Window frame thermal performance simulation : suitable methods according to climate and technology

Abstract

En el marco de la elaboración de un sistema de certificación de ventanas en Argentina, este artículo cuestiona la validez de reproducir procedimientos de cálculo de otros países con un contexto climático y tecnológico diferente. Se analizan las diferencias metodológicas entre los estándares existentes para calcular el factor U de los marcos de ventanas. En particular, se examina el impacto del modelo radiativo empleado en la superficie externa del marco. Se simularon diferentes marcos de ventana bajo tres conjuntos de condiciones de entorno, primero utilizando el modelo llamado de cuerpo negro de la NFRC, y luego aplicando el modelo radiativo detallado de la norma ISO 15099. La comparación entre los factores U resultantes evidencia diferencias importantes (hasta un 12.7%) entre ambos modelos. El impacto de la elección del modelo radiativo exterior aumenta a medida que disminuye la compacidad exterior del marco, y se reduce en caso de altas velocidades de viento. De acuerdo a estos resultados, el modelo radiativo detallado de ISO 15099 debe ser utilizado en ambas fronteras del marco, para optimizar la precisión del cálculo de la transmitancia térmica de los marcos de ventana de baja compacidad bajo cualesquiera condiciones de entorno.

Within the framework of window labelling system elaboration in Argentina, this article questions the suitability of replicating calculation proceduresfrom other countries with different climatic and technological contexts. This paper analyzes the methodological differences between existingstandards for calculating window frame U-factor. It focuses on the impact of the radiation model applied on the frame outside boundary. Simulationswere performed on different window frames under three sets of environmental conditions, first using the NFRC blackbody radiation model at theoutside boundary, then using the ISO 15099 detailed radiation model. The comparison of the resulting U-factors shows significant differences (up to12.7%) between both models. The impact of outside boundary radiation model choice increases with the non-planarity of outside frame boundaryand decreases at high wind speeds. According to these results, the ISO 15099 detailed radiation model should be used on both sides of the frame, inorder to maximise the accuracy of non-planar frames thermal transmittance calculation under any environmental conditions.