривается.
На рисунке камеры F считаются невентилируемыми, камера G – слегка вентилируемая и камера H – хорошо вентилируемая и отдельно не рассматривается.
Полости оконной рамы Камеры F считаются невентилируемыми, камера G – слегка вентилируемая и камера H – хорошо вентилируемая и отдельно не рассматривается. G F F H ≤ 2 mm ≤ 10 mm > 10 mm

При расчете каждая камера трансформируется в эквивалентную камеру прямоугольной формы. При этом площади A и A’ равны, а d’/b’ = d/b.

Воздушная полость (камера) При расчете каждая камера трансформируется в эквивалентную камеру прямоугольной формы. A' A b' d' b d

Метод расчета эквивалентной теплопроводности воздуха в камерах

Метод расчета эквивалентной теплопроводности воздуха в камерах При расчете каждая камера трансформируется в эквивалентную камеру прямоугольной формы. ε1 ε2 λэкв b d Тепловой поток

Значение коэффициента эквивалентной теплопроводности вычисляется по формуле λэкв = d / RS, где
d – размер камеры в направлении теплового потока (см. рис. слева);
b – размер камеры в направлении перпендикулярном направлению теплового потока;
RS = 1 / ( αк + αи ) – термическое сопротивление;
αк - коэффициент теплопередачи конвекцией;
αк - коэффициент теплопередачи излучением;
ε1, ε2 - коэффициенты излучения поверхностей (если нет сведений по значениям ε1, ε2, то стандарт ISO 10077-2 рекомендует брать значения 0,9).

Коэффициент конвективной теплопередачи αк определяется в зависимости величины b:
Если b < 5 мм, то αк = C1 / d; (C1 = 0.025 Вт/м-К)
Если b ≥ 5 мм, то αк = max(C1 / d; C2ΔT ); (C2 = 0.73 Вт/м²-К4/3)
ΔT - максимальная разность температур в камере, определяемая в процессе расчета по МКЭ

Коэффициент теплопередачи излучением αи = 4σTm³EF,
где σ - постоянная Стефана-Больцмана (5,67·10-8 Вт/м²-К4);
Tm - средняя температура камеры в °К;
E = ( 1/ε1 + 1/ε2 - 1 )-1, учитывает взаимовлияние поверхностей на излучение;
F = ½ ( 1 + √1 + (d/b - d/b), учитывает влияние угла зрения на излучение.

Значение коэффициента эквивалентной теплопроводности, определяемое формулой λэкв = d / RS, используется для невентилируемых камер, для слегка вентилируемых оно удваивается.

К поверхности хорошо вентилируемых камер (d>10 мм, камера H на рисунке выше) надо применять стандартные граничные условия.

Сотрудники ООО "Тор" разработали макрос с помощью API, встроенного в ELCUT, чтобы производить расчет эквивалентной теплопроводности воздушных камер профилей на основе изложенной выше методики. Макрос работает в среде Microsoft Excel. Каждой камере (области) присваивается имя и начальное значение коэффициента теплопроводности.
Все имена заносятся на лист Microsoft Excel. Пользователь выполняет расчет модели путем итераций пока разница между значениями коэффициента эквивалентной теплопроводности на предыдущей итерации и последующей не устроит его по точности. Обычно необходимо 3-4 итерации.