Improved model for the thermal performance calculation of non-planar window frames for building simulation programs

Abstract

Las ventanas son un factor clave para el diseño de edificios energéticamente eficientes, en particular el área del marco que puede producir alta puentes térmicos. Este artículo trata de estimar con precisión la transferencia de calor a través de los marcos de ventana bajo la fluctuación de coeficientes de película. El modelo de la conductancia de una dimensión de trama utilizado tradicionalmente mediante la construcción de programas de simulación se analiza y se propone un modelo alternativo, que tiene en cuenta la morfología no plana de tramas estudiadas. Este modelo muestra un acuerdo positivo con los resultados obtenidos a partir de un programa de simulación de transferencia de calor de dos dimensiones, lo que demuestra que el rendimiento térmico de alta conductancia marcos no planas depende fuertemente de la relación entre el área de la superficie límite y el área del marco proyectada. De acuerdo a los resultados,2 K; sin embargo, las tramas con un factor U superior a 6,2 W / m 2 K necesita un modelo de conductancia alternativa que refleja mejor la naturaleza 2D de secciones de marco.

Windows are a key factor for designing energy-efficient buildings, particularly the frame area that can produce high thermal bridging. This paper deals with accurately estimating heat transfer through window frames under fluctuating film coefficients. The one-dimensional frame conductance model traditionally used by building simulation programs is analysed and an alternative model is proposed, which takes into account the non-planar morphology of studied frames. This model shows a positive agreement with the results obtained from a two-dimensional heat-transfer simulation program, demonstrating that the thermal performance of high-conductance non-planar frames strongly depends on the ratio between the boundary surface area and the projected frame area. According to the results, the traditional conductance model seems to be suitable for all frames with a thermal transmittance lower than 5 W/m2K; however, frames with a U-factor higher than 6.2 W/m2K need an alternative conductance model that better reflects the 2D nature of frame sections.