Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11857:2017 về Đặc trưng nhiệt của cửa sổ, cửa đi - Tính toán chi tiết

• Số hiệu: TCVN11857:2017
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2017

Ký hiệu	Thuật ngữ	Đơn vị
A	Diện tích	m^2
Ai	Phần năng lượng mặt trời hấp thụ bởi lớp kính thứ i	1
AR	Tỷ lệ mặt cắt	1
B	Chiều rộng của rãnh hoặc khe	mm
cp	Nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi	J/(kg.K)
d	Chiều dày	m
dg	Chiều dày của khoang kính	m
E	Cường độ bức xạ	W/m^2
Es(λ)	Cường độ bức xạ mặt trời đơn sắc (xem ISO 9845-1)	1
Ev(λ)	Độ rọi màu (Hàm CIE D65 trong ISO/CIE 10526:1999)	lx
g	Gia tốc trọng trường	m/s^2
G	Tham số sử dụng để tính toán hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, xem công thức (48)	1
h	Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt	W/(m^2.K)
H	Chiều cao khoang kính	m
I	Cường độ bức xạ mặt trời toàn phần	w/m^2
	Cường độ dòng nhiệt bức xạ mặt trời đơn sắc giữa lớp kính thứ i và i+1, theo hướng từ bên ngoài vào (+) hoặc bên trong ra (-)	W
J	Cường độ phát xạ	W/m^2
L	Chiều dài	m
	Khối lượng phân tử	kg/kmol
N	Số lớp kính + 2	1
Nu	Số Nusselt	1
P	Áp suất	Pa
q	Cường độ dòng nhiệt	W/m^2
r	Hệ số phản xạ: phần phản xạ bức xạ tới với góc phản xạ bằng góc tới	1
R	Nhiệt trở	m^2.K/W
R(λ)	Độ nhạy sáng của mắt (xem ISO/CIE 10527)	1
	Hằng số khí lý tưởng	J/(kmol.K)
Ra	Số Rayleigh	1
Rax	Số Rayleigh theo chiều dài x	1
Si	Cường độ hấp thụ bức xạ mặt trời trong lớp kính thứ i	W/m^2
tperp	Kích thước lớn nhất của khoang khung cửa vuông góc với dòng nhiệt	m
T	Nhiệt độ tuyệt đối	K
ΔTi	Độ giảm nhiệt độ qua khoang kính thứ i, ΔTi = |Tf,i - Tb,i+1|	K
u	Vận tốc không khí gần bề mặt	m/s
U	Độ truyền nhiệt	W/(m^2.K)
ʋ	Vận tốc dòng khí tự do gần cửa sổ, vận tốc khí trung bình trong khe hở	m/s
x,y	Kích thước trong hệ tọa độ Descartes	1
Z	Hệ số tổn thất áp suất	1
α	Hệ số hấp thụ	1
β	Hệ số giãn nở nhiệt của khí điền đầy	K^-^1
ε	Hệ số bức xạ toàn phần không gian bán cầu	1
γ	Góc	^o
θ	Nhiệt độ	°C
σ	Hằng số Stefan-Boltzmann - 5,6693 x 10^-8	W/(m^2.K^4)
λ	Độ dẫn nhiệt	W/(m.K)
λw	Bước sóng	m
µ	Độ nhớt động học	Pa.s
p	Khối lượng riêng	kg/m^3
t	Hệ số truyền qua	1
ts	Tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời: phần bức xạ năng lượng mặt trời chiếu tới phần diện tích sản phẩm hoặc không gian được điều hòa bên trong làm tăng nhiệt độ.	1
ɸ	Thông số sử dụng để tính độ nhớt và độ dẫn nhiệt, xem công thức (62) và (67)	1
φ	Hàm số sử dụng để tính trao đổi nhiệt, xem công thức (112)	1
Φ	Lưu lượng dòng nhiệt	W
Ψ	Độ truyền nhiệt tuyến tính	W/(m.K)

3.3  Các kí tự

Các kí tự được liệt kê trong Bảng 2

Bảng 2 - Các kí tự và ý nghĩa

Các kí tự

Ý nghĩa

ai

Không khí (air)

av

Mức trung bình (average)

...

...

...

Phía sau (backward)

bo

Phần đáy khe hở (bottom of a gap)

cc

Điều kiện trên mặt lạnh (condition on the cold side)

cdv

Dẫn nhiệt/đối lưu (không thông khí) (conduction/convection)

cg

Phần tâm tấm kính (centre of glass)

...

...

...

Điều kiện trên mặt nóng (ấm) (condition on the hot (warm) side)

cr

Tới hạn (critical)

cv

Đối lưu (convection)

de

Thanh chia mép kính (divider edge glass)

dif

Khuếch tán (diffuse)

...

...

...

Trực tiếp (direct)

div

Thanh chia (divider)

eff

Hiệu dụng (effective)

eg

Mép kính (edge of glass)

eq

Tương đương (equivalent)

...

...

...

Bên ngoài (external)

f

Khung cửa (frame)

fr

Khung cửa (frame) (áp dụng đan xen)

ft

Mặt trước (front)

gv

Phần kính hoặc phần nhìn xuyên (glass or vision portion)

...

...

...

Nóng (hot)

hz

Nằm ngang (horizontal)

i

Số đếm (counter)

int

Bên trong (internal)

Inl

Cửa vào khe hở (inlet of a gap)

...

...

...

Số đếm (counter)

m

Trung bình (mean)

mix

Hỗn hợp (mixture)

n

Số đếm (counter)

ne

Môi trường (bên ngoài) (environmental (external))

...

...

...

Môi trường (bên trong) (environmental (internal))

out

Cửa ra khe hở (outlet of a gap)

p

Tấm (panel)

r

Bức xạ (radiation or radiant)

red

Giảm bức xạ (reduced radiation)

...

...

...

Bề mặt (surface)

sc

Nguồn (source)

sk

Bồn (sink)

sl

Mặt trời (solar)

t

Tổng (total)

...

...

...

Phần đỉnh khe hở (top of a gap)

ʋ

Số loại khi trong hỗn hợp khí (number of gases in a gas mixture)

n

Chiều đứng (vertical)

z

Ở khoảng cách z (at distance z)

Ψ

Chu vi (perimeter)

...

...

...

Hai chiều (coupling)

4  Xác định các tính chất của toàn bộ hệ thống cửa sổ và cửa đi

4.1  Độ truyền nhiệt

4.1.1  Quy định chung

Tiêu chuẩn này đưa ra các quy trình tính toán chi tiết để xác định tính chất truyền nhiệt của các thành phần sản phẩm khác nhau, sau đó được sử dụng để xác định tính chất truyền nhiệt của toàn bộ sản phẩm. Trong trường hợp các tiêu chuẩn quốc gia cho phép, có thể sử dụng các quy trình thử nghiệm để xác định các tính chất của thành phần và toàn bộ sản phẩm.

Các tính chất của toàn bộ cửa sổ và cửa đi được tính toán bằng cách kết hợp các tính chất đo được của các thành phần khác nhau với phần diện tích hoặc chu vi vùng nhìn xuyên dự kiến tương ứng. Tính chất tổng thể dựa trên tổng diện tích dự kiến sử dụng của mỗi sản phẩm, A_t. Phần diện tích và chu vi vùng nhìn xuyên dự kiến của các thành phần chỉ ra trong Hình 1.

CHÚ DẪN: 1 Chu vi vùng nhìn xuyên thể hiện bằng đường  

Hình 1 - Sơ đồ thể hiện diện tích và chu vi vùng nhìn xuyên dự kiến của cửa sổ

...

...

...

Trong đó A_gv và A_f tương ứng là diện tích vùng nhìn xuyên và diện tích khung cửa dự kiến. Chu vi vùng nhìn xuyên là l_Ψ và Ψ là độ truyền nhiệt tuyến tính nhằm tính đến sự ảnh hưởng giữa khung cửa và kính hoặc sự ảnh hưởng giữa khung cửa và panô chắn sáng (ví dụ như panô lửng).

Các tổng trong công thức (1) được sử dụng để tính cho các phần khác nhau của một loại thành phần cụ thể; ví dụ như cần một vài giá trị A_f để tính tổng các giá trị đóng góp khác nhau của U_f tương ứng với phần bệ cửa, thanh ngang đỉnh khung cửa, thanh chia và thanh đứng hai bên.

Hình 2 thể hiện việc phân chia các thành phần cho phương pháp thay thế được mô tả trong 4.1.4, trong đó bề rộng phần mép kính và phần mép thanh chia đều là 63,5 mm (2,5 in). Tổng diện tích tất cả thành phần bằng với tổng diện tích sản phẩm cửa sổ dự kiến.

CHÚ DẪN:

C

Phần tâm kính

1

...

...

...

E

Phần mép kính

2

Diện tích dự kiến

F

Khung cửa

3

Khoảng hở thô

D

...

...

...

4

Bên trong

DE

Phần mép thanh chia

5

Bên ngoài

Hình 2 - Phần tâm kính, mép kính, thanh chia, mép thanh chia, và khung cửa của sản phẩm cửa sổ điển hình

4.1.2  Độ truyền nhiệt của phần kính

Độ truyền nhiệt có thể xác định bằng cách mô phỏng một điều kiện môi trường đơn bao gồm độ chênh lệch nhiệt độ bên trong/bên ngoài, có hoặc không có bức xạ mặt trời chiếu tới. Trường hợp không có bức xạ mặt trời, độ truyền nhiệt là nghịch đảo của tổng nhiệt trở.

...

...

...

và khi có xem xét tới bức xạ mặt trời thì:

Trong đó q_int (l_s = 0) là cường độ dòng nhiệt thực qua hệ thống cửa sổ hoặc cửa đi vào môi trường bên trong ở điều kiện quy định (nhưng không có bức xạ mặt trời chiếu tới) với đơn vị là W/m^2. Sử dụng điều kiện "không có bức xạ mặt trời chiếu tới" bởi vì tất cả ảnh hưởng lên nhiệt trở mà do bức xạ mặt trời chiếu tới được tính trong tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời hay giá trị - t_s [xem công thức (14)], và T_nl, T_ne là nhiệt độ môi trường, như xác định trong công thức (7).

R_t được xác định bằng tổng nhiệt trở tại đường giới hạn giữa bên ngoài và bên trong, và nhiệt trở của các khe hở và các lớp kính. Xem Hình 3.

CHÚ DẪN:

1  Khe hở

2  Lớp kính

Hình 3 - Hệ thống đánh số cho hệ các lớp kính

...

...

...

trong đó nhiệt trở của lớp kính thứ i là:

và nhiệt trở của khoảng không thứ i (trong đó khoảng không đầu tiên là môi trường bên ngoài, khoảng không cuối cùng là môi trường bên trong và khoảng không ở giữa là các khoang kính) như sau (xem Hình 3):

Trong đó T_f,i và T_b,i lần lượt là nhiệt độ lớp bề mặt phía bên ngoài và bên trong của lớp kính thứ i.

Nhiệt độ môi trường [như xác định trong công thức (7)] là trung bình cộng của nhiệt độ không khí xung quanh và nhiệt độ bức xạ trung bình, T_rm, được xác định cho điều kiện biên môi trường bên ngoài và bên trong (xem điều kiện biên 8.4.1).

Nhiệt độ môi trường, T_n, là:

trong đó h_cv và h_r được xác định theo quy trình đưa ra trong Điều 8.

...

...

...

Để chuyển đổi các kết quả từ phân tích số hai chiều sang độ truyền nhiệt, cần phải ghi lại tốc độ truyền nhiệt từ môi trường bên trong tới bề mặt khung cửa và mép kính (trong trường hợp không có phần bức xạ năng lượng mặt trời). Giá trị độ truyền nhiệt tuyến tính, Ψ, và độ truyền nhiệt khung cửa được tính theo các công thức sau.

trong đó L^2D là hệ số truyền nhiệt hai chiều được xác định từ hệ thống cửa sổ thực tế.

trong đó

L_p^2D là hệ số truyền nhiệt hai chiều được xác định từ hệ thống khung cửa/tấm chèn;

U_p là độ truyền nhiệt của xốp chèn;

l_p là chiều dài mặt ngoài phía bên trong của xốp chèn (tối thiểu là 100mm);

l_f là chiều dài dự kiến phía bên trong của phần khung cửa;

...

...

...

Quy trình xác định chi tiết L^2D được đưa ra trong ISO 10211-1.

4.1.4  Phương pháp thay thế (xem Hình 2)

Phương pháp thay thế để tính độ truyền nhiệt của khung cửa, U_fr. Khi sử dụng phương pháp nảy, thì không cần xác định độ truyền nhiệt tuyến tính, Ψ. Thay vào đó, diện tích phần kính, A_gv, được chia thành diện tích phần tâm kính, A_c, cộng với diện tích phần mép kính, A_e, và độ truyền nhiệt bổ sung, U_eg được sử dụng để đặc trưng cho khu vực mép kính. Nếu có thanh chia thì tính toán diện tích thanh chia, A_div và độ truyền nhiệt của thanh chia, U_div, cũng như diện tích mép thanh chia, A_de và độ truyền nhiệt của mép thanh chia, U_de. Sử dụng công thức sau để tính toán độ truyền nhiệt tổng:

trong đó U_fr, và U_eg có thể được xác định theo công thức sau:

trong đó l_f là chiều dài dự kiến của phần khung cửa và I_eg là chiều dài của phần mép kính và bằng 63,5 mm. Những chiều dài này được đo ở mặt trong. Các đại lượng Φ_fr và Φ_eg lần lượt là lưu lượng dòng nhiệt qua phần khung cửa và mép kính (mặt bên trong), bao gồm cả ảnh hưởng của kính và miếng đệm, cả hai đều được biểu thị theo chiều dài của khung hoặc mép kính. Các tính toán được thực hiện cho mỗi sự kết hợp giữa khung và kính với các miếng đệm khác nhau.

Các tổng trong công thức (10) được sử dụng để tính cho các phần khác nhau của một loại thành phần cụ thể; ví dụ như một vài giá trị A_f được sử dụng để tính tổng các giá trị đóng góp khác nhau của U_fr tương ứng với phần bệ cửa sổ, thanh ngang đỉnh khung cửa, và thanh đứng hai bên.

Cần lưu ý rằng hai phương pháp khác nhau có những định nghĩa khác nhau về độ truyền nhiệt của khung cửa, biểu thị là U_f và U_fr. Sự khác biệt chính là U_fr bao gồm cả độ trao đổi nhiệt tạo ra bởi việc bịt kín mép, trong khi U_f thì không có. Việc so sánh tính chất của khung cửa cho hai sản phẩm khác nhau chỉ có ý nghĩa nếu sử dụng cùng quy trình tính toán.

...

...

...

4.2  Tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời

4.2.1  Qui định chung

Tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời của toàn bộ sản phẩm cửa sổ là:

trong đó t_g và t_f ( lần lượt là tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời qua phần nhìn xuyên và phần khung cửa. Các tổng trong công thức trên có cùng một lý do xuất hiện trong công thức (1) và sẽ được áp dụng theo cách tương tự để tính cho các phần khác nhau đối với mỗi thành phần cụ thể.

CHÚ THÍCH: Công thức (13) giả định rằng năng lượng mặt trời truyền qua mép kính là tương tự như vùng tâm kính.

4.2.2  Tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời phần nhìn xuyên

Tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời có thể được xác định cho các điều kiện như có độ chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong/bên ngoài và mức độ bức xạ mặt trời chiếu tới bất kỳ. Điều này được xác định bằng cách tính toán sự chênh lệch lưu lượng dòng nhiệt thực đi vào môi trường bên trong giữa điều kiện có và không có bức xạ mặt trời chiếu tới.

...

...

...

q_int là cường độ dòng nhiệt thực qua hệ thống cửa sổ hoặc cửa đi vào môi trường bên trong ở các điều kiện quy định, đơn vị tính bằng W/m^2;

q_int (I_s = 0) là cường độ dòng nhiệt thực qua hệ thống cửa sổ hoặc cửa đi vào môi trường bên trong ở các điều kiện quy định, trong điều kiện không có bức xạ mặt trời chiếu tới, đơn vị tính bằng W/m^2;

Các ký hiệu khác tương tự như đối với U, xem trong công thức (3).

Cường độ dòng nhiệt thực, q_int và (I_s = 0) được tính trong 5.3.1 [công thức (27), cho chỉ số i = int].

Đối với một hệ kết cấu kính kết hợp cùng với kết cấu che nắng, phải áp dụng sự điều chỉnh công thức của Điều 5.2 như nêu trong Điều 7.2.

4.2.3  Tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời qua khung cửa

Tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời qua khung cửa có thể được xác định bằng cách sử dụng công thức gần đúng sau:

trong đó A_s là diện tích mặt khả triển.

...

...

...

Nếu sử dụng phương pháp thay thế để tính U_t, thì cần sử dụng U_fr thay vì U_f trong công thức (15).

Việc tính toán hai chiều hoặc ba chiều chi tiết, bao gồm cả các ảnh hưởng của điều kiện ngoài bình thường của bức xạ mặt trời, che chắn, phản xạ bức xạ mặt trời và truyền bức xạ mặt trời tới bề mặt bên trong khung cửa, có thể đươc thực hiện một cách tương tự như công thức (14) và tùy thuộc vào điều kiện biên được đưa ra trong 8.6.

4.3  Hệ số truyền sáng

Hệ số truyền sáng của toàn bộ sản phẩm cửa sổ là:

5  Tính chất vùng nhìn xuyên

5.1  Tính chất quang học của lớp kính

5.1.1  Qui định chung

Trong trường hợp cửa chỉ có kính, các tính chất quang học được xác định theo TCVN 7737 (ISO 9050). Điều 7 có đưa ra những bổ sung cần thiết đối với mô hình cửa sổ được thông khí.

...

...

...

Các tính chất quang học bức xạ mặt trời cho lớp kính thử i cần xác định là: a) hệ số phản xạ đơn sắc mặt trước (bên ngoài), r_ft, _i(λ_w); b) hệ số phản xạ đơn sắc mặt sau (bên trong), r_{b, i}( λ_w); và c) hệ số truyền quang phổ t_i (λ_w). Xem hình 4.

CHÚ THÍCH: Xem thêm thông tin về r_ft,i(λ_w),r_b,i(λ_w) và t_i(λ_w) trong thư mục tài liệu tham khảo [2].

CHÚ DẪN:

1 Mặt ngoài nhà

2 Lớp kính thứ i

3 Mặt trong nhà

Hình 4 - Hệ số truyền quang phổ ngoài nhà và trong nhà của lớp kính

Các dữ liệu quang học bức xạ mặt trời được xác định theo TCVN 7737 (ISO 9050). Các giá trị trung gian của r_ft,i(λ_w), r_b,i(λ_w) và t_i(λ_w) được xác định bằng cách nội suy tuyến tính.

...

...

...

Các tính chất quang học bức xạ sóng dài cho lớp kính thứ i cần xác định là: a) hệ số bức xạ không gian bán cầu mặt trước (phía bên ngoài), ε_ft,i; b) hệ số bức xạ không gian bán cầu mặt sau (phía bên trong), ε_b,i; và c) hệ số truyền bức xạ không gian bán cầu, t_i. Các tính chất quang học tổng thể này áp dụng cho bước sóng từ 5 µm đến 50 µm.

Các dữ liệu phản xạ bức xạ sóng dài được xác định theo EN 12898. Các giá trị bức xạ thông thường xác định theo quy trình này sẽ chuyển đổi thành độ bức xạ không gian bán cầu bằng cách sử dụng quy trình được mô tả trong thư mục tài liệu tham khảo [3] hoặc EN 12898. Cần thống nhất cách chuyển đổi dữ liệu quang phổ đo được sang tính chất quang học bức xạ sóng dải tổng thể, ε_b,i, ε_ft,i và t_i thực hiện theo trong thư mục tài liệu tham khảo [3] hay EN 12898.

Một số cửa sổ với cấu trúc có lớp màng chất dẻo mỏng được dán hoặc kéo căng giữa các tấm kính để thành hệ kính ba hoặc bốn lớp. Các lớp này được phủ một lớp màng phủ phát xạ nhiệt thấp thường chắn vùng bức xạ vùng hồng ngoại, vì vậy mà t_i = 0 và độ bức xạ không gian bán cầu có thể được tính toán như trong thư mục tài liệu tham khảo [3]. Những màng chất dẻo bán trong suốt như polyethylene terephthalate (PET), thì cần đo cả độ phản xạ và độ truyền quang phổ. Sử dụng mô hình khối, thì các thông số quang học của vật liệu có thể được tính toán và sử dụng để đưa ra các tính chất không gian bán cầu.

CHÚ THÍCH: Xem thêm thông tin trong thư mục tài liệu tham khảo [4].

5.2  Tính chất quang học hệ kính

5.2.1  Lượng quang phổ

Đường đi của bức xạ mặt trời chiếu vào trong các lớp khác nhau của hệ kính sẽ được mô hình hóa theo phương pháp được mô tả trong TCVN 7737 (ISO 9050) hoặc một phương pháp chính xác bất kỳ nào khác.

CHÚ THÍCH: Tùy thuộc vào những thay đổi trong TCVN 7737 (ISO 9050) khi soát xét, những bổ sung cụ thể có thể được thêm vào tiêu chuẩn này gồm những ảnh hưởng của các sản phẩm (kết cấu che nắng, các tấm khuếch tán, vv) đến tính chất quang học mà không được đề cập đầy đủ trong TCVN 7737 (ISO 9050).

...

...

...

1 Lớp kính

Hình 5 - Sự hấp thụ của lớp kính thứ i và hệ số truyền bức xạ đơn sắc

Hình 5 cho thấy một cửa sổ với n lớp kính cùng với khoảng không bên ngoài (i = 0) và khoảng không bên trong (i = n + 1) có thể được coi là hệ n + 2 yếu tố. cần xác định những phần bức xạ năng lượng mặt trời (tại bước sóng nhất định) bị hấp thụ ở mỗi lớp mặt dựng kính. Lượng hấp thụ này tại mỗi lớp kính thứ i được ký hiệu là α_i(λ_w). Tương tự như vậy, cần xác định hệ số truyền bức xạ đơn sắc của hệ kính t_s(λ_w).

Các lượng, α_i(λ_w) và t_s(λ_w) sẽ được tính theo TCVN 7737 (ISO 9050) khi thiết lập hệ số phản xạ của khoảng không được điều hòa về không, có thể chấp nhận bất kỳ phương pháp nào khác để đưa ra lời giải chính xác.

CHÚ THÍCH: Các giải pháp kỹ thuật được mô tả trong thư mục tài liệu tham khảo [6] và được tóm tắt trong Phụ lục A.

5.2.2  Quang phổ mặt trời

Cần có độ phân bố phổ bức xạ mặt trời, E(λ_w), để tính toán các tính chất quang học tổng thể và dòng năng lượng tổng thể khác nhau. Các giá trị E(λ_w) được báo cáo tại giá trị N_sl của λ_w (ký hiệu tương ứng là E(λ_w) và λ_wj). Các giá trị trung gian của E(λ_w) được xác định bằng cách nội suy tuyến tính theo bảng giá trị.

5.2.3  Lượng hấp thụ bức xạ mặt trời

Cường độ hấp thụ bức xạ mặt trời toàn phần tại lớp kính thứ i, S_i, xác định bởi một tích phân số trên toàn bộ quang phổ mặt trời theo công thức (16), (17) và (18).

...

...

...

Trong đó A_i là phần năng lượng mặt trời hấp thụ bởi lớp kính thứ i, và α_i(λ_wj/j+1) là giá trị α_i đại diện cho dải bước sóng từ λ_wj tới λ_wj+1 và được tính như sau:

và

Giá trị E_s(λ_wj) được nêu trong ISO 9845-1.

5.2.4  Hệ số truyền bức xạ mặt trời

Hệ số truyền bức xạ mặt trời của hệ kính là:

trong đó E_s(λ_wj/j+1) được tính theo công thức (21) và

...

...

...

5.2.5  Hệ số truyền sáng

Hệ số truyền sáng, t_vs, được tính bằng cách sử dụng hàm số biểu diễn độ nhạy sáng của mắt, R(λ_w). Lập bảng R(λ_w) cho các giá trị N_vs của λ_w. t_vs được cho bởi:

trong đó

Các giá trị E_vs(λ_w) được nêu trong ISO/CIE 10526.

và t_sl(λ_wj/j+1) được tính theo công thức (23)

5.3  Độ truyền nhiệt của vùng nhìn xuyên

5.3.1  Cân bằng năng lượng trong lớp kính

...

...

...

Hình 6 chỉ ra lớp kính thứ i trong một dãy nhiều lớp lớp đặt nghiêng. Các giá trị trong bốn biến được yêu cầu tại mỗi lớp kính, đó là nhiệt độ của lớp bề mặt phía bên ngoài và phía bên trong, T_ft,i và T_b,i, cùng với nhiệt bức xạ từ lớp bề mặt phía trước và phía sau (ví dụ như độ phát xạ), J_ft,i, và J_b,i. Với mối quan hệ của các biến này theo q_i là:

CHÚ DẪN:

1 Lớp kính

2 Vùng kiểm soát

3 Góc nghiêng

Hình 6 - Cân bằng năng lượng trong lớp kính thứ i

Giải phương trình này bằng cách áp dụng bốn phương trình sau đối với mỗi lớp kính:

...

...

...

Kết quả của quá trình phân tích là thông số nhiệt độ qua mỗi lớp kính.

trong đó z là khoảng cách từ bề mặt phía trong của lớp kính với phía bên ngoài hướng theo chiều dương.

Phương trình (28) mô tả cân bằng năng lượng đặt tại bề mặt của lớp kính thứ i. Công thức (29) và (30) xác định độ bức xạ tại lớp kính thứ i, với r_ft,i =1 - t_i - ε_ft,i và r_b,i=1 - t_i - ε_b,i

Nhiệt độ chênh lệch trên lớp kính thứ i được cho bởi công thức (31). Với giả định rằng bức xạ mặt trời được hấp thụ đồng đều trên toàn bộ chiều dày hệ kính.

CHÚ THÍCH  Các chi tiết liên quan đến công thức từ (27) đến công thức (32) được nêu trong thư mục tài liệu tham khảo [5] và [35].

5.3.2  Sự ảnh hưởng của môi trường

Xác định ảnh hưởng của các điều kiện biên môi trường đặt lên cửa sổ. Nhiệt độ bên trong và bên ngoài, T_ft,n+1 và T_b,0 là:

T_ft,n+1 = T_ai,int                                                                                                            (33)

...

...

...

Ảnh hưởng của bức xạ bước sóng dài tại bề mặt lớp kính bên trong và bên ngoài được tính bằng cách thiết lập

J_ft,n+1 = E_gv,int                                                                                                            (35)

J_b,0 = E_gv,ex                                                                                                               (36)

trong đó E_gv,int và E_gv,ex được nêu tương ứng trong công thức (159) và (151) của Điều 8.

Ảnh hưởng của trao đổi nhiệt đối lưu tại các bề mặt lớp kính được tính bằng cách thiết lập

h_cv,n+1 = h_cv,int                                                                                                          (37)

h_cv,1 = h_cv,ex                                                                                                             (38)

5.3.3  Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu - khoang kính

5.3.3.1  Qui định chung

...

...

...

trong đó d_gv,1 là chiều dày của lớp khí điền đầy thứ i (hoặc khoảng không giữa các tấm), và λ_gv,i là độ dẫn nhiệt của khi điền đầy. Số N_ui được tính tương quan trên cơ sở các đo đạc thực nghiệm về độ trao đổi nhiệt qua lớp khi đặt nghiêng, số N_ui là hàm số của số Rayleigh, Ra_i, tỷ lệ mặt cắt, A_gv,i, và độ nghiêng của khoang kính, γ.

Cần lưu ý rằng các tấm có thể bị cong võng đối với các khoang có tỷ lệ mặt cắt cao. Độ võng này có thể làm tăng hoặc giảm chiều rộng trung bình của khoang, d. Sự cong võng này có thể do những thay đổi về nhiệt độ trung bình trong khoang, sự thay đổi về độ ẩm trong khoang, sự hấp thụ nitơ của các chất hút ẩm hoặc sự thay đổi về khí áp (do việc lên cao và/hoặc thay đổi thời tiết) từ các điều kiện trong quá trình lắp đặt.

CHÚ THÍCH: Tham khảo tài liệu [6] về các tác dộng của độ vông tấm thủy tinh và phương pháp ước lượng sự thay đổi độ truyền nhiệt do sự cong võng gây ra.

Số Rayleigh có thể được thể hiện như sau (bỏ qua kí tự dưới “i” và “gv” cho thuận tiện):

Coi khí điền đầy như một loại khí lý tưởng, hệ số giãn nở nhiệt của khí điền đầy, β, là:

trong đó T_m là nhiệt độ trung bình của khí điền đầy tính theo Kelvin.

...

...

...

trong đó H là khoảng cách giữa phần đỉnh và đáy của khoang khí điền đầy mà thường được coi như chiều cao vùng nhìn xuyên của cửa sổ.

Mối tương quan để định lượng hệ số trao đổi nhiệt đối lưu qua khoang kính được trình bày từ 5.3.3 2 đến 5.3.3.6. Mỗi một điều nhỏ gắn liền với một giá trị, hay một khoảng góc nghiêng, γ, cụ thể.

Việc phân loại này (là hàm của γ) dựa trên giả định rằng các khoang được làm nóng từ bên trong (nghĩa là, T_ft,i > T_b,i-1). Nếu trường hợp ngược lại (T_ft,i < T_b,i-1) thì cần tìm mối tương quan phù hợp trên cơ sở góc nghiêng bù, 180° - γ, thay vì γ và sau đó thế 180° - γ cho γ khi thực hiện tính toán.

γ = 0 là kính đặt nằm ngang, dòng nhiệt đi lên

γ = 90 là kính đặt thẳng đứng, dòng nhiệt đi lên

γ = 180 là kính đặt nằm ngang, dòng nhiệt đi xuống

5.3.3.2  Khoang đặt nghiêng một góc 0 ≤ γ < 60°

...

...

...

trong đó

CHÚ THÍCH: Xem chi tiết trong thư mục tài liệu tham khảo [7].

5.3.3.3  Khoang đặt nghiêng một góc γ = 60°

Nu = (Nu₁,Nu₂)_max                                                                                                            (45)

Trong đó

5.3.3.4  Khoang đặt nghiêng một góc 60° < γ < 90°

Các lớp đặt nghiêng một góc trong khoảng 60° tới 90°, sử dụng đường nội suy từ kết quả trong công thức (45) và (49). Các công thức này có giá trị trong khoảng sau:

...

...

...

CHÚ THÍCH: Xem chi tiết trong thư mục tài liệu tham khảo [8].

5.3.3.5  Khoang đặt thẳng đứng

CHÚ THÍCH: Xem chi tiết trong thư mục tài liệu tham khảo [9].

5.3.3.6  Khoang đặt nghiêng một góc 90^o <γ ≤ 180^o

Lớp khí được chứa trong mặt đối diện hướng xuống của cửa sổ được mô phỏng bằng cách sử dụng công thức sau:

Nu = 1 + (Nu_v - 1)sinγ                                                                                    (54)

Nu_v là số Nusselt của khoang thẳng đứng đưa ra trong công thức (49).

CHÚ THÍCH: Xem chi tiết trong thư mục tài liệu tham khảo [10].

...

...

...

Khối lượng riêng của khí điền đầy trong cửa sổ được tính toán bằng cách sử dụng định luật khí lý tưởng.

P = 101300 Pa và T_m = 293K

Nhiệt dung riêng đẳng áp, C_p, độ nhớt, µ, và hệ số dẫn nhiệt, λ, được xác định bằng cách sử dụng hàm tuyến tính theo nhiệt độ, ví dụ, độ nhớt có thể được thể hiện như sau:

µ = a + bT_m                                                                                                      (56)

Các giá trị của hệ số a và b thích hợp để tính c_p, µ và λ cho các loại khí điền đầy được đưa ra trong Phụ lục B.

5.3.4  Các đặc tính của hỗn hợp khí điền đầy

5.3.4.1  Qui định chung

Khối lượng riêng, hệ số dẫn nhiệt, độ nhớt và nhiệt dung riêng của hỗn hợp khi có thể được tính bằng hãm của các tính chất hợp phần tương ứng.

...

...

...

5.3.4.2  Khối lượng phân tử

trong đó m_i là phần mol của thành phần khí i, trong hỗn hợp khí.

5.3.4.3  Khối lượng riêng

5.3.4.4  Nhiệt dung riêng

trong đó

...

...

...

5.3.4.5  Độ nhớt

trong đó

5.3.4.6  Độ dẫn nhiệt

λ_mix = λ'_mix + λ"_mix                                                                                              (64)

trong đó

λ' là độ dẫn nhiệt đơn nguyên tử;

...

...

...

và

trong đó ɸ_i,j cũng có thể được viết như sau:

Để xác định λ_mix sử dụng các bước sau:

a) Tính λ'₁

b) Tính λ"

...

...

...

λ₁ là độ dẫn nhiệt của thành phần khí điền đầy i (xem Phụ lục B)

c) Sử dụng λ'_i để tính λ'_mix

d) Sử dụng λ"_i để tính λ"_mix

e) λ_mix = λ'_mix+ λ"_mix                                                                                            (71)

6  Ảnh hưởng của khung cửa

6.1  Độ truyền nhiệt của phần khung cửa và độ truyền nhiệt tuyến tính

Phần khung cửa của hệ thống cửa sổ bao gồm vùng chắn sáng có hoặc không có khoang chứa khí. Khung cửa có thể được làm từ nhiều loại vật liệu, nhưng hầu hết thường là vật liệu gỗ, nhựa vinyl, nhôm và loại kết hợp (ví dụ, vinyl phủ gỗ).

Độ truyền nhiệt của phần khung cửa và độ truyền nhiệt tuyến tính, Ψ phải được xác định bằng mô hình số hóa hai chiều. Việc phân tích hai chiều sẽ cung cấp tốc độ truyền nhiệt qua mỗi phần khung cửa cụ thể. Thông tin chi tiết về phép phân tích số hóa hai chiều được cung cấp từ 6.2 tới 6.6 (Xem thêm ISO 10077-2).

6.2  Phương trình cơ bản để tính toán độ truyền nhiệt

...

...

...

Trong đó q'''_sc đại diện cho nhiệt sinh bên trong hệ, tính bằng W/m^2.

Cường độ dòng nhiệt, q, được bảo toàn trên bất kỳ bề mặt vật liệu nào tiếp xúc với nhau và được tính theo công thức sau:

trong đó e_x và e_y là thành phần các véc tơ pháp tuyến của bề mặt.

Tại đường biên, cường độ dòng nhiệt, q, tính bằng:

q = q_cv + q_r + q_sc (q_sk)                                                                                         (74)

trong đó q_cv là cường độ dòng nhiệt ứng với phần nhiệt đối lưu, và q_r là ứng với phần nhiệt bức xạ, được xác định theo 8.3 và 8.4. Lượng q_sc (q_sk) là cường độ dòng nhiệt tại biên (nguồn hoặc bồn nhiệt)

6.3  Biểu diễn hình học và chia lưới

...

...

...

Thực hiện biểu diễn hoặc mô hình hóa hai chiều mỗi phần gồm khung cửa, khung kính và mép kính. Các kích thước của tất cả các phần sẽ có giá trị danh nghĩa được đưa ra trong bản vẽ sản phẩm cửa sổ thực tế của nhà sản xuất. Những bán kính nhỏ và những thay đổi nhỏ về độ dày vật liệu do dung sai sản xuất hoặc những yêu cầu về gia cố/gá lắp có thể bỏ qua.

Phần cứng gia cường hoặc vận hành có bản chất liên tục, đinh vít hoặc bu lông lắp ráp từ mặt phía trong tới mặt bên ngoài hoặc cầu co giãn nhiệt, bao gồm cả cầu khử co giãn nhiệt không hoàn toàn, đều được đưa vào mô hình. Những thành phần cầu nhiệt có thể được mô hình với công cụ tính toán ba chiều nếu có, không thì sẽ được mô hình bằng cách sử dụng quy trình nêu dưới đây:

CHÚ THÍCH: Xem chi tiết trong thư mục tài liệu tham khảo [34].

Tính độ dẫn nhiệt hiệu dụng của các phần tử trong cầu nhiệt (ví dụ, bu lông, ốc vít, vv)

trong đó

F_br = slw

s là kích thước của phần tử trong cầu nhiệt (ví dụ, kích thước của một đầu bu-lông);

w là khoảng cách giữa các phần tử cầu nhiệt;

...

...

...

λ_o là độ dẫn nhiệt của mặt cắt ngang không có cầu nhiệt.

Khi áp dụng cách tính trên, sử dụng các điều kiện sau đây:

a) Nếu F_br≤ 1%, bỏ qua cầu nhiệt;

b) Nếu 1% < F_br ≤ 5%, mô hình sử dụng các phương pháp nêu trên với điều kiện λ_br > 10 λ_o;

c) Nếu F_br > 5%, mô hình luôn luôn sử dụng phương pháp nêu trên.

Các thành phần trong kết cấu cửa sổ, bị nén ép hoặc biến dạng so với hình dạng ban đầu khi lắp đặt vào cửa sổ (ví dụ dải bịt kín) sẽ được mô hình ở trạng thái bị nén ép hoặc biến dạng. Các điều chỉnh kích thước chỉ được phép nếu chúng không làm ảnh hưởng đáng kể đến các tính toán (xem ISO 10211-1).

Những đoạn mặt cắt ngang thực tế được tạo thành từ các bề mặt thẳng đứng và nằm ngang phải đại diện bởi các đoạn thẳng tương tự và giữ nguyên độ dày danh nghĩa, vị trí tương đối giữa các đoạn.

Các đường nghiêng được đại diện bởi a) các đường nghiêng tương tự và giữ nguyên độ dày danh nghĩa, vị trí tương đối giữa các đoạn hoặc b) một loạt các đường nằm ngang, dọc, đáp ứng các tiêu chí từ 1 tới 4 nêu bên dưới. Còn các đường cong sẽ được đại diện bởi a) các đường cong tương tự và giữ nguyên độ dày danh nghĩa, vị trí tương đối giữa các đoạn hoặc b) một dãy các đường nằm ngang dọc, và nghiêng hoặc một dãy các đường ngang và dọc đáp ứng các tiêu chí từ 1 tới 4 nêu bên dưới (xem hình 7).

...

...

...

CHÚ DẪN: 1 - Thực tế ; 2 - Ưu tiên ; 3 - Có thể chấp nhận

Hình 7 - Ví dụ về các xấp xỉ có thể của mặt cắt ngang thực tế

1) Chiều dày đặc trưng (d) bằng chiều dày trung bình.

2) Tất cả các điểm trên đường biểu diễn trong phạm vi 5 mm so với đường thẳng/đường cong thực tế. Khoảng cách trung bình (cho tất cả các điểm) giữa đường biểu diễn và các đường thẳng/đường cong thực tế nhỏ hơn 2,5 mm.

3) Đối với vật liệu dẫn nhiệt (vật liệu có hệ số dẫn nhiệt lớn hơn hoặc bằng 10 lần so với bất kỳ vật liệu xung quanh), chiều dài đường sẽ được duy trì trong khoảng 5%. Nếu điều kiện này không được đáp ứng, thì kết quả chiều dày lưới nhân với hệ số dẫn nhiệt sẽ được thay thế bởi chiều dày lưới nhân với hệ số dẫn nhiệt và nhân thêm với (cos γ + sin γ), trong đó γ là góc nghiêng của lưới. Thu được kết quả tương tự khi γ được đo theo chiều dọc hoặc chiều ngang tham chiếu.

4) Khi vật liệu đặt nghiêng được biểu diễn bởi một dãy các hình chữ nhật, thì chiều dài tiếp xúc giữa các hình chữ nhật hoặc các đa giác liền kề (l) bằng với chiều dày thực tế trung bình (d).

Một số cửa sổ sử dụng mép cửa được gắn bằng đinh để giúp cửa sổ nằm chắc chắn trong khoảng mở thô. Nếu những mép này dự kiến được che bởi lớp phủ bên ngoài (ví dụ, lớp ván bọc ngoài hoặc lớp gạch), thì các phần mép kéo ra phía ngoài khoảng mở thô sẽ được bỏ qua.

Trong hầu hết các trường hợp, các đường biên phía trong và phía ngoài phải theo dạng prôfin của khung cửa. Trong trường hợp bên trong và bên ngoài có các khoang mở trên prôfin khung cửa (khoang và rãnh thông khí) phải tuân thủ các quy trình được mô tả trong 6.7.

6.3.2  Chia lưới

...

...

...

a) Làm mịn liên tiếp: Giải phương trình truyền nhiệt cơ bản để đưa ra độ truyền nhiệt cho một phương án chia lưới. Lưới được làm mịn hơn cho đồng đều hoặc trong các vùng có dòng nhiệt hai chiều cao và xác định độ truyền nhiệt mới. Thực hiện ngoại suy độ truyền nhiệt với số nút vô hạn. Lưới đủ độ mịn khi độ truyền nhiệt tính toán nằm trong giới hạn 1% của độ truyền nhiệt ngoại suy.

CHÚ THÍCH: Yêu cầu này nghiêm ngặt hơn so với quy định trong ISO 10211-1, với yêu cầu số lượng phân chia được tăng gấp đôi cho đến khi sự thay đổi dòng nhiệt qua đối tượng được giảm đến dung sai quy định. Các tiêu chí nghiêm ngặt quy định ở trên, là có thể thực hiện được bởi sự gia tăng tốc độ máy tính. Phương pháp phần tử hữu hạn và thể tích hữu hạn, với mắt lưới phi cấu trúc (không phải hình chữ nhật), cũng có thể đáp ứng tiêu chí nghiêm ngặt hơn bằng cách sử dụng phương pháp ước lượng lỗi như được đưa ra trong ý b) dưới đây.

b) Áp dụng định mức lỗi năng lượng [13, 14] để tính toán hệ số truyền nhiệt khung/mép cửa trong phạm vi 1 % độ truyền nhiệt được xác định trong trường hợp lưới lý tưởng.

c) Bất kỳ phương pháp tiếp cận nào khác trong các trong thư mục tài liệu tham khảo đều có thể áp dụng để tính toán độ truyền nhiệt khung/mép cửa trong phạm vi 1% độ truyền nhiệt được xác định trong trường hợp lưới lý tưởng.

6.4  Các vật liệu rắn

Các giá trị độ dẫn nhiệt thường được lấy từ các tiêu chuẩn quốc gia. Trường hợp này không phải là những giá trị được liệt kê trong ISO 10077-2, nhưng có thể được sử dụng khi vật liệu đó trực tiếp tham gia trong cấu trúc cửa sổ. Nếu không sử dụng các nguồn này, giá trị độ dẫn nhiệt phải được xác định theo ISO 8302 (thiết bị dĩa nóng bảo vệ) hoặc ISO 8301 (đo lưu lượng nhiệt) tại nhiệt độ trung bình phù hợp với các tiêu chuẩn quốc gia. Giả định rằng tất cả các giá trị hệ số dẫn nhiệt vật liệu là không đổi theo nhiệt độ.

Các giá trị độ bức xạ bề mặt của vật liệu khung cửa thường được lấy từ tiêu chuẩn quốc gia. Nếu không có, lấy các giá trị độ bức xạ bề mặt xác định theo ISO 10077-2, nhưng chỉ có thể sử dụng khi vật liệu đó trực tiếp tham gia trong cấu trúc cửa sổ.

6.5  Độ dẫn nhiệt hiệu dụng - Khoang kính

Khoang kính sẽ được coi như chứa một vật rắn chắn sáng có độ dẫn nhiệt hiệu dụng. Độ dẫn nhiệt hiệu dụng của khoang được tính bằng cách sử dụng kết quả phân tích vùng nhìn xuyên. Tại khoang i:

...

...

...

6.6  Độ dẫn nhiệt hiệu dụng - Khoang khung cửa không thông khí

6.6.1  Qui định chung

Khoang khung cửa sẽ được coi như chứa một vật rắn chắn sáng có độ dẫn nhiệt hiệu dụng. Độ dẫn nhiệt hiệu dụng cho cả phần nhiệt bức xạ và đối lưu được xác định như sau.

λ_eff = (h_cv + h_r)x d                                                                                              (77)

trong đó

λ_eff là độ dẫn nhiệt hiệu dụng;

h_cv là hệ số trao đổi nhiệt đối lưu;

h_r là hệ số truyền nhiệt bức xạ (h_r = 0 trong trường hợp sử dụng quy trình bức xạ cụ thể);

d là chiều dày hoặc chiều rộng của khoang khi theo hướng dòng nhiệt.

...

...

...

Xem xét ba trường hợp khác nhau, tùy thuộc vào dòng nhiệt đi lên, đi xuống, hay nằm ngang.

6.6.2  Dòng nhiệt đi xuống

Nu = 1,0                                                                                                              (79)

Xem hình 8

CHÚ DẪN:

1. q = 0

2. T_ch

...

...

...

Hình 8 - Minh họa khoang khung cửa hình chữ nhật dòng nhiệt hướng xuống dưới

6.6.3  Dòng nhiệt đi lên

Trạng thái này không ổn định và sẽ có số Nusselt phụ thuộc vào tỷ lệ mặt cắt là tỷ lệ giữa chiều cao và chiều rộng, L_v/L_h, trong đó L_v và L_h là các kích thước khoang lớn nhất theo chiều dọc và chiều ngang, xem hình 9.

CHÚ DẪN

1. q = 0

2. T_cc

3. T_ch

Hình 9 - Minh họa khoang khung cửa hình chữ nhật dòng nhiệt hướng lên trên

...

...

...

Nu = 1,0                                                                                                     (80)

b) với  số Nusselt được tính theo công thức sau

trong đó

Ra_cr là số Rayleigh tới hạn, được xác định bằng hồi quy bình phương nhỏ nhất của bảng giá trị.

CHÚ THÍCH: Thông tin chi tiết tham khảo tài liệu [15].

Ra là số Rayleigh của khoang khí:

...

...

...

c) với  số Nusselt là:

CHÚ THÍCH: Thông tin chi tiết tham khảo tài liệu [7].

6.6.4  Dòng nhiệt nằm ngang

Xem hình 10.

CHÚ DẪN:

1. q = 0

2. T_cc hoặc T_ch

...

...

...

Hình 10 - Minh họa khoang khung cửa hình chữ nhật dòng nhiệt hướng nằm ngang

a) với  số Nusselt là:

CHÚ THÍCH: Thông tin chi tiết tham khảo tài liệu [15].

trong đó Ra là số Rayleigh và được xác định bằng:

b) với  có mối tương quan là giá trị lớn nhất của Nu = (Nu₁,Nu₂,Nu₃)_max được xác định như sau:

CHÚ THÍCH: Thông tin chi tiết tham khảo tài liệu [9].

...

...

...

Đối với phần thanh đứng khung cửa, khoang khung cửa được định hướng theo chiều dọc và do đó chiều cao của khoang nằm trong phương pháp tuyến với mặt phẳng của mặt cắt ngang. Đối với những khoang này, giả định rằng dòng nhiệt luôn nằm theo phương nằm ngang với L_v/L_h > 5, và vì vậy sử dụng mối tương quan đưa ra trong công thức (90) đến (92) của 6.6.4 ý b).

Nhiệt độ T_ch và T_cc không biết trước, vì vậy cần phải ước tính chúng. Từ những nghiên cứu thực nghiệm, khuyến cáo áp dụng T_ch = 10°C và T_cc = 0°C. Tuy nhiên, sau khi mô phỏng được thực hiện, cần phải cập nhật những nhiệt độ này từ các kết quả lần chạy trước. Quy trình này sẽ được lặp đi lặp lại cho đến khi giá trị T_ch và T_cc từ hai lần chạy liên tục nằm trong khoảng 1°C. Ngoài ra, điều quan trọng là phải kiểm tra hướng dòng nhiệt sau lần chạy đầu, bởi vì nếu hướng của khối dòng nhiệt là khác với ban đầu, cần phải thay lại cho các lần chạy tiếp theo.

Hình 11 - Minh họa cách xử lý khoang khung cửa có hình dạng đặc biệt

CHÚ DẪN:

a Mặt thẳng đứng bên trái

b Mặt nằm ngang phía đáy

c Mặt thẳng đứng bên phải

...

...

...

1 Hướng pháp tuyến với bề mặt

Hình 12 - Minh họa lựa chọn hướng của khoang khung cửa; đường nét đứt chỉ hướng pháp tuyến với bề mặt với góc cắt 45°, 135°, 225° và 315°

Đối với khoang khung cửa có hình dạng không đồng đều, không thông khí, thì thông số hình học sẽ được chuyển đổi thành khoang hình chữ nhật tương đương phù hợp với các quy trình nêu trong ISO 10077-2 (xem Hình 11). Đối với những khoang này, sử dụng các quy trình sau đây để xác định bề mặt khoang hình chữ nhật tương đương theo mặt thẳng đứng và nằm ngang (xem Hình 12).

Nếu khoảng cách ngắn nhất giữa hai bề mặt đối diện là nhỏ hơn 5 mm, thì khoang khung cửa phải tách ra ở phần thắt này. Tương tự với:

a) bất kỳ bề mặt nào mà có góc pháp tuyến nằm giữa 315° và 45° là bề mặt thẳng đứng bên trái;

b) bất kỳ bề mặt nào mà có góc pháp tuyến nằm giữa 45° và 135° là bề mặt ngang phía đáy;

c) bất kỳ bề mặt nào mà có góc pháp tuyến nằm giữa 135° và 225° là bề mặt thẳng đứng bên phải;

d) bất kỳ bề mặt nào mà có góc của pháp tuyến nằm giữa 225° và 315° là bề mặt ngang trên đỉnh.

Nhiệt độ của bề mặt thẳng đứng và nằm ngang tương đương, được tính bằng nhiệt độ trung bình của bề mặt theo sự phân loại được trình bày như trên. Hướng dòng nhiệt được xác định từ chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt thẳng đứng và nằm ngang của khoang tương đương. Sử dụng các quy tắc sau đây (xem Hình 13):

...

...

...

b) dòng nhiệt là thẳng đứng và hướng lên trên nếu giá trị tuyệt đối của chênh lệch nhiệt độ giữa các bề mặt khoang theo phương ngang lớn hơn giữa các bề mặt khoang theo phương thẳng đứng và chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt khoang theo phương ngang phía đỉnh và bề mặt khoang theo phương ngang phía đáy là âm;

c) dòng nhiệt là thẳng đứng và hướng xuống dưới nếu giá trị tuyệt đối của chênh lệch nhiệt độ giữa các bề mặt khoang theo phương ngang lớn hơn giữa các bề mặt khoang theo phương thẳng đứng và chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt khoang theo phương ngang phía đỉnh và bề mặt khoang theo phương ngang phía đáy là dương.

CHÚ DẪN:

1 nhiệt độ mặt đáy, T_bo

2 nhiệt độ mặt thẳng đứng bên trái, T_iv

3 nhiệt độ mặt đỉnh, T_tp

4 nhiệt độ mặt thẳng đứng bên phải, T_rv

...

...

...

6.6.5  Dòng nhiệt bức xạ

Hệ số truyền nhiệt bức xạ h, được tính bằng:

trong đó

Công thức trên giả định dòng nhiệt bức xạ theo phương ngang. Nếu phương dòng nhiệt thẳng đứng, thì sử dụng tỷ lệ nghịch đảo L_h/L_v (nghĩa là L_v/L_h).

CHÚ THÍCH: Thông tin chi tiết tham khảo tài liệu [16].

6.7  Khoang và rãnh được thông khí

6.7.1  Khoang và rãnh được thông khí ít với tiết diện nhỏ

...

...

...

Hình 14 - Ví dụ về khoang và rãnh khí được thông khí ít với tiết diện nhỏ

Rãnh với tiết diện nhỏ (xem hình 14) hay khoang kết nối với môi trường bên ngoài hoặc bên trong bởi khe lớn hơn 2 mm nhưng không quá 10 mm được coi là khoang được thông khí ít. Độ dẫn nhiệt tương đương với hai lần khoang không thông khí có cùng kích thước như trong 6.6. Đối với trường hợp các khe nhỏ hơn hoặc bằng 2 mm, thì coi như các khoang hoàn toàn kín như trong 6.6.

6.7.2  Rãnh và khoang được thông khí tốt có tiết diện lớn

Kích thước theo mm

Hình 15 - Ví dụ về khoang và rãnh được thông khí tốt

Trong trường hợp không như đề cập trong 6.6 và 6.7.1, đặc biệt là khi chiều rộng b của rãnh hoặc khe kết nối khoang với môi trường vượt quá 10 mm, thì giả định rằng toàn bộ bề mặt được tiếp xúc với môi trường. Do đó, hệ số truyền nhiệt bề mặt, h_inl và h_out, được tính theo Điều 8, tương ứng với mặt bên trong và bên ngoài.

Trong trường hợp khoang lớn nối với nhau bằng một khe đơn và chiều dài mặt cắt ngang vượt quá 5 lần chiều rộng của khoảng không (xem Hình 15), thì mô hình bức xạ chi tiết (xem 8.4.2) có thể thích hợp để xác định phần bức xạ của hệ số truyền nhiệt bề mặt.

...

...

...

7.1  Khái quát

7.1.1  Giới thiệu chung

Điều 7 đưa ra các công thức cần thiết để tính toán ảnh hưởng của kết cấu che nắng đến các tính chất nhiệt và quang học của hệ thống cửa sổ.

Phạm vi sử dụng được giới hạn cho các loại kết cấu che nắng mà có thể được coi gần đúng như là một lớp song song với các tấm cửa sổ.

Việc đưa các kết cầu che nắng vào mô hình hệ thống cửa sổ dẫn đến những sự thay đổi trong các công thức nhiệt và quang học chính. Nhằm không làm phức tạp các công thức đưa ra trong Điều 5, những thay đổi cần thiết trong các công thức này không được nêu trong Điều 5, mà được bổ sung trong Điều 7.

CHÚ THÍCH: Thông tin về các quy trình tính toán và kỹ thuật đo cho kết cấu che nắng có thể xem trong tài liệu [17-25]. Nhìn chung, các tài liệu tham khảo này đều liên quan đến các việc tính toán của tiêu chuẩn.

Những nội dung trong điều này dựa trên hầu hết các quy trình cập nhật, với phép tính xấp xỉ đơn giản hóa thì cần có các giới hạn thực tế liên quan đến mô hình, các kết quả chạy trên máy tính và các dữ liệu sản phẩm sẵn có.

Kết cấu che nắng có thể được chia thành hai loại cơ bản sau:

- loại kết cấu che nắng kiểu lớp, chẳng hạn như màn chắn, rèm và mành che nắng được đặt song song với cửa sổ, với bản chất tiếp xúc nhiệt-quang học;

...

...

...

7.1.2  Nguyên tắc tính toán

Sự trao đổi nhiệt-quang học của kết cấu che nắng kiểu lớp tương tự như các tấm cửa và màng phim. Trong vấn đề này, các kết cấu che nắng kiểu lớp có thể được quy định rõ trong mô hình như một lớp nằm giữa hai khe hở. Lớp này trao đổi nhiệt với các thành phần và/hoặc môi trường khác bằng dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt. Cũng bao gồm cả hấp thụ, phản xạ và truyền bức xạ mặt trời. Tuy nhiên, do cấu trúc dạng lỗ (kết cấu dệt lỗ, thanh mành), các kết cấu che nắng không chỉ truyền một phần bức xạ mặt trời, mà còn truyền cả bức xạ nhiệt (bước sóng dài). Các đặc tính này có ở một số loại màng mỏng kiểu treo. Hiện tượng này đã được đề cập trong các công thức bằng cách đưa truyền nhiệt bức xạ vào trong các công thức.

Các kết cấu che nắng cũng thường thấm khí, hoặc là do cấu trúc dạng lỗ hoặc do các khe hở trong chu vi kết cấu. Không khí có thể xuyên qua kết cấu che nắng và do đó di chuyển từ khe hở này đến khe hở khác hoặc từ môi trường vào khe hở phía sau kết cấu che nắng và ngược lại. Hiện tượng này không được đề cập trong các công thức ở các điều trước và do đó sẽ được đưa ra trong điều này.

Do kết cấu che nắng kiểu lớp được mô phỏng như lớp một chiều tương tự như một tấm cửa hoặc lớp phim, các đặc tính hai hoặc ba chiều sẽ chuyển sang số hóa một chiều. Đây là trường hợp đặc thù với các tính chất quang học, ví dụ như các tính chất quang học của kết cấu che nắng là một hàm của thông số hình học và vị trí của kết cấu che nắng trong tổ hợp. Để xem xét kết cấu che nắng loại thanh như rèm nâng, cần sử dụng các thông tin về các tính chất quang học của vật liệu làm thanh, cùng với các thông số hình học và vị trí của thanh để xác định tổng hệ số truyền, phản xạ và hấp thụ nhiệt của mỗi lớp.

7.2  Tính chất quang học

7.2.1  Giới thiệu chung

Đặc tính riêng của kết cấu che nắng so với lớp kính hoặc màng phim thông thường là năng lượng bức xạ mặt trời chiếu tới có thể bị thay đổi hướng trong khi truyền qua hoặc phản xạ trên lớp đó.

Để đánh giá các hiệu ứng nhiệt, phép xấp xỉ sau đây được coi là tương đối chính xác.

Chùm tia bức xạ truyền qua hoặc phản xạ bởi các kết cấu che nắng được chia thành hai thành phần:

...

...

...

- phần bị nhiễu.

Phần bị nhiễu gần như khuếch tán không đẳng hướng (phản xạ Lambert).

Bức xạ khuếch tán được lan truyền hoặc phản xạ bởi kết cấu che nắng được giả định vẫn là bức xạ khuếch tán.

Việc mô tả chính xác cách thức bức xạ mặt trời đi qua hệ thống sẽ cần yêu cầu tính toán ba chiều đầy đủ bằng cách sử dụng ma trận đầy đủ của độ truyền, hấp thụ và phản xạ phía trước và phía sau cho mỗi góc tới tại mỗi thành phần, cần phải tiến hành việc đánh giá sự phân bố không gian của ánh sáng ban ngày.

Do đó cần yêu cầu các thuộc tính năng lượng mặt trời của kết cấu che nắng hoặc độ truyền qua, cho mỗi chùm tia bức xạ, tại mỗi góc tới:

t_dir.dir(λ_wj) truyền trực tiếp tới trực tiếp;

t_dir,dif(λ_wj) truyền trực tiếp tới khuếch tán;

Đối với bức xạ khuếch tán:

t_dif,dif(λ_wj) truyền khuếch tán tới khuếch tán;

...

...

...

r_dir,dir(λ_wj) phản xạ trực tiếp tới trực tiếp;

r_dir,dif(λ_wj) phản xạ trực tiếp tới khuếch tán;

Đối với bức xạ khuếch tán, yêu cầu các đặc tính sau đây:

r_dif,dif(λ_wj) phản xạ khuếch tán tới khuếch tán, và đối với hệ số hấp thụ:

7.2.2  Các điều chỉnh cần thiết đối với công thức trong 5.2 và 5.3

Đối với hệ thống cửa sổ kết hợp kết cấu che nắng kiểu lớp, các công thức quang học vẫn tương tự như trong Điều 5 nhưng thêm phần mở rộng như sau.

a) Mỗi công thức lưu lượng dòng quang phổ trong 5.2 và 5.3 sẽ được chia thành ba phần: dòng nhiệt "dir,dir", “dir,dif” và “dif,dif”, tương ứng với độ truyền nhiệt t và độ phản xạ r. Trong tổng các dòng nhiệt quang phổ: các phần “dir,dir”, “dir,dif” và “dif,dif” sẽ được cộng lại.

b) Độ truyền nhiệt được chia ra, tương tự như phản xạ, theo các giá trị từ phía trước và phía sau.

...

...

...

Đối với kết cấu che nắng loại thanh, công thức tính toán các đặc tính này được đưa ra trong 7.3, trên cơ sở tính chất quang học và hình dạng của thanh.

CHÚ THÍCH: Chưa có tiêu chuẩn hiện hành nào để đo đạc các tính chất quang học này. Cho đến khi có các tiêu chuẩn thử nghiệm đó, các phương pháp tính toán trong điều này tạm thời coi như chỉ để cung cấp thông tin, ngoại trừ các kết cấu che nắng loại thanh mà các điều khoản sau đây cung cấp phương pháp tính toán.

Khi một chùm tia truyền qua hoặc phản xạ tại kết cấu che nắng được chia thành các phần trực tiếp và khuếch tán, thì phần khuếch tán vẫn tiếp tục xuyên qua hệ thống. Điều này ngụ ý rằng ngay cả đối với bức xạ năng lượng mặt trời bình thường chiếu tới, tất cả tấm cửa, các màng phim và các lớp che nắng trong cửa sổ khác, đều yêu cầu các giá trị t_dif,dif và r_dif,dif; do đó, các giá trị bức xạ bình thường chiếu tới cung cấp thông tin không đầy đủ.

Do sự chuyển hướng của bức xạ, truyền nhiệt phía trước không nhất thiết phải bằng với truyền nhiệt phía sau, như minh họa trong Hình 16.

CHÚ DẪN: 1 -Trắng ; 2-Đen

Hình 16 - Minh họa giá trị khác nhau của truyền năng lượng mặt trời phía trước và phía sau

(các mặt thanh có mầu khác nhau)

7.3  Kết cấu che nắng loại thanh

...

...

...

Đối với kết cấu che nắng gồm những thanh đặt song song, tính chất quang học có thể được xác định như hàm số của các thuộc tính, thông số hình học và vị trí của thanh (xem Hình 17). Tính thấm khí cũng có thể được xác định như hàm số của thông số hình học và vị trí thanh.

CHÚ DẪN:

1 Ngoài trời

2 Trong nhà

3 Khoảng cách thanh

4 Góc thanh

5 Chiều rộng thanh

6 Chiều rộng khe hở

...

...

...

7.3.2  Tính chất quang học

7.3.2.1  Giới thiệu chung

Điều này đưa ra các quy trình tính toán các tính chất quang học bức xạ mặt trời của kết cấu che nắng loại thanh với các điều kiện:

Các thanh đều phản xạ không đối xứng;

- Bỏ qua các ảnh hưởng bất kỳ của mép cửa sổ.

Quy trình này xem xét hai thanh lân cận và chia nhỏ các thanh thành năm phần bằng nhau (xem Hình 18).

Mỗi thanh được chia thành năm phần (việc chia thành nhiều phần hơn cải thiện không đáng kể). Lưu ý rằng các tính chất khác nhau có thể được gán cho mỗi thành phần, đặc biệt là mỗi mặt thanh. Quá trình mô tả dưới đây cần phải được thực hiện đối với tất cả dải bước sóng yêu cầu đến các tính chất của mỗi phần hoặc cho phần trong suốt còn lại của hệ thống có lắp đặt kết cấu che nắng.

Do giả thiết về sự phản xạ không đối xứng, nên sự uốn cong nhẹ của các thanh có thể được bỏ qua.

...

...

...

Hình 18 - Rời rạc hóa dữ liệu được sử dụng trong mô hình

7.3.2.2  Các công thức

Những công thức này có ứng dụng tổng quát hơn, nếu việc phân bố số lớp được tổng quát hóa.

Đối với mỗi lớp f,i và b,i với i từ 0 tới n (ở đây: n=6) và cho mỗi khoảng quang phổ λ_wj(λ_w→λ_w + Δλ_w):

trong đó

E_k là các bức xạ trên bề mặt lớp k;

F_p→q là hệ số nhìn (view factor) hoặc hệ số hình dạng (shape factor) từ bề mặt p đến bề mặt q (ví dụ b,k đến b,i).

...

...

...

E_f,ex=J_ex(λ_wj)                                                                                                     (99)

E_b,int = J_int(λ_wj) = 0                                                                                           (100)

trong đó

J_ex là cường độ phát xạ từ môi trường bên ngoài (bức xạ mặt trời chiếu tới);

J_int là cường độ phát xạ từ môi trường bên trong (phản xạ trong phòng).

7.3.2.3  Truyền và phản xạ khuếch tán - khuếch tán

Do giả thiết về sự phản xạ không đối xứng, các giá trị hệ số nhìn F_p→q có thể được tính bằng phương pháp tính toán hệ số nhìn thông thường đối với trao đổi bức xạ khuếch tán.

CHÚ THÍCH: Phương pháp tính toán hệ số nhìn, xem tài liệu [26].

Đối với bức xạ chiếu tới khuếch tán, hệ số nhìn giữa môi trường bên ngoài và các lớp khác cũng xác định bởi các hệ số nhìn của trao đổi bức xạ khuếch tán.

...

...

...

Tương tự, với hệ số phản xạ khuếch tán/khuếch tán:

7.3.2.4  Truyền và phản xạ trực tiếp - trực tiếp

Bằng cách tính toán hình học đơn giản từ các góc và tỉ lệ các thanh (xem Hình 19), chùm tia bức xạ vượt qua mà không chạm tới các thanh có thể được tính toán cho gốc tới γ

Phần truyền qua này độc lập với bước sóng.

Đây là sự truyền trực tiếp/trực tiếp: E_dir,dir.(γ_w)

Do đó, truyền trực tiếp - tới trực tiếp cho góc tới γ là:

...

...

...

Không có phần phản xạ bức xạ ra bên ngoài mà không phản xạ lên một hoặc nhiều hơn một phần kết cấu che nắng, vì vậy:

r_dir,dir(γ)=0                                                                                                        (104)

Hình 19 - Truyền trực tiếp - trực tiếp

7.3.2.5  Truyền nhiệt và phản xạ trực tiếp - khuếch tán

Đầu tiên, tính toán cho góc tới γ, mà các phần của kết cấu che nắng k nhận bức xạ trực tiếp bởi J_f,ex (xem Hình 20).

Các hệ số nhìn giữa bức xạ tới J_exvà phần nhận bức xạ trực tiếp thứ k là:

F_f,ex→f,k = 1

F_f,ex→b,k = 1

...

...

...

F_f,ex→b,n = 0 và F_b,ex→f,n = 0

Sau khi giải hệ phương trình tìm được độ truyền nhiệt và phản xạ trực tiếp - khuếch tán:

CHÚ DẪN:

1 Ngoài trời

2 Trong nhà

Hình 20 - Các phần kết cấu che nắng nhận bức xạ trực tiếp

7.3.2.6  Hệ số hấp thụ

...

...

...

7.3.2.7  Hệ số truyền nhiệt và phản xạ nhiệt

Mành chắn nắng cũng là loại bán trong suốt đối với bức xạ hồng ngoại (bức xạ nhiệt). Để tính được hệ số truyền và phản xạ hồng ngoại (IR) của kết cấu che nắng đối với các tính chất (IR) cụ thể của thanh, sử dụng cùng một mô hình như trong tính hệ số truyền nhiệt khuếch tán-khuếch tán và phản xạ bức xạ mặt trời, thay thế tính chất quang học mặt trời của thanh bởi tính chất nhiệt bức xạ của thanh.

Độ phát xạ bình thường của bề mặt có thể được đo theo EN 12898. Chưa có tiêu chuẩn để đo độ bức xạ không gian bán cầu của vật liệu không trong suốt. Thông thường bức xạ kế sẽ sử dụng cho mục đích này.

Phụ lục C - đưa ra ví dụ về việc tính toán các đặc tính quang học của kết cấu che nắng loại thanh là hàm số của tính chất và thông số hình học của thanh.

7.4  Thông khí

7.4.1  Giới thiệu chung

Đối với lỗ thông khí, hệ phương trình như trong 5.3 được mở rộng như mô tả trong 7.4.2.

7.4.2  Phương trình cân bằng nhiệt chính

...

...

...

Khoảng không chứa khí có thể được kết nối với môi trường bên ngoài hoặc bên trong hoặc các khoảng không khác. Đối với khoang được thông khí, cân bằng nhiệt trong khoang yêu cầu bổ sung thuật ngữ, nhiệt cung cấp thêm vào hoặc bớt ra bởi khoang khí. Điều này có nghĩa rằng 5.3 là không đủ để mô tả sự trao đổi nhiệt dẫn nhiệt/đối lưu trong khoang như sự truyền nhiệt từ bề mặt này tới bề mặt khác. Cần thiết thực hiện phân chia giữa truyền nhiệt dẫn nhiệt/đối lưu từ bề mặt vào không khí và từ không khí vào bề mặt khác như minh họa trong Hình 6. Trong phương trình cân bằng nhiệt khoang khí, bổ sung thêm nút nhiệt khoang khí bớt ra hoặc cấp thêm vào do sự thông khí.

Nhiệt độ trung bình của khí trong khoang đưa ra trong phương trình trao đổi nhiệt giữa không khí thông qua khoang và các bề mặt tiếp giáp.

CHÚ THÍCH: Chưa có tiêu chuẩn hiện hành để đo đạc các đặc tính này. Cho đến khi có các tiêu chuẩn thử nghiệm, các phương pháp tính toán trong 7.4.2 tạm thời được coi là cung cấp thông tin.

7.4.2.2  Khoang không thông khí

Trường hợp không thông khí (5.3) sự trao đổi nhiệt do truyền nhiệt/đối lưu qua khoang từ một lớp đến lớp kế cận (ô cửa, màng phim hoặc kết cấu che nắng) đưa ra trong 5.3.1: q_cv,i = h_cv,i(T_f,i- T_b,i+1), được chia thành hai phần (xem Hình 21), với nhiệt độ trung bình của không khí trong khoang như một biến số.

CHÚ DẪN:

1 Ô cửa hoặc kết cấu che nắng

2 Việc phân chia

...

...

...

Hình 21 - Phân chia trao đổi nhiệt đối lưu qua khoang không thông khí

trong đó

q_cv,f,i là cường độ trao đổi nhiệt đối lưu từ bề mặt vào khoang, đơn vị tính W/m^2;

h_cdv,i là hệ số trao đổi nhiệt đối lưu từ bề mặt này sang bề mặt khác bằng dẫn nhiệt/đối lưu qua khoang không thông khí, đưa ra bởi công thức trong 5.3, đơn vị W/m^2.K;

T_f,i là nhiệt độ bề mặt của lớp (ô cửa, màng phim hoặc kết cấu che nắng) thứ i, mặt khoang thứ i, xem 5.3, đơn vị K;

T_gap,i là nhiệt độ trung bình tương đương của không khí trong khoang thứ i, đưa ra trong công thức (119) bên dưới, đơn vị K;

q_cv,b,i+1 là cường độ trao đổi nhiệt đối lưu từ khoang tới bề mặt khác, đơn vị W/m^2;

T_b,i+1 là nhiệt độ bề mặt của lớp (ô cửa, màng phim hoặc kết cấu che nắng) thứ i+1, mặt khoang thứ i, xem 5.3, đơn vị K.

...

...

...

Trong khoang thông khí, do không khí di chuyển, làm tăng hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (xem Hình 22)

CHÚ DẪN:

1 Ô cửa hoặc kết cấu che nắng

Hình 22 - Mô hình nhiệt độ trung bình khí, cửa thoát và các kích thước chính

Hệ số trao đổi nhiệt tăng đưa ra là h_cv,i:

với h_cv,i tính theo công thức:

h_cv,i=2h_cv,i+4V_i                                                                                                    (111)

...

...

...

q_cv,b,i

là cường độ trao đổi nhiệt đối lưu từ bề mặt tới khoang, đơn vị W/m^2;

h_cv,i

là hệ số truyền nhiệt từ bề mặt tới không khí bằng dẫn nhiệt/đối lưu qua khoang thông khí, đưa ra bởi công thức (111), đơn vị W/m^2.K;

q_cv,f,i+1

là cường độ trao đổi nhiệt đối lưu từ khoang tới bề mặt khác, đơn vị W/m^2;

h_cdv,i

là hệ số trao đổi nhiệt đối lưu từ bề mặt này sang bề mặt khác bằng dẫn nhiệt/đối lưu qua khoang không thông khí, đưa ra bởi công thức trong 5.3, đơn vị W/m^2.K;

V_i

...

...

...

và với (tương tự như đối với trường hợp không thông khí):

T_gap,i

là nhiệt độ trung bình tương đương của không khí trong khoang thứ i, đưa ra trong công thức (119) bên dưới, đơn vị K;

T_h,i

là nhiệt độ bề mặt của lớp (ô cửa, màng phim hoặc kết cấu che nắng) thứ i, mặt khoang thứ i, xem 5.3, đơn vị K;

T_f,i+1

là nhiệt độ bề mặt của lớp (ô cửa, màng phim hoặc kết cấu che nắng) thứ i+1, mặt khoang thứ i, xem 5.3, đơn vị K.

Với vận tốc bằng không, các công thức của khoang thông khí giảm xuống như công thức trong trường hợp không thông khí.

Do thông khí, cần đưa thêm một đại lượng vào phương trình cân bằng nhiệt của khoang đưa ra trong 5.3:

...

...

...

Công thức (114) đến (117) được xây dựng theo cách như vậy nhằm thỏa mãn phương trình cân bằng năng lượng sau đây:

trong đó

q_vl,i là cường độ truyền nhiệt vào khoang bởi lỗ thông khí, đơn vị W/m^2;

p_i khối lượng riêng của khí trong khoang k ở nhiệt độ T_gap,i, đơn vị kg/m^3;

c_p là nhiệt dung riêng của khí, đơn vị J/kg.K (trong trường hợp này là 1008);

φ_vl,i là lưu lượng dòng khí trong khoang thứ i, đơn vị m^3/s, xem 7.4.4 ;

T_gap,i,inl là nhiệt độ tại cửa vào khoang khí, đơn vị K.

Cường độ truyền nhiệt được chuẩn hóa trên diện tích khe hở là 1m^2.

...

...

...

T_gap,i,out là nhiệt độ tại cửa ra của khoang khí, xem công thức (114), đơn vị K;

L_i là chiều dài của khoang thứ i, tính bằng m, xem Hình 22;

H_i là chiều cao của khoang thứ i, tính bằng m, xem Hình 22.

7.4.2.4  Truyền nhiệt vào môi trường bên trong

Truyền nhiệt vào môi trường bên trong phải được bổ sung theo cách tương tự như đại lượng q_vl,k cho sự truyền nhiệt bởi sự thông khí của không khí từ khoang thứ k.

Theo quy ước từ Điều 5, với i = n ứng với môi trường bên trong, cho tất cả các khoang k với dòng không khí đi vào môi trường bên trong, n:

Cường độ truyền nhiệt được chuẩn hóa trên diện tích khe hở là 1m^2

trong đó

...

...

...

c_p là nhiệt dung riêng của khí, đơn vị J/kg.K (trong trường hợp này là 1008);

φ_vl,i là lưu lượng dòng khí trong khoang thứ i, đơn vị m^3/s, xem 7.4.4;

T_gap,i,out là nhiệt độ không khí tại cửa ra khoang khí tại vị trí không khí ra, đơn vị K, xem công thức (116);

T_ai,n là nhiệt độ khí trong nhà, đơn vị K;

L_i là chiều dài của khoang thứ i, đơn vị m, xem Hình 22;

H_i là chiều cao của khoang thứ i, đơn vị m, xem Hình 22.

7.4.3  Nhiệt độ trong khoang khí

Giả sử biết trước vận tốc trung bình của không khí trong khoang (xem 7.4.4), các thông số nhiệt độ và dòng nhiệt có thể được tính toán bởi mô hình đơn giản. Do dòng khí qua khoang nên nhiệt độ không khí trong khoang thay đổi theo chiều cao (xem Hình 23).

Các thông số nhiệt độ phụ thuộc vào vận tốc khí trong khoảng không và hệ số truyền nhiệt của cả hai lớp. Các thông số nhiệt độ khí trong khoảng không thứ i được cho bởi:

...

...

...

trong đó

T_gap,i(X) là nhiệt độ khí trong khe hở thứ i tại khoảng cách x tính từ cửa vào, đơn vị K;

H_0,i là chiều cao đặc trưng (độ sâu nhiệt độ xâm nhập), đơn vị m, xem công thức (117);

T_gap,i,in là nhiệt độ của khí vào khe hở thứ i, đơn vị K;

T_av,i là nhiệt độ trung bình của bề mặt lớp thứ i và i+1, theo công thức:

trong đó

T_b,i là nhiệt độ của bề mặt lớp thứ i (ô cửa, màng phim hoặc kết cấu che nắng), mặt khoang thứ i, đơn vị K, xem 5.3;

T_f,i+1 là nhiệt độ của bề mặt lớp thứ i (ô cửa, màng phim hoặc kết cấu che nắng), mặt khoang thứ i, đơn vị K, xem 5.3;

...

...

...

CHÚ DẪN:

1

Dòng khí, φ_vl,i

5

Khoảng cách, x, từ cửa vào

2

Nhiệt độ khí cửa ra, T_gap,i,out

6

Nhiệt độ khí, T_gap,i (X)

...

...

...

Nhiệt độ trung bình khí, T_gap,i

7

Nhiệt độ khí cửa vào, T_gap,i,inl

4

Nhiệt độ trung bình bề mặt, T_ai,i

Hình 23 - Dòng khí trong khe hở của hệ thống cửa sổ

Chiều cao đặc trưng của các thông số nhiệt độ được xác định bởi:

...

...

...

trong đó

H_0,i là chiều cao đặc trưng (độ sâu nhiệt độ xâm nhập), đơn vị m;

p_i là khối lượng riêng của khí trong khoang i ở nhiệt độ T_gap,i, đơn vị kg/m^3;

c_p là nhiệt dung riêng của khí, đơn vị J/kg.K (trong trường hợp này là 1008);

b_i là chiều rộng của khoang thứ i, đơn vị m;

Việc trao đổi nhiệt bằng cách thông khí giữa kết cấu che nắng và lớp tiếp theo (ô cửa) có thể được mô tả trên cơ sở một giá trị dòng khí hoặc vận tốc phù hợp. Giá trị phù hợp được xác định trên cơ sở thực nghiệm hoặc tính toán [mô hình tính toán động lực chất lưu (CFD)].

Đối với các tính toán thiết kế bảo toàn, có thể xử lý dòng khí trong khoang như đối lưu cưỡng bức (xem 7.4.4.1), với giá trị vận tốc khí V_i được thiết lập ở các giá trị cực cao và cực thấp, do đó đưa ra hai giá trị tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời.

7.4.4.3  Thông khí bằng nhiệt

Vận tốc khí trong khoảng không, gây ra bởi hiệu ứng ống khói phụ thuộc vào sự chênh lệch áp suất và độ cản trở dòng khí qua lỗ mở và khoảng không (xem Hình 24).

...

...

...

CHÚ DẪN: 1 Khoảng không, i                2 Khoảng không, k

Hình 24 - Sơ đồ thể hiện hiệu ứng ống khói

CHÚ THÍCH: Chiều cao của vùng trung hòa x_o phụ thuộc vào độ cản trở dòng của lỗ hở đầu ra và đầu vào

Vận tốc khí được biết bằng cách giải hệ phương trình đưa ra trong 7.4.4.

Sự chênh lệch áp suất từ sự chênh lệch nhiệt độ giữa khoảng không j và khoáng không kết nối k, là không khí bên ngoài, không khí bên trong hoặc một khoảng không khác. Các thông số nhiệt độ trong khoảng không đại diện bởi nhiệt độ đương lượng nhiệt [công thức (119)]. Sự chênh lệch áp suất ΔP_T có thể được viết xấp xỉ là:

h_cvl,i là hệ số truyền nhiệt của khoang thông khí, đơn vị W/m^2.K, xem công thức (111);

V_i là vận tốc trung bình dòng khí trong khoang thứ i, đơn vị m/s, xem 7.4.4.

Nhiệt độ khí ra được tính bởi:

...

...

...

trong đó

T_gap,i,out là nhiệt độ khí tại cửa ra của khe hở thứ đơn vị K;

T_av,i là nhiệt độ trung bình của bề mặt lớp thứ i và i+1, đơn vị K, theo công thức (116);

T_gap,i,inl là nhiệt độ của khí vào khoang thứ i, đơn vị K; là chiều cao đặc trưng (độ sâu nhiệt độ xâm nhập), đơn vị m;

H_0,i là chiều cao của khoảng không thứ i, đơn vị m;

Nhiệt độ đương lượng nhiệt (trung bình) của khí trong khoảng không thứ i được xác định bởi:

trong đó

T_gap,i là nhiệt độ trung bình tương đương của khí trong khoang thứ i, đơn vị K;

...

...

...

H_0,i là chiều cao đặc trưng (độ sâu nhiệt độ xâm nhập), theo công thức (117), đơn vị m;

H_i là chiều cao của khoảng không thứ i, đơn vị m;

T_gap,i,out là nhiệt độ khí tại cửa ra của khe hở thứ i, đơn vi K;

T_gap,i,inl là nhiệt độ của khí vào khoang thứ i, đơn vị K.

7.4.4  Dòng khí và vận tốc khí

7.4.4.1  Thông khí cưỡng bức

Nếu dòng khí trong lớp khí có giá trị đã biết (ví dụ do thông khí cơ học), sẽ áp dụng các công thức đưa ra trong 7.4.2 và 7.4.3, với vận tốc khí (m/s) được tính bởi:

trong đó

...

...

...

φ_vl,i là lưu lượng dòng khí trong khoang thứ i, đơn vị m^3/s;

b_i là chiều rộng của khoang thứ i, đơn vị m;

L_i là chiều dài của khoang thứ i, đơn vị m, xem Hình 22;

CHÚ THÍCH: φ_vl,f là tốc độ dòng khí trong toàn bộ diện tích.

7.4.4.2  Thông khí bằng gió

Đối với các kết cấu che nắng bên ngoài, thông khi bởi nhiệt được kết hợp với thông khí bởi gió.

trong đó

ΔP_T,i,k là chênh lệch áp suất giữa khoảng không thứ i và khoảng không thứ k, đơn vị Pa;

p₀ là khối lượng riêng của khí ở nhiệt độ T₀, đơn vị kg/m^3;

...

...

...

g là gia tốc trọng trường = 9,81 m/s^2;

γ_i là góc nghiêng của khoảng không thứ i so với phương thẳng đứng, đơn vị độ;

H_i là chiều cao của khoảng không thứ i (tương tự với khoảng không thứ k), đơn vị m;

T_gap,i là nhiệt độ đương lượng (trung bình) của khí trong khoảng không thứ i, xem công thức (119), đơn vị K;

T_gap,k là nhiệt độ đương lượng của khí trong khoảng không kết nối, có thể là khoang k hoặc môi trường bên trong hay bên ngoài, đơn vị K;

Dòng khí trong khoảng không được mô tả như dòng chảy trong ống. Do đó, các ảnh hưởng sau đây được đưa vào tính toán.

Số gia của vận tốc khí V (Phương trình Bernoulli):

Dòng chảy tầng ổn định (luật Hagen-Poiseuille):

...

...

...

Tổn thất áp suất tại khe hở cửa vào và cửa ra:

trong đó

ΔP_B,i là tổn thất áp suất Bernoulli trong khoảng không thứ i, đơn vị Pa;

p_i là khối lượng riêng của khí trong khoang i ở nhiệt độ T_gap,i, đơn vị kg/m^3;

V_i là vận tốc trung bình của dòng khí trong khoang thứ i, được tính theo công thức (120), đơn vị m/s (tương tự với k);

ΔP_HP,i là tổn thất áp suất Hagen-Poiseuille trong khoảng không thứ i, đơn vị Pa;

µ_f là độ nhớt động học của khi tại nhiệt độ T_gap,i, đơn vị Pa.s;

H_i là chiều cao của khoảng không thứ i, đơn vị m;

...

...

...

Z_i là hệ số tổn thất áp suất z của khoang thứ i, theo công thức (126) và (127).

Áp dụng công thức tương tự với khoảng không thứ k, trong đó V_k= V_f,b_f/b_k.

Nếu khoảng không k là bên ngoài hoặc bên trong, thì giả định V_k = 0, trong trường hợp mà tổn thất áp suất ΔP_B,k và ΔP_HP,k cũng như ΔP_z,k là không, trong đó

ΔP_z,i,k là tổn thất áp suất giữa khoảng không thứ i và k, đơn vị Pa.

Tổng tổn thất áp suất sẽ bằng chênh lệch áp suất và tìm được vận tốc V_i và V_k bằng cách giải phương trình sau:

trong đó

ΔP_T,i,k là chênh lệch áp suất giữa khoảng không thứ i và thứ k, theo công thức (121), đơn vị Pa;

ΔP_B,i là tổn thất áp suất Bernouilli trong khoảng không thứ i, theo công thức (122), đơn vị Pa;

...

...

...

ΔP_Z,i là tổn thất áp suất Z tại đầu vào và đầu ra của khoảng không thứ i, theo công thức (124), đơn vị Pa;

ΔP_Z,k tương tự như ΔP_Z,i nhưng cho khoảng không thứ k;

ΔP_B,k là tổn thất áp suất Bernouilli trong khoảng không thứ k, theo công thức (122), đơn vị Pa;

ΔP_HP,k là tổn thát áp suất Hagen-Poiseuille trong khoảng không thứ k, theo công thức (123), đơn vị Pa;

CHÚ DẪN:                               1 Hình chiếu đứng                   2 Hình chiếu cạnh

Hình 25 - Khe hở trong khoang được thông khí

Hệ số tổn thất áp suất (Z) cho các khe hở có thể được ước tính từ tỷ lệ diện tích tương đương của một khe hở A_eq tới mặt cắt ngang của khoảng không A_s (xem Hình 25).

...

...

...

trong đó

A_s,i là diện tích mặt cắt ngang của khoảng không thứ i; A_s,i=b_iL_i, đơn vị m^2;

b_i là chiều rộng của khoang thứ i, đơn vị m;

L_t là chiều dài của khoang thứ i, đơn vị m;

A_eq,inl,i là diện tích khe hở đầu vào tương đương của khoảng không thứ i, theo công thức (128) hoặc (129), đơn vị m^2;

A_eq,out,i là diện tích khe hở đầu ra tương đương của khoảng không thứ i, theo công thức (128) hoặc (129), đơn vị m^2;

Nếu nhiệt độ T_gap,i (T_gap,k) của khoảng không i (k) là cao hơn nhiệt độ của khoảng không kết nối k (i):

...

...

...

trong đó

A_s là diện tích cắt ngang của khoảng không, đơn vị m^2;

A_bo là diện tích của phần đáy khe hở, đơn vị m^2;

A_tp là diện tích của phần đỉnh khe hở, đơn vị m^2;

A_lf là diện tích của mặt bên trái khe hở, đơn vị m^2;

A_rt là diện tích của mặt bên phải khe hở, đơn vị m^2;

A_ho là tổng diện tích của các lỗ trong bề mặt (lỗ phân bố đồng nhất), đơn vị m^2.

Giả định rằng lỗ mặt bên được phân bố đều từ trên xuống dưới.

...

...

...

7.4.5  Khoang chứa đầy khí tuần hoàn

Trong trường hợp khoang kín có chứa một hỗn hợp khí và các thành phần khác của hệ thống cửa, ví dụ như kết hợp với tấm che, thì hỗn hợp khí có thể đi từ bên này của thành phần (tấm che) đến bên kia. Trong trường hợp đó, công thức đưa ra ở trên vẫn có hiệu lực, nếu "không khí" được thay bằng "hỗn hợp khí", thì thay thế tính chất tương ứng của hỗn hợp khí đó.

7.4.6  Tính thấm khí của kết cấu che nắng loại thanh

Tính thấm khí của kết cấu che nắng loại thanh có thể được mô tả bằng cách sử dụng giá trị phù hợp với tính thấm khí tương đương của bề mặt, A_ho. Giá trị phù hợp được xác định trên cơ sở thực nghiệm hoặc tính toán [mô hình tính toán động lực học chất lưu (CFD)].

Đối với các tính toán thiết kế bảo toàn, giá trị độ thấm khí tương đương của bề mặt, A_ho, có thể thiết lập ở các giá trị cực thấp và cực cao, do vậy cần đưa ra hai giá trị của tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời.

7.5  Tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời và độ truyền nhiệt

Độ truyền nhiệt, U, và tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời, t_S, được tính tương ứng qua công thức (2) và (14), áp dụng các biến đổi công thức trong 5.2 như đưa ra trong 7.2.

8  Điều kiện biên

8.1  Qui định chung

...

...

...

Các điều kiện biên bao gồm:

a) Nhiệt độ không khí bên trong và bên ngoài, tương ứng là T_int và T_ex;

b) Các hệ số trao đổi nhiệt đối lưu bề mặt bên trong và bên ngoài, tương ứng là h_cv,int và h_cv,ex;

c) Phân bố quang phổ bức xạ năng lượng mặt trời, và hàm số mô tả độ nhạy sáng của mắt, R(λ_w). Cả E(λ_w) và R(λ_w) bao gồm một hệ hàm số các giá trị được liệt kê cho mỗi bộ giá trị bước sóng rời rạc. Các hàm giá trị tại bước sóng trung gian có thể được xác định bằng cách nội suy tuyến tính;

d) Bức xạ sóng dài trên bề mặt kính bên ngoài và bèn trong, tương ứng là G_g,ex và G_g,int, cũng như bức xạ sóng dài ở các bề mặt khung cửa bên ngoài và bên trong, tương ứng là G_f,ex và G_f,int. Giả định rằng bức xạ sóng dài bên ngoài phụ thuộc vào độ quang mây trên bầu trời,f_cir.

8.2  Điều kiện biên tham chiếu

8.2.1  Yêu cầu chung

Trừ khi đưa ra bộ điều kiện biên cụ thể (ví dụ, để phù hợp với điều kiện thử nghiệm, điều kiện thực tế hoặc đáp ứng một tiêu chuẩn quốc gia), sử dụng các điều kiện biên tiêu chuẩn sau đây. Trong mỗi trường hợp quang phổ dưới đây sẽ được sử dụng

E_s(λ_w) = ISO 9845-1 (quang phổ bức xạ mặt trời hình bán cầu được lập bảng theo giá trị N_s của λ_w);

...

...

...

R(λw) = ISO/CIE 10527 (độ nhạy quang cho góc quan sát 2° được lập bảng theo giá trị N_v của λ_w).

8.2.2  Điều kiện mùa đông

T_int =20°C

T_ex=0°C

h_cv,int = 3,6 W/(m^2.K)

h_cv,ex = 20 W/(m^2.K)

T_r,m = T_ex

8.2.3  Điều kiện mùa hè

T_int = 25°C

...

...

...

h_cv,int = 2,5 W/(m^2.K)

h_cv,ex = 8 W/(m^2.K)

T_r,m = T_ex

I_s = 500 W/m^2

8.3  Trao đổi nhiệt đối lưu

8.3.1  Qui định chung

Trao đổi nhiệt đối lưu là sự truyền năng lượng giữa một bề mặt và một chất lưu chuyển động. Nhiệt được truyền bằng đối lưu tự nhiên (ví dụ, đối lưu do gradient nhiệt độ) khi vận tốc không khí là đủ nhỏ (nghĩa là, nhỏ hơn 0,3 m/s). Còn nhiệt được truyền bởi đối lưu cưỡng bức và hỗn hợp trong trường hợp vận tốc không khí trên 0,3 m/s. Việc xác định độ chính xác của trao đổi nhiệt đối lưu trên đường biên cả bề mặt bên trong và bên ngoài là cực kỳ khó khăn và chỉ có thể được thực hiện bằng cách đo đạc cẩn thận và mô phỏng trên máy tính. Vì những lý do này, các tương quan hệ số truyền nhiệt bề mặt đã được phát triển và đưa ra trong 8.3.2 và 8.3.3.

8.3.2  Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu - phía bên trong

8.3.2.1  Qui định chung

...

...

...

q_cv,in=h_cv,in(T_s,in-T_in)                                                                                          (130)

trong đó T_s,in là nhiệt độ của bề mặt bên trong hệ thống cửa [nghĩa là, T_b,n (nhiệt độ của bề mặt kính bên trong) hoặc nhiệt độ của bề mặt khung cửa bên trong]. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, h_cv,int Xác định từ mối tương quan truyền nhiệt đưa ra trong 8.3.2.2.

8.3.2.2  Trao đổi nhiệt do đối lưu tự nhiên

Hệ số trao đổi nhiệt do đối lưu tự nhiên cho mặt bên trong, h_cv,int, được xác định theo số Nusselt, Nu.

trong đó λ là hệ số dẫn nhiệt của không khí.

Nu được tính như một hàm của số Rayleigh tương ứng dựa trên chiều cao (H) của hệ thống cửa sổ, Ra_H.

Trong đó tính chất của chất lưu khác nhau là của không khí được đánh giá ở nhiệt độ trung bình mảng phim:

...

...

...

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu bề mặt bên trong là một hàm số của nhiệt độ bề mặt lớp kính bên trong (T_b,n) đối với trường hợp đối lưu tự nhiên thì cần cập nhật giá trị h_cv,int. làm cơ sở thu được của mô hình truyền nhiệt phần diện tích kính.

Mỗi công thức (134) đến (139) sau gắn liền với một giá trị cụ thể, hoặc một dải, ở góc nghiêng, γ. Việc phân loại này, là một hàm số của γ, được dựa trên giả định rằng môi trường bên trong là ấm hơn bề mặt kính bên trong (nghĩa là, T_int> T_b,n). Trường hợp ngược lại (T_int < T_b,n) cần xác định mối tương quan thích hợp trên cơ sở góc nghiêng bù, 180°- γ, thay cho γ, và sau đó thay thế 180°- γ cho γ khi thực hiện tính toán.

a) Cửa sổ nghiêng từ 0° tới 15° (0° ≤ γ < 15°)

b) Cửa sổ nghiêng từ 15° tới 90° (15° ≤ γ ≤ 90°)

c) Cửa sổ nghiêng từ 90° tới 179° (90° < γ ≤ 179°)

d) Cửa sổ nghiêng từ 179° tới 180° (179°< γ ≤ 180°)

...

...

...

CHÚ THÍCH: Thông tin chi tiết về hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của không khí tĩnh xem tài liệu [27].

8.3.2.3  Đối lưu cưỡng bức (tại độ nghiêng bất kỳ)

Sử dụng các mối quan hệ sau đây cho các trường hợp dòng khi cưỡng bức ở phía bên trong hệ thống cửa.

h_cv,int = 4 + 4V_s                                                                                                (140)

trong đó V_s là vận tốc dòng khí tự do gần bề mặt cửa, đơn vị m/s.

CHÚ THÍCH: Công thức (140) được lấy từ ISO 6946 [37].

8.3.3  Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu - phía bên ngoài

8.3.3.1  Qui định chung

Sự trao đổi nhiệt đối lưu phía bên ngoài chủ yếu xảy ra bởi sự đối lưu cưỡng bức. Đối với trường hợp xảy ra đối lưu tự nhiên, xem 8.3.3.5. Cường độ dòng nhiệt đối lưu tại đường biên bên ngoài được định nghĩa là:

...

...

...

trong đó T_s,ex là nhiệt độ của bề mặt bên ngoài hệ thống cửa (nghĩa là T_f hay nhiệt độ bề mặt khung bên ngoài).

8.3.3.2  Các ứng dụng khác nhau

Có hai ứng dụng khác nhau cần phải xem xét đến mối tương quan hệ số trao đổi nhiệt đối lưu bên ngoài hệ thống cửa:

a) So sánh (xếp hạng) sản phẩm cửa, xem 8.3.3.3;

b) Phân tích năng lượng thường niên đối với thành phần hệ thống cửa trong tòa nhà thực tế (phân tích hiện trạng), xem 8.3.3.4.

8.3.3.3  Tương quan hệ số trao đổi nhiệt đối lưu để so sánh hoặc đánh giá sản phẩm

Sử dụng các mối quan hệ sau đây cho đối lưu cưỡng bức ở phía bên ngoài hệ thống cửa:

h_cv,ex = 4 + 4V_s                                                                                               (142)

8.3.3.4  Phân tích năng lượng thường niên với thành phần hệ thống cửa trong tòa nhà thực tế

...

...

...

CHÚ THÍCH: Thông tin chi tiết về quy trình này, xem tài liệu [28]. Các mối tương quan dựa trên các thực nghiệm tòa nhà đưa ra trong tài liệu [29].

CHÚ DẪN:

1

Tòa nhà

γ_as

Góc phương vị tường (độ dương nếu hướng tây nam và độ âm nếu hướng đông)

n

Hướng pháp tuyến với tường

...

...

...

Cực bắc

γ_wN

Hướng gió (góc đo theo chiều kim đồng hồ từ phía bắc

S

Cực nam

Hình 26 - Xác định hướng gió và góc phương vị tường

Quy trình tính toán:

h_cv,ex = 4,7 + 7,6V_s                                                                                           (143)

trong đó

...

...

...

V_s = 0,25 V; V>2m/s                                                                                                  (144)

V_s = 0,5; V ≤ 2m/s                                                                                                     (145)

trong đó V là vận tốc gió đo ở độ cao 10m so với mặt đất và V_s là vận tốc dòng khí tự do gần bề mặt hệ thống cửa;

nếu bề mặt khuất gió:

V_s = 0,3 + 0,05 V                                                                                                     (146)

Để xác định bề mặt đón gió hay khuất gió, tính toán hướng gió, γ_w, tương quan với bề mặt tường (xem hình 26):

γ_w = γ_az + 180^o- γ_wN                                                                                                     (147)

Nếu |γ_w| > 180^o, thì γ_w=360^o - |γ_w|

nếu -45° ≤ |γ_w| ≤ 45°, thì bề mặt là đón gió, ngược lại bề mặt là khuất gió.

...

...

...

Hệ số trao đổi nhiệt do đối lưu tự nhiên phía bên ngoài, h_cv,ex, được xác định theo số Nusselt, Nu.

trong đó λ là hệ số dẫn nhiệt của khí.

Nu được tính như hàm của số Rayleigh tương ứng dựa trên chiều cao (H) của kính, Ra_H.

Trường hợp tinh chất lưu chất khác nhau là của không khí thì đánh giá ở nhiệt độ trung bình màng:

Mối tương quan để xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu bên ngoài giống như xác định ở bên trong được thể hiện trong 8.3.2.1. Các góc nghiêng γ cần phải thay thế bằng góc bù là 180°- γ.

CHÚ THÍCH: Xem thêm thông tin trong tài liệu [27].

...

...

...

8.4.1  Nhiệt độ bức xạ trung bình

Nhiệt độ bức xạ trung bình bên ngoài sẽ phụ thuộc vào việc ứng dụng, đó là đối với phân tích hiện trạng hay để so sánh và xếp hạng sản phẩm (nghĩa là, điều kiện phòng thí nghiệm được kiểm soát). Đối với phân tích hiện trạng, bức xạ bên ngoài có thể được xác định thông qua việc sử dụng của nhiệt độ bức xạ trung bình, T_rm,ex;

Giả định rằng các bề mặt hệ thống cửa phía ngoài được bức xạ bởi bề mặt bên ngoài và bầu trời gồm hai phần, là phần nhiều mây và quang đãng. Bầu trời nhiều mây coi như bề mặt khép kín rộng lớn ở nhiệt độ không khi bên ngoài. Giá trị nhiệt độ bức xạ trung bình bên ngoài có thể được định nghĩa là:

trong đó F_gd và F_sky tương ứng là hệ số nhìn từ bề mặt hệ thống cửa bên ngoài xuống đất (nghĩa là, khu vực phía dưới đường nằm ngang) và bầu trời. Hệ số f_clr là phần bầu trời quang đãng.

Nếu độ phát xạ của bầu trời quang đãng (J_sky) được biết trước, có thể sử dụng trực tiếp công thức (152).

CHÚ THÍCH: Ngoài ra, nếu không sẵn có dữ liệu bầu trời thực tế, có thể sử dụng các mô hình tham khảo tài liệu [36].

...

...

...

bức xạ bên trong được định nghĩa là:

trong đó T_rm,int được xác định từ nhiệt độ và hệ số hình dạng của bề mặt xung quanh bên trong.

Thường giả định rằng bề mặt hệ thống cửa bên trong được bức xạ chỉ bởi bề mặt bên trong căn phòng, được coi như bề mặt khép kín rộng lớn ở nhiệt độ không khí bên trong. Bức xạ bên trong sau đó thành:

Các quy trình được nêu trong điều khoản này có thể được chuyển đổi để tính toán cho các điều kiện tồn tại trong thiết bị thử nghiệm hộp nóng bằng cách xác định độ bức xạ của các bề mặt mà cửa sổ tiếp xúc và các hệ số hình dạng tương ứng.

8.4.2  Tính toán truyền bức xạ nhiệt chi tiết

8.4.2.1  Qui định chung

Hệ thống cửa có tỷ lệ tổng diện tích bề mặt đường biên dự kiến mặt bên trong/bên ngoài lớn hơn 1,25 được gọi là hệ thống cửa không phẳng. Đối với các hệ thống này, bề mặt hệ thống cửa riêng lẻ (ví dụ, bề mặt khung và mặt dựng kính) là tự bức xạ và giả định rằng phần thân khép kín rộng lớn mầu đen, bức xạ ở từng bề mặt cửa có hệ số nhìn bằng 1,0 là không phù hợp. Phân tích này cũng có thể sử dụng cho các thành phần cửa xác định, chẳng hạn như khoang khung cửa và các khoang và rãnh được thông khí.

...

...

...

8.4.2.2  Hệ số nhìn cấu tử - cấu tử hai chiều dựa trên tính toán truyền nhiệt bức xạ

Thiết lập độ phát xạ cả hai môi trường bên trong và bên ngoài là một.

Mật độ truyền nhiệt bức xạ tại bất kỳ bề mặt "i" là chênh lệch giữa phần bức xạ phát ra và phần bức xạ tới bị hấp thụ. Nhiệt độ bề mặt khác nhau không đáng kể, do vậy sử dụng định luật Kirchhof:

trong đó E_i là bức xạ tại bề mặt thứ i từ tất cả các bề mặt khác.

và F_i-j là hệ số nhìn từ bề mặt thứ i đến bề mặt j. Độ bức xạ bề mặt j,J_j, được cho bởi:

Giả sử tất cả các bề mặt có màu xám: p_j = 1- γ_azj. Thay p_j và E_j và sử dụng ký hiệu dưới i cho thuận tiện, phương trình (162) trở thành:

...

...

...

Công thức (163) thể hiện hệ thống N công thức đại số tuyến tính của N độ bức xạ chưa biết (J_j), được xác định bằng cách giải hệ phương trình này. Hệ phương trình (163) khi thể hiện dưới dạng ma trận trở thành:

[C]{J} = {D}                                                                                                        (164)

trong đó

T_i trong công thức (166) là nhiệt độ đã biết trước từ vòng lặp trước, k. (nghĩa là, T_i|^k). Đối với vòng lặp đầu tiên, giá trị T_i là giá trị dự đoán ban đầu.

Nhiệt độ được tính toán từ việc lấy các hệ số dẫn nhiệt cho bởi công thức (72), trong khi vận tốc dòng nhiệt thực [xem công thức (160)] được tính theo giá trị J_i từ phương trình (163) và số hạng tuyến tính T_i^4, bằng cách sử dụng hai số hạng đầu tiên của dãy khai triển Taylor về T_i|^k.

Quy trình này được lặp đi lặp lại cho đến khi các điều kiện sau đây được thỏa mãn:

...

...

...

Hệ số nhìn F_i-j,có thể được tính toán bằng cách sử dụng quy tắc chéo dòng Hottel. Nếu giữa hai bề mặt bức xạ bị chắn bởi một bề mặt thứ ba, thì sẽ bao gồm cả tác động của việc che chắn này.

CHÚ THÍCH: Xem thêm thông tin về các giá trị tiêu chuẩn hay cân bình phương trung bình của vector nhiệt độ, trong tài liệu [30]. Ngoài ra, xem thêm thông tin về các quy tắc chéo dòng, trong tài liệu [26].

8.4.2.3  Phương pháp bức xạ ba chiều đơn giản hóa

Độ truyền nhiệt của sản phẩm không phẳng phải giảm vi bản chất tự phản chiếu của cửa sổ. Phương pháp thay thế trình bày tại điều này có thể được sử dụng thay cho phương pháp đa cấu tử quy định trong 8.4.2.2.

Sự phát xạ bề mặt bên trong giầm đi bởi các yếu tố được đưa ra trong công thức (169). Tỷ lệ diện tích bề mặt bên trong và diện tích mặt hở bên trong ký hiệu là A_s/A_p. Diện tích mặt hở (A_p) sẽ tương tự, nhưng ít hơn một chút, các diện tích sản phẩm dự kiến (A_t).

CHÚ THÍCH: Xem chi tiết phương pháp này trong thư mục tài liệu tham khảo [31].

Trong phân tích các phân đoạn kính cửa sổ riêng lẻ, trao đổi bức xạ từ bề mặt kính bên trong hầu như có thể giảm xuống bằng cách thay thế sự giảm bức xạ bề mặt bên trong (ε_rcd) tại vị trí bề mặt phát xạ, ε_b,n.

...

...

...

8.4.3  Tính toán độ truyền bức xạ nhiệt đơn giản hóa

8.4.3.1  Bề mặt bên trong

Tất cả các bề mặt bên trong được biểu thị bằng kí tự bên dưới là _s,int, bao gồm cả các bề mặt khung cửa. Mặc dù thông thường xem xét độ bức xạ của truyền nhiệt trên các mặt biên kính với số hạng độ bức xạ, như trong 5.3.1, có thể sử dụng các công thức sau để tính toán cường độ truyền nhiệt bức xạ đơn giản hóa trên cả bề mặt kính và khung cửa:

trong đó

8.4.3.2  Bề mặt bên ngoài

Tất cả các bề mặt bên ngoài được biểu thị bằng kí tự bên dưới là un, bao gồm cả các bề mặt khung cửa. Như các bề mặt bên trong, các bề mặt biên kính bên ngoài thường liên quan tới độ bức xạ, nhưng có thể sử dụng các Công thức sau để tính toán cường độ truyền nhiệt bức xạ đơn giản hóa trên cả bề mặt kính và khung cửa:

...

...

...

8.5  Truyền nhiệt bức xạ và đối lưu kết hợp

q = h(T_s - T_n)

(175)

trong đó

h = h_r + h_c

(176)

T_s là nhiệt độ bề mặt;

...

...

...

Đối với bề mặt biên mà thông số hình học gần giống với các quy tắc mô tả trong 6.3.1, sẽ áp dụng hệ số điều chỉnh sau đây đối với hệ số truyền nhiệt bề mặt kết hợp:

8.6  Cường độ dòng nhiệt quy định

Bề mặt phân cách khung/tường phải được coi như đoạn nhiệt. Xem ISO 10077-2.

Để tính toán tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời (t_sl) của khung cửa, g_f tính tương tự như công thức (14), sử dụng điều kiện biên sau đây:

trong đó α là hệ số hấp thụ bề mặt của khung cửa.

Phụ lục A

...

...

...

Tính toán truyền nhiệt, quang qua kính nhiều lớp

Cửa sổ với n lớp kính cùng với không gian bên ngoài (i = 0) và bên trong (i = n + 1) hình thành mảng n + 2 yếu tố. Các phân tích quang học hệ kính có thể thực hiện bằng cách xem xét các dòng quang phổ bức xạ năng lượng đi qua giữa lớp kính thứ i -1 và lớp kính thứ i,  và . Dấu + và dấu - phía dưới tương ứng là dòng bức xạ đi về phía bên ngoài và bên trong, như trong Hình A.1.

Hình A.1 - Phân tích cường độ dòng năng lượng mặt trời trong hệ kính nhiều lớp

Áp dụng công thức A.1 và A.2 trong khi thiết lập sự phản xạ và truyền qua khoảng không ổn định bằng không, r_ft,i(λ) = 0 và r_n+1(λ)= 0.

Có thể chỉ ra rằng tỷ lệ  là:

và tỷ lệ  là:

...

...

...

CHÚ THÍCH: trong thư mục tài liệu tham khảo [32] cung cấp xày dựng công thức (A.3) và (A.4) bằng phương pháp mật độ bức xạ. Trong thư mục tài liệu tham khảo [5] sử dụng đồ thị tia để tạo lại phép toán này.

Tất cả giá trị của  có thể xác định bằng cách sử dụng các bước sau đây. Đầu tiên, sử dụng công thức (A.3) để tính toán tất cả các giá trị của r_i(λ) bằng cách thực hiện từ r_n+1(λ)=r_ft,n+1(λ)=0 đến r_n-1(λ). Thứ hai, sử dụng công thức (A.4) để xác định t_i(λ) từ i = 1 tới i = n. Tiếp theo tính toán cường độ dòng nhiệt phản xạ từ các hệ thống cửa kính ra bên ngoài  và sau đó tính vào phía bên trong từ i = 2 tới i = n tính toán giá trị cường độ dòng nhiệt còn lại  và

Cuối cùng, các phần mong muốn của bức xạ tới tại mỗi lớp kính được cho bởi:

và phần truyền qua không gian được kiểm soát là:

I₁^-(λ) có thể được thiết lập thống nhất để giải các phương trình này.

Phương pháp sử dụng ở đây cũng có thể được áp dụng để phân tích các kết cấu che nắng (Xem Điều 7) mặc dù các công thức sẽ trở nên phức tạp hơn do sự chuyển đổi chùm tia bức xạ mặt trời thành bức xạ mặt trời khuếch tán.

...

...

...

(Quy định)

Các giá trị tính chất nhiệt vật lý của khí điền đầy

Các bảng số liệu sau đây là các hệ số có mặt trong công thức tuyến tính nhờ đó hệ số dẫn nhiệt độ nhớt động học và nhiệt dung riêng đẳng áp của khí điền đầy trong khoang kính có thể được tính cho bốn loại khí (không khi, argon, krypton, xenon. Các công thức của đường thẳng bình phương tối thiểu được tạo từ dữ liệu tính chất nhiệt vật lý đưa ra trong thư mục tài liệu tham khảo (33).

Các tính toán truyền nhiệt dựa trên giả định rằng khi điền đầy không phải là khí phát xạ/hấp thụ. Do SF6 vi phạm điều kiện này nên không được trình bày trong các bảng.

Bảng B.1 - Độ dẫn nhiệt

Loại khí

Hệ số a

W/(m.K)

Hệ số b

...

...

...

λ tại 0°C

λ tại10°C

W/(m.K)

W/(m.K)

Không khí

2,873 x 10^-^3

7,760 x 10^-^5

0,0241

0,0248

...

...

...

2,285 x 10^-^3

5,149 x 10^-^5

0,0163

0,0169

Krypton

9,443 x 10^-4

2,826 x 10^-^5

0,0087

0,0089

...

...

...

4,538 x 10^-^4

1,723 x 10^-5

0,0052

0,0053

Trong đó λ = a + b.T (K), theo W/(m.K)

Bảng B.2 - Độ nhớt động học

Loại khí

Hệ số a

N.s/m^2

...

...

...

N.s/(m^2.K)

µ tại 0°C

µ tại 10°C

Pa.s

Pa.s

Không khí

3,723 x 10^-^6

4,94 x 10^-^8

1,722 x 10^-5

...

...

...

Argon

3,379 x 10^-6

6,451 x 10^-^8

2,100 x 10^-^5

2,165 x 10^-^5

Krypton

2,213 x 10^-6

7,777 x 10^-^8

2,346 x10^-5

...

...

...

Xenon

1,069 x 10^-^6

7,414 x 10^-8

2,132 x 10^-^5

2,206 x 10^-5

Trong đó µ = a + b.T (K), theo Pa.s

CHÚ THÍCH: 1 Pa.s = 1kg/(m.s) = 1 N.s/m^2

Bảng B.3 - Nhiệt dung riêng đẳng áp

Loại khí

...

...

...

J/(kg.K)

Hệ số b

J/(kg.K^2)

c_p tại 0°C

c_p tại 10°C

J/(kg.K)

J/(kg.K)

Không khí

1002,7370

...

...

...

1006,1034

1006,2265

Argon

521,9285

0

521,9285

521,9285

Krypton

248,0907

...

...

...

248,0907

248,0907

Xenon

158,3397

0

158,3397

158,3397

Trong đó c_p = a + b.T (K), theo J/(kg.K)

Bảng B.4 - Khối lượng phân tử

...

...

...

Khối lượng phân tử

kg/kmol

Không khí

28,97

Argon

39,948

Krypton

83,80

Xenon

...

...

...

Phụ lục C

(tham khảo)

Ví dụ về tính toán các đặc tính quang học của kết cấu che nắng loại thanh

C.1  Qui định chung

Phụ lục này cung cấp ví dụ điển hình trong tính toán các đặc tính quang học của kết cấu che nắng loại thanh như một hàm của các đặc tính và thông số hình học của thanh, đối với các góc bức xạ mặt trời chiếu tới khác nhau, áp dụng quy trình đưa ra trong 7.3.

C.2  Các yêu cầu kỹ thuật

Xem Hình C.1 và C.2

Thông số hình học:

...

...

...

chiều dài thanh: 16 mm

góc thanh: 45° và/hoặc 80°

Góc bức xạ mặt trời tới:

0° và 60° theo phương nằm ngang

Loại thanh

Trong suốt hoặc chắn sáng

Trắng, có màu và/hoặc tối màu (bề mặt bên ngoài và/hoặc bên trong)

Các đặc tính quang học đối với vật liệu của các loại thanh khác nhau được cho trong bảng C.1.

Bảng C.1 - Các đặc tính quang học của vật liệu thanh

...

...

...

Hệ số truyền bước sóng dài (hồng ngoại -IR)

t

Hệ số phát xạ bước sóng dài (hồng ngoại - IR)

ε_h

Hệ số truyền bức xạ mặt trời

t_s

Hệ số phản xạ bức xạ mặt trời

r

Trắng, chắn sáng

...

...

...

0,90

0,0

0,70

Có màu, chắn sáng

0,0

0,90

0,0

0,55

Tối màu, chắn sáng

...

...

...

0,90

0,0

0,40

Trắng, trong suốt

0,40

0,55

0,40

0,50

Kích thước theo milimet

...

...

...

CHÚ DẪN:

1 Thanh

2 Góc mặt trời

Hình C.1 - Thông số hình học thanh và vị trí của mặt trời

CHÚ DẪN:

1 Thanh

Hình C.2 - Các góc thanh 45° và 80°

C.3  Các kết quả

...

...

...

Các đặc tính quang học được minh họa trong Hình C.3 và C.4 và kết quả của các phép tính được đưa ra trong Bảng C.2.

Ví dụ về hệ số truyền nhiệt trực tiếp - trực tiếp t_dir,dir

CHÚ DẪN:

1 Ngoài nhà

2 Trong nhà

Hình C.3 - Minh họa hệ số truyền nhiệt trực tiếp - trực tiếp của kết cấu che nắng

CHÚ DẪN: 1 - Ngoài nhà             2 - Trong nhà

...

...

...

Lưu ý rằng các đặc tính quang học đối với bức xạ từ bên trong nói chung là không giống như đặc tính quang học đối với bức xạ từ bên ngoài. Các đặc tính quang học đối với bức xạ từ bên trong cần thiết do sự phản xạ tại các lớp liên tiếp trong hệ thống trong suốt.

Bảng C.2 - Ví dụ tính toán điển hình các đặc tính quang học của kết cấu che nắng loại thanh

Sản phẩm

Mô tả

A45

Mành chắn nắng với thanh màu trắng chắn sáng, góc thanh 45°

B45

Mành chắn nắng với thanh chắn sáng, có mầu sắc, góc thanh 45°

C45

...

...

...

C80

Mành chắn nắng với thanh chắn sáng, sáng mầu/tối mầu, góc thanh 80°

D45

Mành chắn nắng với thanh trong suốt màu trắng, góc thanh 45°

Đặc tính

A45

A45

B45

B45

...

...

...

C45

C80

C80

D45

D45

Thông số hình học:

Khoảng cách giữa các thanh (mm)

12

...

...

...

12

12

12

12

Chiều dài thanh (mm)

...

...

...

16

16

16

16

...

...

...

45

45

45

80

45

...

...

...

Các đặc tính quang học của vật liệu

Hệ số truyền IR của thanh

0,0

0,0

0,0

...

...

...

0,40

Hệ số phát xạ IR của mặt bên ngoài thanh

0,90

0,90

0,90

...

...

...

0,90

0,55

Hệ số phát xạ IR của mặt bên trong thanh

0,90

0,90

...

...

...

0,90

0,55

Hệ số truyền năng lượng mặt trời của thanh

0,0

0,0

...

...

...

0,0

0,0

0,40

Hệ số phản xạ năng lượng mặt trời của mặt bên ngoài thanh

0,70

...

...

...

0,70

0,70

0,50

Hệ số phản xạ năng lượng mặt trời của mặt bên trong thanh

0,70

...

...

...

0,55

0,40

0,40

0,50

Góc bức xạ mặt trời tới tính theo phương nằm ngang (°)

...

...

...

60

0

60

0

60

0

60

0

60

...

...

...

Hệ số truyền bức xạ mặt trời bên ngoài dir, dir (t_dir,dir)_ex

0,057

0,0

0,057

0,0

0,057

0,0

0,0

...

...

...

0,057

0,0

Hệ số truyền bức xạ mặt trời bên trong dir, dir (t_dir,dir)_int

0,057

0,310

0,057

0,310

0,057

0,310

...

...

...

0,088

0,057

0,310

Hệ số truyền bức xạ mặt trời bên ngoài dir, dif (t_dir,dif)_ex

0,141

0,073

0,090

0,047

0,096

...

...

...

0,012

0,005

0,373

0,277

Hệ số truyền bức xạ mặt trời bên trong dir, dif (t_dir,dif)_int

0,141

0,288

0,090

0,216

...

...

...

0,271

0,011

0,027

0,373

0,306

Hệ số phản xạ bức xạ mặt trời bên ngoài dir, dif (r_dir,dif)_ex

0,394

0,558

0,295

...

...

...

0,371

0,544

0,622

0,678

0,418

0,567

Hệ số phản xạ bức xạ mặt trời bên trong dir, dif (r_dir,dif)_int

0,394

0,103

...

...

...

0,066

0,216

0,070

0,356

0,273

0,418

0,273

Hệ số truyền bức xạ mặt trời bên ngoài dif, dif (r_dif,dif)_ex

0,332

...

...

...

0,291

0,038

0,495

Hệ số truyền bức xạ mặt trời bên trong dif, dif (r_dif,dif)_int

0,332

0,294

0,291

0,038

0,495

...

...

...

0,345

0,260

0,323

0,604

0,380

Hệ số phản xạ bức xạ mặt trời bên trong dif, dif (r_dif,dif)_int

0,345

0,260

0,193

...

...

...

0,380

Hệ số truyền IR bên ngoài (t_IR)_ex

0,227

0,227

0,227

0,0245

0,385

Hệ số truyền IR bên trong (t_IR)_int

0,227

...

...

...

0,227

0,0245

0,385

Hệ số phát xạ IR bên ngoài (ε)_ex

0,729

0,729

0,729

0,89

0,536

...

...

...

0,729

0,729

0,729

0,89

0,536

Phụ lục D

(tham khảo)

Ví dụ tính toán đặc trưng nhiệt của cửa sổ

...

...

...

Phụ lục này cung cấp ví dụ tính toán các đặc trưng nhiệt của khung, kính và toàn bộ kết cấu cửa như độ truyền nhiệt (U-value), tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời (SHGC), và hệ số truyền sáng (VLT), sử dụng các thuật toán đưa ra trong tiêu chuẩn.

D.2  Thông số hình học, diện tích và độ truyền nhiệt của các thành phần khung cửa

Thông số hình học, diện tích và độ truyền nhiệt của các thành phần khung cửa được đưa ra trong Bảng D.1.

Bảng D.1 -Thông số hình học, tính toán diện tích và độ truyền nhiệt

Thông số

Đơn vị

Giá trị

Chiều rộng cửa sổ

mm

...

...

...

Chiều cao cửa sổ

mm

1500

Diện tích cửa sổ

m^2

1,800

Thanh ngang đỉnh khung cửa

mm

60

...

...

...

mm

60

Thanh đứng phải

mm

60

Thanh bệ cửa

mm

60

Độ hấp thụ của khung, α_f

...

...

...

0,30

Độ truyền nhiệt của thanh ngang

W/m^2.K

3,0

Độ truyền nhiệt của thanh đứng trái

W/m^2K

3,0

Độ truyền nhiệt của thanh đứng phải

W/m^2K

...

...

...

Độ truyền nhiệt của thanh bệ cửa

W/m^2K

3,0

Diện tích dự kiến của thanh ngang

m^2

0,0684

Diện tích dự kiến của thanh đứng trái

m^2

0,0864

...

...

...

m^2

0,0864

Diện tích dự kiến của thanh bệ cửa

m^2

0,0684

Tổng diện tích khung

m^2

0,3096

Độ truyền nhiệt tinh cho phần khung

...

...

...

3,0000

Chiều rộng phần nhìn xuyên

mm

1080

Chiều cao phần nhìn xuyên

mm

1380

Diện tích phần mép thanh ngang

m^2

...

...

...

Diện tích phần mép thanh đứng trái

m^2

0,0836

Diện tích phần mép thanh đứng phải

m^2

0,0836

Diện tích phần mép thanh bệ cửa

m^2

0,0645

...

...

...

m^2

0,2963

Tổng diện tích phần tâm kính

m^2

1,1941

Diện tích phần nhìn xuyên

m^2

1,4904

D.3  Tính toán cho phần tâm kính

...

...

...

Ví dụ về thông số của vật liệu kính

Chiều rộng tấm kính (mm): 1000

Chiều cao tấm kính (mm): 1000

Chiều dày tấm kính (mm): 5,9

Diện tích tấm kính (m^2): 1,000

Hệ số dẫn nhiệt của kính (W/m.K): 1,000

Độ truyền năng lượng mặt trời của kính: 0,4493

Độ hấp thụ năng lượng mặt trời của kính: 0,5085

Độ khuếch tán năng lượng mặt trời trên bề mặt thứ nhất của tấm kính: 0,0550

...

...

...

Độ truyền sáng của kính: 0.7541

Độ phát xạ bề mặt thứ nhất của tấm kính; 0,837

Độ phát xạ bề mặt thứ hai của tấm kính: 0,837

Bảng D.2 - Tính nhiệt trở các lớp

Hệ số dẫn nhiệt của màng kết hợp vào mùa đông (W/m^2.K)

Nhiệt trở vào mùa đông (m^2.K/W)

Nhiệt trở vào mùa hè (m^2.K/W)

Phần dòng nhiệt bên trong với kính N1

...

...

...

Điều ngoài trời

25,00

0,04000

0,04000

25,00

Lớp kính

0,00590

...

...

...

Điều kiện trong nhà

7,70

0,12987

0,12987

7,70

Tổng nhiệt trở lớp màng khí

...

...

...

0,17577

0,17577

0,2444

...

...

...

Từ nhiệt trở của các lớp tính đưa ra trong Bảng D.2, tính các đặc trưng nhiệt của phần tâm kính được như sau:

Độ truyền nhiệt tổng cộng của phần tâm kính (U-value): 5,69 W/m^2.K

Tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời qua kính (SHGC): 0,574

Hệ số truyền sáng của phần kính (VLT): 0,754

D.3.2  Ví dụ tính cho kính hai lớp trong suốt, chứa lớp không khí ở giữa

Thông số của vật liệu kính: lớp trong và lớp ngoài sử dụng cùng một loại vật liệu kính

Chiều rộng tấm kính (mm): 1000

Chiều cao tấm kính (mm): 1000

Chiều dày tấm kính (mm): 3,9

...

...

...

Hệ số dẫn nhiệt của kính (W/m.K); 1,000

Độ truyền năng lượng mặt trời của kính: 0,8530

Độ hấp thụ năng lượng mặt trời của kính: 0,0768

Độ khuếch tán năng lượng mặt trời trên bề mặt thứ nhất của tấm kính: 0,0750

Độ khuếch tán năng lượng mặt trời trên bề mặt thứ hai của tấm kính: 0,0750

Độ truyền sáng của kính: 0.9030

Độ phát xạ bề mặt thứ nhất của tấm kính: 0,837

Độ phát xạ bề mặt thứ hai của tấm kính: 0,837

Chiều dày khoang khí (mm): 12,0

...

...

...

Bảng D.3 - Tính nhiệt trở các lớp

Hệ số dẫn nhiệt của màng kết hợp vào mùa đông (W/m^2.K)

Nhiệt trở vào mùa đông (m^2.K/W)

Nhiệt trở vào mùa hè (m^2.K/W)

Phân dòng nhiệt bên trong với lớp 1, N₁

Phần dòng nhiệt bên trong với lớp 2, N₁

Hệ số dẫn nhiệt của màng kết hợp vào mùa hè (W/m^2.K)

Điều kiện ngoài trời

...

...

...

0,04000

0,04000

25,00

Lớp kính bên ngoài

0,00390

0,00390

...

...

...

Khoang khí

0,17300

0,17300

...

...

...

0,00390

0,00390

Điều kiện trong nhà

7,70

0,12987

...

...

...

7,70

Tổng nhiệt trở lớp màng khí

0,35067

0,35067

...

...

...

0,1196

0,6241

Từ nhiệt trở của các lớp tính đưa ra trong Bảng D.3, tính các đặc trưng nhiệt của phần tâm kính được như sau:

Độ truyền nhiệt tổng cộng của phần tâm kính (U-value): 2,85 W/m^2.K

...

...

...

Hệ số truyền sáng của phần kính (VLT): 0,821

D.4  Tính toán cho toàn bộ cửa

Đặc trưng nhiệt của toàn bộ cửa sổ được tính trong Bảng D.4

Bảng D.4 - Đặc trưng nhiệt của toàn bộ cửa sổ

Loại kính

Kính 1 lớp, màu xanh

Kính hai lớp, trong suốt

U(Tâm kính)

5.7

...

...

...

U(Mép)

5.7

3.4

U(Khung)

3.0

3.0

U(Cửa sổ)

5.2

3.0

...

...

...

0.48

0.66

VLT(Cửa sổ)

0.62

0.68

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] WRIGHT, J.L. and MCGOWAN, A., Calculating Solar Heat Gain of Window Frames, ASHRAE Transactions, 106, Pt. 2,1999

[2] WRIGHT, J.L., Summary and Comparison of Methods to Calculate Solar Heat Gain, ASHRAE Transactions, 101, Pt. 1,1995

...

...

...

Glass Products Using Spectrometric Measurements

[4] RUBIN M., VON ROTTKAY K. and POWLES R., Window Optics. Solar Energy. 62, (1998) 149-161

[5] WRIGHT, J.L., Calculating Centre-Glass Performance Indices of Windows, ASHRAE Transactions. 104, Pt. 1 pp. 1230-1241,1999

[6] BERNIER and BOURRETT, Effects of Glass Plate Curvature on the U-Factor of Sealed Insulated Glazing Units, ASHRAE Transactions, 103, Pt 1,1997

[7] HOLLANDS, K.G.T., UNNY, T.E., RAITHBY, G.D. and KONICEK, L, Free Convection Heat Transfer Across Inclined Air Layers, Journal of Heat Transfer, 98, pp. 189-193,1976

[8] EL SHERBINY, S.M., RAITHBY, G.D., and HOLLANDS. K.G.T., Heat Transfer by Natural Convection Across Vertical and Inclined Air Layers, Journal of Heat Transfer, 104, pp. 96-102,1982

[9] WRIGHT, J.L., A Correlation to Quantify Convective Heat Transfer Between Vertical Window Glazings, ASHRAE Transactions, 106, Pt. 2, 1996

[10] ARNOLD, J.N., BONAPARTE, P.N., CATTON, I, and EDWARDS, D.K., Experimental Investigation of Natural Convection in a Finite Rectangular Region Inclined at Various Angles from 0 to 180°, Proceedings of the 1974 Heat Transfer and Fluid Mechanics Institute, Corvalles, OR, Stanford University Press, Stanford, CA, 1974

[11] ROHSENOW, W.M., and HARTNETT. J.P. (eds), Handbook of Heat Transfer, McGraw Hill, 1973

...

...

...

[13] ZIENKIEWICZ, O.C., and ZHU, J.Z., A Simple Error Estimator and Adaptive Procedure for Practical Engineering Analysis, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 24, pp. 337-357,1987

[14] ZIENKIEWICZ, o.c. and ZHU, J.Z., The Three R's of Engineering Analysis and Error Estimation and Adaptivity, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 82, pp. 95-113, 1990

[15] ROHSENOW, W.M., HARTNETT and GANIC, J.P., E.N., Handbook of Heat Transfer Fundamentals, 2nd Edition, McGraw Hill, 1985

[16] ROTH, H., Comparison of Thermal Transmittance Calculation Methods Based on ASHRAE and CEN/ISO Standards, Masters of Science Thesis, Department of Mechanical Engineerig, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA, May, 1998

[17] CORONEL J.F., ALVAREZ s. et al., Solar-optical and thermal performance of louvers type shading devices. Proceedings of European Conference on Energy Performance and Internal Climate in Buildings, ISBN 2.86834-108-Y, Lyons, France, 1994

[18] VAN DIJK, H.A.L. and GOULDING J. (eds), Advanced Windows Information System. WIS Reference Manual, TNO Building and Construction Research, Delft, The Netherlands, October 1996

[19] KLEMS, J.H., WARNER, L. et al., A comparison between calculated and measured SHGC for complex glazings, ASHRAE Trans. 102 (Pt. 1; Symposium paper AT-96-16-1): 931-939,1996

[20] KLEMS, J.H., WARNER, L. et al., Solar heat gain coefficient of complex fenestrations with a Venetian blind for different slat tilt angles., ASHRAE Trans. 103 (Pt. 1; Symposium paper PH-97-16-3): 1026-1034, 1997

[21] EN 13363-21), Solar protection devices combined with glazing - Calculation of solar and light transmittance - Part 2: Reference method

...

...

...

[23] PLATZER, W. et al., Results of the European research project ALTSET, Angular light and total solar energy transmittance (1997-1999), Research project SMT4-CT96-2099 under the European DG XII Standards, Measurement and Testing (SM&T) programme, Fraunhofer Institute for Solar Energy, Freiburg (D), 1999

[24] VAN DIJK, H.A.L. et al.. Progress in the European research project REVIS, Daylighting products with redirecting visual properties (1999-2000), Research project JOE3-CT98-0096 under the European DG XII Joule Programme, TNO Building and Construction Research, Delft (NL), 1999

[25] VAN DIJK, H.A.L., LEMAIRE, A. et al., Testing and Modeling of Thermal and Solar Properties of Double Glazing with Incorporated Venetian Blinds, Solar Energy Journal, 1999

[26] SIEGEL, R. and HOWELL, J.R., Thermal radiation heat transfer, third edition, Hemisphere Publishing,1992

[27] CURCIJA, D. and GOSS, W.P., New Correlations for Convective Heat Transfer Coefficient on Indoor Fenestration Surfaces - Compilation of More Recent Work, ASHRAE/DOE/BTECC Conference, Thermal Performance of the Exterior Envelopes of Buildings VI, Clearwater, FL, 1995

[28] KIMURA, K., Scientific Basis for Air Conditioning, Chapter 3, Radiative and Convective Heat Transfer, pp. 93-94, Equations 3.41 to 3.44, Applied Science Publishers, London, 1977

[29] ITO, N., KIMURA, K. and OKA, J., A field experimental study on the convective heat transfer coefficient on exterior surface of a building, ASHRAE Transactions, 78, Part 1,1972

[30] REDDY, J.N. and GARTLING, D.K., The finite element method in heat transfer and fluid dynamics, CRC Press, 1994

[31] WRIGHT, J.L., A simplified analysis of radiant heat loss through projecting fenestration products, submitted for publication, ASHRAE Transactions, 7, Pt.1, 2001

...

...

...

[33] TOULOUKIAN, Y.S. and HO, C.Y. (eds), Thermophysical Properties of Matter, Plenum Press. New York, 1972

[34] GRIFFITH, B.; FINLAYSON, E.; YAZDANIAN, M; and ARASTEH, D., The Significance of Bolts in the Thermal Performance of Curtain-Wall Frames for Glazed Facades, ASHRAE Transactions, 1998

[35] HOLLANDS, K.G.T., WRIGHT, J.L. and GRANQVIST, C.G., Glazings and Coatings, chapter 2 in Solar Energy - The state of the Art, ISES position papers (J. Gordon ed), 2001

[36] SWINBANK, W.C., Journal of the Royal Meteorological Society, 89, pp. 339-348,1963

[37] ISO 6946, Building components and building elements - Thermal resistance and thermal transmittance - Calculation method.

Mục lục

Lời nói đầu

Lời giới thiệu

...

...

...

2  Tài liệu viện dẫn

3  Ký hiệu

3.1  Quy định chung

3.2  Ký hiệu và đơn vị

3.3  Các kí tự

4  Xác định tổng các tính chất của hệ thống cửa sổ và cửa đi

4.1  Độ truyền nhiệt

4.2  Tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời

4.3  Độ truyền sáng

...

...

...

5.1  Tính chất quang học của lớp kính

5.2  Tính chất quang học hệ kính

5.3  Độ truyền nhiệt của vùng nhìn xuyên

6  Ảnh hưởng của khung cửa

6.1  Độ truyền nhiệt của diện tích khung cửa và độ truyền nhiệt tuyến tính

6.2  Phương trình cơ bản để tính toán độ truyền nhiệt

6.3  Biểu diễn hình học và chia lưới

6.4  Các vật liệu rắn

6.5  Hệ số dẫn nhiệt hiệu dụng - Khoang kính

...

...

...

6.7  Khoang và rãnh được thông khí

7  Kết cấu che nắng

7.1  Định nghĩa

7.2  Tính chất quang học

7.3  Kết cấu che nắng loại thanh

7.4  Thông khí

7.5  Tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời và độ truyền nhiệt

8  Điều kiện biên

8.1  Qui định chung

...

...

...

8.3  Trao đổi nhiệt đối lưu

8.4  Truyền nhiệt bức xạ sóng dài

8.5  Truyền nhiệt bức xạ và đối lưu kết hợp

8.6  Cường độ dòng nhiệt quy định

Phụ lục A (Tham khảo) Tính toán truyền nhiệt, quang qua kính nhiều lớp

Phụ lục B (Qui định) Các giá trị tính chất nhiệt vật lý của khí điền đầy

Phụ lục C (Tham khảo) Ví dụ về tính toán các đặc tính quang học của kết cấu che nắng loại thanh

Phụ lục D (Tham khảo) Ví dụ tính toán đặc trưng nhiệt của cửa sổ

Thư mục tài liệu tham khảo