Czytaj także -

Aktualne wydanie

2021 01 okladka

Świat Szkła 01/2021

User Menu

 

 20191104-V1-BANNER-160x600-POL

 

 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

okladka Dom inteligentny 22

(w opracowaniu) 

 dom bez barier okladka

gotowy

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 pl 480x100 AW Banner 201208

 20210102RT Digital

Numeryczne modelowanie parametrów współczynnika przenikania ciepła okien i ścian osłonowych Część 2
Data dodania: 02.01.21

Współczynnik przenikania ciepła ściany osłonowej jest głównym czynnikiem decydującym o zrównoważeniu termicznych właściwości przegród zewnętrznych budynku z estetyką projektu. Przeprowadzono badania mające na celu ustalenie możliwości porównania wyników z analizy cyfrowej MES (metoda elementów skończonych) z wynikami otrzymanymi z eksperymentalnej analizy ewaluacyjnej [1].

 

Procedura chińska – wg J GJ/T151-2008
W porównaniu do współczynnika przenikania ciepła krawędzi szkła wg amerykańskiej normy NFRC ważonego powierzchniowo, wyznaczenie liniowego współczynnika przenikania ciepła stosowanego przez normę chińską JGJ/T151 opiera się na wytycznych z normy ISO 10077-2, załącznik C1 „Współczynnik przenikania ciepła przekroju ramy” [ 20]. W celu obliczenia całkowitego (Ψ), wytyczne ISO wymagają przeprowadzenia 2 odrębnych modeli numerycznych Therm ocenianych niezależnie.

 

Krótko mówiąc, pierwszy model ocenia/oblicza prognozowaną całkowitą utratę ciepła do szyby (pakiet szybowy + rama). Drugi model ocenia/ oblicza tylko przewidywane straty ciepła z ramy do szyby.

 

Bardziej szczegółowo, pierwszy model obejmuje ramę i sąsiedni pakiet szybowy, z którego wyprowadzane jest całkowite (L2DΨ) liniowe przewodnictwo cieplne (w modelu płaskim 2D). Ustanawia to punkt odniesienia obejmujący wszelkie możliwe przenoszenie ciepła zachodzące w zespole od oszklenia, połączenia oszklenia z ramą i samej ramy.

 

Przewodnictwo cieplne ramy z pakietem szybowym jest określane jako (L2DΨ) i jest obliczane liniowo wzdłuż linii wzroku na elewacji na podstawie rzutowanego wymiaru szerokości ramy i rzutowanego wymiaru szerokości przeszklenia sąsiadującego z ościeżnicą. Jest to podsumowane matematycznie w następujący sposób [rys. 12], gdzie (Ψ) jest wyrażone w (W/mK) lub (Btu/hr.ft.°F).

 

2020 12 41 1

Rys. 12. (L2DΨ) Przewodność cieplna ramy i pakietu szybowego

 

Drugi model w programie Therm jest uruchamiany osobno po zastąpieniu sąsiednich szyb z materiału o bardzo niskim przewodnictwie (λ = 0,035 W/mK) lub (0,0202 Btu/hr.ft.°F), prawie idealnym izolatorem umieszczonym w ramie z prześwitem b1 nie mniej niż 5 mm (0,2”) i 190 mm (7,5”), uważane za panel kalibracyjny.

 

Liniową pojedynczą przewodność cieplną można następnie otrzymać zdefiniowaną jako (Uf*bf ), gdzie (bf ) jest rzutem na szerokość ramy [rys. 13].

 

2020 12 41 2

Rys. 13. Wyznaczanie wartości Uf za pomocą panelu kalibracyjnego

 

Współczynnik (Ψ) jest określany przez odjęcie sumy współczynnika przenikania ciepła w środku szyby i charakterystycznej liczbowej współczynnika przenikania ciepła ramy od całkowitego liczbowego współczynnika przenikania ciepła ramy, w tym sąsiedniego oszklenia. Jest to podsumowane matematycznie za pomocą poniższego równania [rysunek 14],

 

2020 12 41 3

Rys. 14. Metoda obliczania wartości Ψ (psi)

 

gdzie (Ψ) jest wyrażone w (W/mK) lub (Btu/hr.ft.°F).

 

Diagram na [rys. 15] pokazuje przekrój pionowego elementu okiennego i schematycznie podkreśla główne różnice między wytycznymi z normy NFRC, a systemami z normy JGJ, szczegółowo omówionymi powyżej w poprzednich rozdziałach.

 

 2020 12 41 4

Rys. 15. Porównanie metodyki obliczeń wg amerykańskiej normy NFRC i chińskiej JGJ/T151

 


Porównanie analizy ścian osłonowych
Wyniki wszystkich symulacji modelu Therm przy użyciu odpowiednio procedur NFRC i JGJ/T151 są podsumowane w [Tabela 2 i 3] poniżej, wyrażone w jednostkach SI i jednostkach IP.

 

Uwzględnia się tylko elementy okienne, to znaczy oszklenie stałe i otwierane okno. W obu przypadkach warto porównać wartości U dla oszklenia stałego, które pokazują niższą wartość współczynnika U, w porównaniu z oknem otwieranym, które pokazuje wyższe wartości współczynnika U.

 

Chociaż wydaje się to sprzeczne z intuicją, ponieważ większa powierzchnia przeszklona w budynkach może powodować wyższy transfer ciepła, ale współczynnik U oszklenia wynoszący 0,90 W/m2K (0,16 Btu/hr.ft2.°F) jest nadal znacznie mniejszy (więc

 

lepszy) – oszklenie jest materiałem mniej przewodzącym niż rama z wartością U w zakresie od 5 W/m²K do 15 W/m²K podawanej w literaturze [16]. Biorąc pod uwagę ograniczenia systemu stolarki okiennej, wraz ze zmniejszaniem się powierzchni okiennej wzrasta stosunek powierzchni ościeżnicy do powierzchni przeszklenia, co obniża ogólną efektywność energetyczną stolarki okiennej.

 

Wartość U okien pogarsza się wraz ze zmniejszaniem się ich rozmiaru. Większe okna mają lepsze wartości.

 

Charakterystyczna wartość współczynnika U dla każdego szczegółu ramy okiennej obliczona jest odmiennie zgodnie z procedurami NFRC i JGJ/T151 – więc otrzymywane są różne wartości liczbowe, głównie spowodowane różnicami zauważalnymi na poziomie warunków brzegowych, na które wpływ ma w szczególności zmiana współczynników przejmowania ciepła (na granicy okno-powietrze zewnętrzne lub wewnętrzne).

 

We wszystkich przypadkach wartości U wg NFRC dla ram (ościeżnic) mają wyższe wartości liczbowe w porównaniu z wartościami wg JGJ/T151, wywołane głównie przez faktyczną ocenę wkładu szybowego, w tym efekt przenikania ciepła ramki dystansowej o wyższych wartościach przewodności przechodzącego do ramy, a w innym przypadku wywołany przez wpływ panela kalibracyjnego o niskim współczynniku przewodności.

 

Iloczyn wartości współczynnika przenikania ciepła krawędzi ramy (NFRC) z powierzchnią obszaru krawędziowego otrzymujemy (0,59 W/K przeszklenie stałe i 0,31 W/K otwierane okno) w porównaniu do iloczynu współczynnika przenikania ciepła ważonego liniowo (JGJ/T151) z liniową długością obwodu szyby otrzymujemy (oszklenie stałe 0,54 W/K i okno otwierane 0,25 W/K) – dostaliśmy więc prawie porównywalne wyniki.

 

Obie procedury wykazują prawie taką samą utratę ciepła wzdłuż po obwodzie szyby spowodowaną umieszczeniem na krawędzi - systemu ramek oddzielających szybę od ramy.

 

Jeśli chodzi o straty ciepła w ramie, iloczyn współczynnika przenikania ciepła przez pola powierzchni pokazuje, że procedura NFRC prowadzi do ramy o wyższych całkowitych wartościach przewodnictwa (odpowiednio 2,73 W/K i 2,98 W/K dla oszklenia stałego i otwieranego okna), jak w porównaniu z (2,15 W/K i 2,55 W/K) wg JGJ/T151.

 

Można to przypisać w szczególności współczynnikowi przejmowania ciepła (z konwekcji) na powierzchni zewnętrznej, wykazującemu niższą wartość rezystancji wg NFRC w porównaniu z JGJ/T151, a tym samym większą utratą ciepła.

 

W odniesieniu do całkowitej powierzchni oszklenia, iloczyn współczynnika przenikania ciepła przez pola powierzchni oszklenia pokazuje, że NFRC przedstawia niższe wartości liczbowe (odpowiednio 2,40 W/K i 0,53 W/K dla oszklenia stałego i otwieranego okna) w porównaniu z tymi wg JGJ/T151 (2,79 W/K i 0,73 W/K).

 

Można to wyjaśnić za pomocą pola powierzchni krawędzi szkła odejmowanego od całkowitej powierzchni oszklenia, która jest przypisywana procedurze obliczania współczynnika dla krawędzi szkła. Wreszcie, ogólna średnia ważona wartość współczynnika przenikania ciepła U systemu okiennego wg procedury NFRC (1,95 W/K lub 0,34 Btu/hr.°F) w porównaniu z wartością wg procedury JGJ/T151 (1,84 W/K lub 0,32 Btu/hr.°F) różni się o około 6%.

 

 

 

To uzasadnia dalsze badania w celu lepszego zrozumienia, jakie zmienne można zmodyfikować, aby zbliżyć się do tej samej wartości liczbowej w różnych systemach oszklenia i obramowania, co zostało wyjaśnione bardziej szczegółowo przez Peta-Gaye [18].

 

Wyniki wg NFRC


Tabela 2. NFRC Therm Model numeryczny obliczone wartości U - jednostki układu SI (jednostki IP)

2020 12 41 5

 

Wyniki wg J GJ/T151


Tabela 3. JGJ/T151 Therm Model numeryczny obliczone wartości współczynnika U - jednostki układu SI (jednostki IP)

2020 12 41 6

 


Porównanie wizualizacji
Różne wartości liczbowe można odwzorować na komórki w arkuszu kalkulacyjnym i sformatować odpowiednio przy użyciu gradientu kolorów, aby wizualnie podkreślić obszar elementów okiennych o większej wartości współczynnika przenikania ciepła.

 

Naturalnie najlepsze parametry wykazuje środek panelu izolacyjnego, następnie oszklenie, a dopiero później rama aluminiowa. [Rys. 16] przedstawia (nie w skali geometrycznej) elewację przeanalizowanego systemu ściany osłonowej w układzie diagramowym dla każdego elementu.

 

Może to ułatwić odczyt z wyższego poziomu, przestrzennie łącząc kontekstowo każdy wynik.

 

 2020 12 41 7

Rys. 16. Wyróżniona kolorami przepuszczalność ciepła poszczególnych elementów ściany osłonowej (NFRC vs JGJ / T151)

 

2020 12 41 8

Rys. 17: Szyba zespolona – jednokomorowa vs. dwukomorowa, efektywność energetyczna okna vs WWR (jednostki SI)

 

 

Tabela 4:. Różne wartości parametrów dotyczących ram, oszklenia i stosunku wielkości powierzchni okien do powierzchni ścian

2020 12 41 9 

 

 

 

2020 12 41 10

Rys. 18. Analiza parametryczna efektywności ściany osłonowej (jednostki SI)

 

2020 12 41 11

Rys. 19. Analiza parametryczna efektywności ściany osłonowej (jednostki SI) - jak spełnić wymagania normy?

 

2020 12 41 12


Rys. 20. Analiza parametryczna efektywności ściany osłonowej (jednostki SI) – bez porównania różnych opcji

 

2020 12 41 13

Rys. 21. Analiza parametryczna efektywności ściany osłonowej (jednostki SI) – możliwe porównanie różnych opcji

 

 (...)

 

 

Modele parametryczne i wizualizacja analizy wielowymiarowej


Analizy wg aktualnych norm – podwójna vs potrójna szyba IGU
W obliczu niedawno poprawionych chińskich przepisów charakteryzujących się ewolucją wymagań normatywnych architekci i inżynierowie muszą aktywnie myśleć z wyprzedzeniem na wczesnym etapie projektowania, aby dowiedzieć się, czy określony schemat projektu fasady spełnia aktualne wymagania.

 

Zmiana nastawienia projektowego staje się priorytetem, zwłaszcza gdy przewiduje się, w jaki sposób zmiana elementu konstrukcyjnego może wpłynąć na efektywność energetyczną budynku. Często współczynnik stosunku wielkości okna do ściany (window-to-wall ratio WWR) jest korygowany, ponieważ kodeks DB11/687-2015 [6] nie będzie tolerował takiej samej elastyczności, jaką dawała norma GB 50189-2015 [13].

 

Projektowanie jest procesem iteracyjnym, dlatego projektanci mogą wybierać między różnymi opcjami WWR. W tym celu w oknie [19] zamodelowano 4 typy oszklenia izolacyjnego (jednokomorowa szyba zespolona IGU wypełniona powietrzem lub argonem, dwukomorowa szyba zespolona IGU wypełniona powietrzem lub argonem) i wstawiono w system ramek z izolacją termiczną, składający się z 4 charakterystycznych detali ram, takich jak profil dolny (parapetowy) (Uf = 5,6 W/m2K lub 1 Btu/hr.ft2.°F), profil górny (nadprożowy) (Uf = 4,5 W/m²K lub 0,8 Btu/hr.ft2.°F), profil ościeżnicowy lewy i prawy (Uf = 6 W/m²K lub 1,05 Btu/hr.ft2.°F).

 

Efektywności energetyczne ramy nie różniły się zbytnio przy zastosowaniu jedno- lub dwukomorowej szyby zespolonej, dlatego w analizie wykorzystano tylko wartości podane powyżej. Wymiary systemu ramowego mają wysokość od podłogi do sufitu 3,35 m  (11 stóp), wysokość od podłogi do podłogi 4,35 m (14,3 stopy), wysokość spandrela 1 m (3,3 stopy) i szerokość modułu 1,5 m ( 4,9 stopy).

 

Ogólny wskaźnik powierzchni okien do powierzchni całej fasady, czyli WWR jest ustawiony na 77%, zmieniając się w zależności od różnych iteracji obliczeniowych od 20% do 77%.

 

Na podstawie wymagań JGJ/T151 i przy 10% WWR obliczono całkowity współczynnik przenikania ciepła systemu okiennego. Postępowano zgodnie z procedurą modelowania NFRC, ponieważ poprzednia analiza wykazała, że procedura NFRC miała niewielki procent błędu marginesu w porównaniu z JGJ/T151.

 

Przeprowadzono 28 analiz (7 wskaźników WWR dla wybranych 4 typów szyb). Wyniki są przedstawione graficznie [rys. 17] i należy je rozważyć na wczesnym etapie projektowania, aby zapewnić spełnienie oczekiwań podczas określania zgodności przy użyciu określonego zespołu oszklenia.

 

Warto zauważyć, że konwencjonalna jednokomorowa szyba zespolona, której przy wypełnieniu powietrzem niewiele brakowało aby spełnić wymagania normy GB 50189-2015, a wypełniona argonem już spełniała wymagania normy GB 50189-2015, teraz nie byłaby zgodna z budowlanym kodeksem chińskim DB11/ 687. Jednak już potrójna szyba zespolona wypełniona powietrzem miałaby „dobre miejsce” odnośnie zgodności z DB11/ 687 w zakresie od 30 do 50% WWR.

 

Takie stwierdzenie musiałoby oczywiście zostać potwierdzone na późniejszym etapie, po dopracowaniu szczegółów. Można również zauważyć, że konstrukcja powyżej 60% WWR wymagałaby dwukomorowej szyby zespolonej wypełnionej argonem, co przesuwa granicę efektywności oszklenia jeszcze przed dodaniem trzeciej komory powietrznej.

 


Parametryczna analiza przenikalności cieplnej
Norma ASHRAE [16] przedstawiła typowe parametry cieplne ram, z przegrodami termicznymi lub bez, w systemie ścian osłonowych dla szyb pojedynczych, szyb zespolonych jedno- i dwukomorowych w rozdziale dotyczącym okien w celu wyznaczenia zakresu dopuszczalnego stosowania. Te wahają się od 8 W/m2K (1,4 Btu/hr.ft2.°F) do 17 W/m2K (3,0 Btu/hr.ft2.°F).

 

Inne źródła literatury, w szczególności system Passive House®, polecają system ram, które mają niski współczynnik na poziomie 2 W/m²K (0,35 Btu/hr.ft2.°F), podczas gdy dodatkowe wcześniejsze doświadczenia wykazały pośrednie wartości między tymi skrajnymi wymaganiami, i były one zależne od rodzaju konstrukcji ramy i wielkości powierzchni narażonej na zewnętrzne (zimne) warunki.

 

Ogólne średnie parametry cieplne ramy (progowej, nadprożowej oraz lewej i prawej ościeżnicy) są proponowane w tabeli 4 zawierającej wartości współczynników U odpowiednio 5, 10 i 15 W/m²K dla kategorii „Izolowane termicznie (z przekładką termiczną)” „Poprawione termicznie” i „Nie ulepszone termicznie”.

 

Przewidywanie wielkości wpływu decyzji architektonicznych staje się korzystne, zanim schemat zostanie zaprojektowany, gdy można wybrać spośród wielu opcji różnych systemów okiennych i mieć natychmiastowe „zrozumienie” wyników w celu dalszej debaty na temat optymalnego rozwiązania.

 

W związku z tym proponuje się uruchomienie wszystkich możliwych permutacji systemów ram, przeszklenia i stosunku okien do ściany z tabeli 4, aby zaoferować 225 opcji do wyboru (5 typów przeszkleń x 3 systemy ramowe x 15 wskaźników WWR), aby umożliwić projektantowi osiągnąć swój cel.

 

wysokość od podłogi do sufitu 3 m (9,9 stopy), wysokość od podłogi do podłogi 4 m (13,1 stopy), wysokość spandrela od 1 m (3,3 stopy) i zmienną wysokość od podłogi do sufitu wynikającą z różnego wskaźnika WWR przyjmowanego do obliczeń przyrostowo o 5% – od 20% do 90% i szerokość modułu 1,5 m (4,9 stopy). „Przebiegi” są obliczane bezpośrednio w arkuszu kalkulacyjnym przy użyciu formuły mapowania komórek parametrycznych, powtarzających się po każdym WWR.

 

Wymiary systemu ramowego są zmieniane zgodnie z WWR, aby pasowały do każdej iteracji. Wszystkie wyniki zebrano w ostatecznym arkuszu kalkulacyjnym określającym dopuszczalną wartość U według kodeksu pekińskiego DB11/687-2015 [6] dla każdego WWR.

 

Funkcja instrukcji „if” jest tworzona w celu oceny, czy wartość U całego systemu okiennego spełnia, czy nie, próg dopuszczający. Zestaw 7 zmiennych (WWR, wybór typu ramy, wybór typu szyby zespolonej, współczynnik powierzchni ramy/okna, wartość U okna, naddatek do dopuszczalnej wartości U, wymagania kodeksu pekińskiego) przegrupowuje wszystkie obliczone zmienne z 225 opcji do wyboru z sumowania 1575 zmiennych w zbiorze danych.

 

Aby wykorzystać odczyt zbioru danych, stworzono interaktywny, wielowymiarowy interfejs wykorzystujący język HTML. Wzrost gromadzenia danych w ciągu ostatniej dekady wymagał adaptacji nowych technik wizualizacji, takich jak „współrzędne równoległe” [21].

 


Interaktywna wizualizacja analizy wielowymiarowej
Podczas gdy dwuwymiarowe statyczne podsumowanie [rys. 17] może być wizualnie korzystne dla uchwycenia kluczowych ustaleń, interaktywny dynamiczny interfejs o większej liczbie wymiarów ma tę zaletę, że czyni go bardziej „angażującym”.

 

Odczytywanie zmiennych danych wielowymiarowych można przeprowadzić za pomocą wykresów i grafiki, 1 wymiar można odczytać za pomocą prostego diagramu słupkowego, 2 wymiary można odczytać na wykresie dwuosiowym, 3 do 6 wymiarów można odczytać na wykresie punktowym przy użyciu kolorów, grubości linii, różnych wzorów, różnych wielkości punktów itp., ale to ma swoje ograniczenia.

 

Równoległe współrzędne mają tę zaletę, że pokazują zbiór punktów n-wymiarowych zmiennych w 2-wymiarowej przestrzeni. Odkryte w latach 70. XX wieku przez Alfreda Inselberga [21] (doktora z matematyki i informatyki), równoległe współrzędne okazały się być wykorzystywane częściej w środowiskach naukowych i akademickich niż w wizualizacji danych biznesowych i konsumenckich.

 

Mówiąc ogólnie, współrzędne równoległe to technika wizualizacji wykorzystywana do wykreślania poszczególnych elementów danych w przestrzeni dwuwymiarowej w wielu wymiarach, gdzie każdy z wymiarów odpowiada osi pionowej, a każdy element danych jest wyświetlany jako seria połączonych punktów (tzw. polilinii) wzdłuż wymiarów/osi. Mocną stroną współrzędnych równoległych jest ich zdolność do jednoczesnego i interaktywnego wprowadzania znaczących wzorców wielowymiarowych i porównań do analizy za pomocą funkcji „czyszczenia” filtrującej zbiór danych [rys. 18].

 

Narzędzie może wykorzystywać wyniki symulacji parametrycznej na dużą skalę, w której dane wejściowe do projektu budynku i wyniki wydajności są specyficzne dla projektu i można je w pełni dostosować. Z technicznego punktu widzenia współrzędne równoległe wykorzystują język JavaScript (JS) i kod biblioteki JavaScript typu open source o nazwie D3 (Data Driven Documents), znanej z tworzenia dynamicznych, interaktywnych wizualizacji danych w przeglądarkach internetowych. Wykorzystuje szeroko stosowane standardy SVG (Scalable Vector Graphic), HTML i CSS (Cascading Style Sheet).

 

Pobrano internetowy kod open source „d3.parcoords”, zmodyfikowano go w celu dodania większej liczby funkcji obliczeniowych i ulepszono wizualnie w celu wzmocnienia procesu „opowiadania historii danych”. Stworzone narzędzie ma na celu wybieganie w przyszłość, przekazywanie informacji i ustalanie relacji między każdym uruchomieniem symulacji w oparciu o z góry określone opcje.

 

Bezpośrednio odczytuje zestaw danych zagregowany w arkuszu kalkulacyjnym sformatowanym jako zaplecze. Każda opcja projektu znajduje swoje miejsce poprzez linię łączącą każdy punkt danych od lewej do prawej i wymieniającą wejścia i wyjścia w tabeli bezpośrednio obok poniżej, która jest automatycznie odświeżana jako funkcja wyboru.

 

Na przykład, patrząc na czwartą linię od góry, można zauważyć, że opcja wyboru 75% WWR w połączeniu z konwencjonalną nie ulepszoną termicznie ramą (tylko pełny profil aluminiowy bez przekładek termicznych) z jednokomorową szybą zespoloną IGU wypełnioną powietrzem prowadziłby do wartości współczynnika U 4,24 W/m²K daleko od spełnienia minimalnego wymogu dotyczącego wartości U wynoszącego 1,4 W/m²K, a zatem nie spełnia wymagań Pekińskiego Kodeksu Energetycznego, a wszystko to w odniesieniu do wejść stosowanych w modelach Therm wymienionych powyżej [rys. 18].

 

Przeglądanie osi i filtrowanie prawej kolumny
końcowej jako danych wejściowych, odwraca proces myślenia, podkreślając wszystkie możliwe istniejące opcje spełniające wymagania kodeksu dla określony wartości WWR [rys. 17], pozostawiając 5 możliwych opcji do wyboru i uśredniając ogólne wartości U współczynnika przenikania ciepła z wyboru jako 1,6 W/m2K, która jest niższa od wymaganego naddatku dla wartości współczynnika U wynoszącego 1,6 i 1,8 W/m2K (druga kolumna po prawej), a zatem spełnia wymagania kodeksu [rys. 19].

 

Nie pozostawia to innego wyboru, aby wybrać system ramy z termicznie rozdzieloną ramą (profil aluminiowy z przekładką termiczna), w połączeniu z albo dwukomorową szybę Air Low-e, albo dwukomorową szybą Air Double Low-e, odpowiednio zaznaczone na drugiej i trzeciej kolumnie po prawej stronie jako wymagane. Postępując zgodnie z tym samym procesem, na pierwszy plan wysuwa się wiele innych ważnych kwestii, takich jak zrozumienie, że wybranie konwencjonalnej szyby zespolonej wypełnionej powietrzem z jednokomorową szybą zespoloną, z lub bez powłoki Low-e [rys. 20], nie spełnia już przepisów w Pekinie, niezależnie od tego, czy jest zastosowano profil termicznie rozdzielony.

 

W odniesieniu do wyboru szyby [rys. 21] jednokomorowej szyby zespolonej z powłoką niskoemisyjną (low-e) wypełnionej powietrzem lub argonem, zauważono, że zgodność z kodeksem pekińskim jest osiągalna tylko dzięki systemowi ram z przekładką termiczną tylko dla WWR między 25 a 40%. W związku z tym należy zrównoważyć „karę” za wybór oszklenia o przeciętnej przenikalności cieplnej za pomocą bardzo energooszczędnego systemu ramowego i niskiego wskaźnika WWR. Spośród kilku pokazanych przykładów, ten wielowymiarowy interfejs powinien być postrzegany jako

 

narzędzie projektowe, które pomaga kierować zespołem projektowym na wczesnym etapie projektowania, aby konsultować rozwiązania. Służy jako punkt odniesienia do ustalenia strategicznej mapy drogowej w celu znalezienia optymalnego rozwiązania i może służyć jako edukacja w dziedzinie fizyki budowli. Należy jednak podkreślić, że należy przeprowadzić dokładniejsze modelowanie termiczne, ponieważ projekt przechodzi od wczesnej fazy projektowania do fazy konstrukcyjnej, aby odpowiednio dopracować metodologię i zmniejszyć możliwy margines e błędów.

 


Wnioski
Zmotywowani niedawną rewizją chińskich przepisów energetycznych dotyczących większej „surowości energetycznej” w zakresie budynków, napędzanymi przez interdyscyplinarną współpracę w ostatnich latach i wzmocnionymi rosnącym zainteresowaniem analizą i wizualizacją danych, wysiłki podjęte w ramach tego badania mają na celu wizualne przekazanie informacji o tym, co fizyka budowli ma do przekazania co wygląda jak proces opowiadania ciekawej historii.

 

Wykazano, że Chiny i Stany Zjednoczone mają różne wytyczne dotyczące numerycznych obliczeń ścian osłonowych, ale prowadzą do zbliżonych wyników. Nowe kodeksy energetyczne z bardziej rygorystycznymi wymaganiami wstępnymi wywołują transformację procesu projektowania, potwierdzając, że utrata ciepła przez ramę jest obecnie znana jako najbardziej ograniczający czynnik efektywności energetycznej i uważana jest za kluczową zmienną projektową wpływającą na ogólną efektywność energetyczną przegród zewnętrznych. Globalny ruch czystej swobody projektowania, jaki niosą projektanci, jest obecnie bardziej ograniczony, zmuszony do zaakceptowania globalnego konsensusu między tym, czego żąda klient, a tym, czego wymaga kodeks/przepisy.

 

Otwiera to stronę dla nowej kreatywności i globalnej akceptacji, że uwodzicielski pogląd [22] wywołującego inne niekorzystne skutki dla ludzi, wywołany przez USGBC w 2013 r., musi być zrównoważone globalnym zobowiązaniem do ograniczenia globalnego ocieplenia. Numeryczne symulacje iteracyjne należy przeprowadzać na wcześniejszych etapach projektowania w bezpośredniej współpracy w ramach interdyscyplinarnych działań, co jest niezbędne do integracji projektu.

 

Paradygmat projektowania ewoluował szybko, integrując zmienne środowiskowe w sercu praktyki projektowej i inżynierskiej. Fasada odgrywa rolę buforową przy bezpośrednim kontakcie ze środowiskiem zewnętrznym, ale należy rozważyć inne konserwatywne środki w celu zmniejszenia zużycia energii w budynkach i emisji gazów cieplarnianych, ponieważ po dodaniu wszystkich zalet dają one znaczący atut.

 

(...)

 

 Olivier C. Brouard

 

Artykuł został oparty na wykładzie zaprezentowanym na Konferencji GLASS PERFORMANCE DAYS 2019, która odbyła się w dniach 26-28 czerwca 2019 r. Tampere w Finlandii

 

Bibliografia
1. Finite element method, two-dimensional (2D) Heat Transfer Analysis, Window & Daylighting, Berkeley Lab, US Department of Energy, https://windows.lbl.gov/tools/ knowledge-base/articles/thermcomponents viewed on April 29th, 2019
2. Therm 7.4 Lawrence Berkeley National Laboratory, https://windows.lbl.gov/software/therm, Released December 19,2016 viewed on April 29th, 2019
3. Bettenhausen, D.W., Carbary, L.D., Boswell, K.C., Brouard, O.C., Casper, J.R., Yee, S., Fukutome, M.M., A comparison of the thermal transmittance of curtain wall spandrel areas employing mineral wool and vacuum insultation panels by numerical modeling and experimental evaluation, Glass Performance Days Conference, Tempere, Finland, June 2015, www.gpd.fi
4. ASHRAE 90.1 2007. ANSI/ASHRAE Standard 90.1 Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings, Atlanta GA: American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers Inc.
5. International Energy Conservation Code (IECC), International Code Council http://publicecodes.cyberregs.com/icod/iecc/2012/, ISBN 978-1-60983- 058-8 viewed on April 29th, 2019
6. DB11/687-2015, Beijing Design Standard for Energy Efficiency of Public Buildings, 2015/11/01
7. NFRC 100-2004 Procedure for Determining Fenestration U Factors, National Fenestration Rating Council Inc.
8. JGJ/T151-2008, Calculation Specification for Thermal Performance of Windows, Doors and Glass Curtain-walls, 2009-05-01, www.bzfxw.com
9. JavaScript library, D3.js, Data-Driven Documents https:// syntagmatic.github.io/parallel-coordinates/
10. Xueliang, Y., Zhang, X., Liang, J.,Wang, Q.,Zuo, J., The Development of Building Energy Conservation in China: A Review and Critical Assessment from the Perspective of Policy and Institutional System, Sustainability 2017 Journal,
September 18th 2017, https://www.mdpi.com/journal/ sustainability viewed on April 29th.
11. 2015 United Nations Climate Change Conference, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/2015_United_Nations_ Climate_Change_Conference. viewed on April 29th, 2019
12. Hong, T., Cheng, L., Da, Y., Updates to the China Design Standard for Energy Efficiency in Public Buildings, Environmental Technologies Area, Energy Orlande Lawrence Berkeley National Laboratory, September 2015, https://escholarship.org/uc/item/5d81j9vv viewed on April 29th, 2019
13. GB50189-2015, Design Standard for Energy Efficiency of Public Buildings, National Standard of the People’s Republic of China, 2015/10/01
14. It’s the Architecture, Stupid! Who really holds the key to the global thermostat? The answer might surprise you., Solar Today Magazine, Edward Mazria, May/June 2003
15. Krag, M., Hayez, V., Next-generation curtain walling with vacuum insulation panels – Energy performance and design freedom, Glass Performance Days Conference, Tempere, Finland, June 2013, www.gpd.fi
16. ASHRAE Handbook 2017—Fundamentals, American Society of Heating, Refrigerating, and Air- Conditioning Engineers: Atlanta, GA, 2009. www.astm.org
17. ISO 15099 International Organization for Standardization. Thermal Performance of Windows, Doors and Shading Devices – Detailed Calculations, ISO/FDIS 15099, ISO TC163
18. Peta-Gaye M. Ebanks, A Comparison of the NFRC and CEN Thermal Transmittance Calculation Methods in North America’s Eight Climate Zones, Ryerson University, 2014
19. Therm 7 / Window 7, NFRC Simulation Manual, National Fenestration Rating Council Inc., Publication version: July 2017 https://windows.lbl.gov/sites/default/files/Downloads/NFRCSim7-July2017.pdf viewed on April 29th, 2019
20. International: ES ISO 10077-2 “Thermal Performance of Windows, Doors and Shutters – Calculation of thermal transmittance”, 2012
21. Inselberg, Alfred (1985). „The Plane with Parallel Coordinates”, The Visual Computer, 1:69-91, International Journal of Computer Graphics.
22. Seduced by the view: A closer look at all-glass buildings, Urban Green, U.S. Green Building Council Chapter, December 2013

 

2020 10 48 11

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 12/2020
   

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik