節能門窗的熱工性能分析范文

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《重慶建筑雜志》2014年第八期

1分析方法

1.1計算邊界條件根據《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程》JGJ/T151-2008、《建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法》GBT8484-2008的相關規定，用于門窗或幕墻產品設計、性能評價熱工性能參數計算的冬季標準熱工計算環境條件，采用冬季標準計算條件，按表1的參數設置。

1.2門窗設計規格：1500mm×1500mm，平開+固定，無上亮，如圖1所示。

1.3整樘窗熱工計算原理（1）整樘窗的傳熱系數應按下式計算。

2計算結果分析

2.1型材節點熱工性能分析采用相同的窗型、規格、節點（中挺與窗扇）、玻璃配置及計算邊界條件，計算三種窗型平開窗中挺節點處的溫度變化及熱工性能，結果分別如表2、表3所示。表2給出各窗型中挺節點處的溫度線圖，溫度線特點是同線等溫。同一幅等溫線圖上，相鄰兩條等溫線之間的數值相差一個等溫距。一般情況下，溫度線分布密集的區域溫度變化較大，溫度傳遞阻力也越大；反之溫度變化較小；溫度線均勻，說明材料內部傳熱遞減均勻。因此比較可以得出，彩鋼復合型材內有較好的保溫隔熱效果；由于斷橋鋁合金型材鋁的熱導率高，約為210W/(m•k)，型材內部溫度變化，除在斷熱橋部分比較密集外，在其型材同一腔室內靠近室內、外側幾乎是等溫的，室內外溫差不大。此外，斷橋鋁合金采用非金屬片狀隔熱條斷熱，雖然隔斷了熱傳導，但對熱對流和熱輻射未能有效隔斷，斷熱效果有限；對于多腔塑鋼型材，塑料的彈性模量為3.14~3.92GPa，其材質本身的強度低，用作門窗型材時，多腔塑鋼窗型材的主腔室必須放置鋼襯，型材的強度由鋼材來保證，因此，多腔塑料門窗型材的主腔室均為鋼襯加強腔室，由于鋼襯按標準需要錨固，使主腔室成為空氣微流動腔室，減低了保溫隔熱性能，從圖中亦可以看出，腔內的溫度變化小，影響了型材的保溫隔熱效果。表3可知，傳熱系數K數值越小，說明其保溫隔熱效果越好。彩鋼復合門窗中梃型材傳熱系數1.47W/(㎡•K)，塑鋼門窗中梃傳熱系數1.9W/(㎡•K)9，斷橋鋁合金門窗3.79W/(㎡•K)。線傳熱系數，是框和玻璃接縫的傳熱系數。主要描述了在窗框、玻璃和間隔層之間交互作用下附加的熱傳遞，線性熱傳遞傳熱系數主要受間隔層材料傳導率的影響。在相同的條件下，線傳熱系數值越大，表明線性傳導率越低，彩鋼復合門窗線性傳導率低于參照的鋁合金和塑料門窗，原因是型材的玻璃槽口更大，型材邊緣與玻璃的絕熱間隙距離更寬，所以更好。

2.2整窗熱工性能分析分析分別選用型材為50系列組合式彩鋼復合門窗、50系列多腔斷橋鋁合金門窗、維卡60系列多腔塑鋼門窗，門窗窗型及節點分別如圖2~圖4所示。為便于比較，均以東朝向門窗進行熱工計算，依據式①-④給出的計算方法分別計算整窗的傳熱系數、遮陽系數和可見光透射比，其結果如表4所示。根據上述計算，三種門窗的窗型相同，門窗的總面積相同，但由于型材斷面的大小不一樣，框的總面積（投影面積）不同，使框/窗比不同。50系列彩鋼復合門窗的框/窗比與斷橋鋁合金門窗的框/窗比幾乎相同，塑鋼門窗的窗/框比較金屬類門窗約大10%。金屬類門窗由于強度較高，框/窗比較小，有利于自然采光，但框對門窗遮陽系數的貢獻不及塑鋼窗，塑鋼門窗框/窗比較大，不利于自然采光，但對門窗的遮陽有一定貢獻。就彩鋼復合門窗、斷橋鋁合金門窗和多腔塑鋼門窗整窗的傳熱系數而言，由低到高依次是多腔塑鋼門窗2.49W/(㎡•K)、彩鋼復合門窗2.53W/(㎡•K)、斷橋鋁合金門窗3.02W/(㎡•K)。彩鋼復合門窗與多腔塑鋼門窗的傳熱系數很接近，差異不到5%，在建筑節能設計中可以具備相同的傳熱系數取值。斷橋鋁合金門窗的傳熱系數，比彩鋼復合門窗約高20%，對建筑整體節能率的貢獻十分明顯。

3結論

門窗節能的關鍵是在滿足其使用功能的前提下具有較高的保溫性和隔熱性能。通過對彩鋼復合門窗及市場上常見的斷橋鋁合金門窗和多腔塑鋼門窗的熱工性能進行比較分析，以得出如下結論：（1）彩鋼復合型材較之斷橋鋁合金型材和多腔塑鋼型材內部熱傳遞均勻，型材有較好的保溫隔熱效果。（2）彩鋼復合門窗由于框/窗比較小，有利于自然采光，但對門窗遮陽系數的貢獻不及塑鋼窗。（3）就整窗的熱工性能來看，彩鋼復合門窗明顯優于斷橋鋁合金門窗，與多腔塑鋼門窗熱工性能差異不到5%，擁有顯著的節能效果。

作者：賴怒濤杜曉磊周書兵單位：重慶華夏門窗有限責任公司中機中聯工程有限公司建筑技術研究所