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    鴻鑫總工程師何志平分析鋁合金節(jié)能門窗的節(jié)能缺陷

    來源:中國幕墻網(wǎng)收集整理  作者:*  日期:2008-9-11  頁面功能 【字體: 】【打印】【投稿】【評論
    晶生璀璨 藝在和諧 第四屆讀者調(diào)查活動由晶藝建筑科技特別冠名贊助

      在成都鴻鑫幕墻門窗技術(shù)交流研討會,主題:“抗震、節(jié)能”,研討會時間:2008年9月4日,研討會地點(diǎn):成都世紀(jì)城新國際會展中心。

                         14:30-15:30 《淺述目前國內(nèi)鋁合金節(jié)能門窗的節(jié)能缺陷》
      演講人:中國·鴻鑫(北京)工程有限公司總工程師 何志平先生

      縱觀國內(nèi)鋁合金節(jié)能門窗的發(fā)展,已經(jīng)有了長足的進(jìn)步。由于能源匱乏,國家及地方逐步制定、發(fā)布新的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),促使各門窗生產(chǎn)廠紛紛研發(fā)具有更高節(jié)能指標(biāo)的門窗型材和相關(guān)配套方案,以求較大幅度的提高門窗的節(jié)能性能。但是,從門窗市場的產(chǎn)品實(shí)際情況觀察,門窗企業(yè)往往忽視門窗各連接部位的性能設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)及工藝控制,造成整窗節(jié)能效果與預(yù)期希望形成較大差距,直接降低了節(jié)能鋁合金門窗的市場影響力。另外開放式等壓腔體在北方地區(qū)氣候干燥、風(fēng)沙較大的情況下是否也是一個改進(jìn)的方向。本文將從以下五個方面進(jìn)行分析。
      一、鋁合金節(jié)能門窗目前存在的節(jié)能缺陷;
      二、節(jié)能缺陷的控制及優(yōu)化設(shè)計(jì);
      三、節(jié)能缺陷的工藝設(shè)計(jì)及工藝控制;
      四、開放式等壓腔的缺陷及改進(jìn);
      五、追求高性能的鋁合金節(jié)能門窗是門窗企業(yè)的責(zé)任;
      基于上述五個方面所進(jìn)行的以下分析,恭請廣大行業(yè)人士指正。謝謝!


      一、鋁合金節(jié)能門窗目前存在的節(jié)能缺陷

      1、節(jié)能缺陷分布
      ①. 節(jié)能缺陷主要分布在框、扇的冷腔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì);
      ②. 框、扇角部接合;
      ③. 中挺與外框的接合部位;
      ④. 鉸鏈合葉部位;
      ⑤. 框與開啟扇的密閉;
      ⑥. 排水孔及排水導(dǎo)流方式;

      2、節(jié)能缺陷部位分析
      ①. 框扇的冷腔結(jié)構(gòu)
      首先框扇的冷腔結(jié)構(gòu)及截面間隙的幾何尺寸,選取多大才能夠使空氣對流速度最低,且空氣間隙也能滿足要求(假設(shè)室內(nèi)外空氣溫度差為±20ºC)。按熱工學(xué)原理得知,如果腔室過大,空氣形成對流的速度就大,腔室過小空氣間隔層保溫節(jié)能能力下降,造成冷腔空氣隔層及易穿透形成短路,從而形成快速傳導(dǎo),使節(jié)能的效果大幅降低。既如此就應(yīng)有一個范圍是上述兩個因素的最佳結(jié)構(gòu)狀態(tài),而這個最佳結(jié)構(gòu)狀態(tài)也正是鋁合金節(jié)能門窗冷腔設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。

      ②. 框、扇角部接合缺陷
      框扇均為承力桿件,其角部受連接方式的影響,除應(yīng)滿足角部強(qiáng)度應(yīng)用組角膠外,對接密閉是節(jié)能的關(guān)鍵。現(xiàn)實(shí)中往往接縫難以密封到位,在加受成本影響,國外成熟的技術(shù)因價格較高顧客大多難以接受。在此情況下缺陷便暴露出來了,不但節(jié)能效果大幅下降,而且水密、氣密也大打折扣。主要原因在于鋁材接合面因材料、加工工藝、擠角或組裝位移誤差造成間隙,或整窗承力后承力桿件產(chǎn)生位移錯位,撕裂組角膠形成局部空氣貫通形成空氣對流,嚴(yán)重影響了整窗的綜合性能。此薄弱環(huán)節(jié)的U值也是最高的。
      現(xiàn)有條件解決辦法:
      a).改進(jìn)冷腔設(shè)計(jì),增加過渡空氣腔,使內(nèi)外空氣溫度形成階段過渡,提高其保溫隔熱性能。
      b).改進(jìn)角碼截面設(shè)計(jì),增加角部注膠,使擠角后能夠在腔體內(nèi)注入專用密封膠。
      c).提高(型腔與角碼配合)角碼切割下料精度(控制在0.05—0.15毫米),使擠角后同一平面最大誤差不大于0.15毫米。
      d).保證擠角位置點(diǎn),使一角單側(cè)保證4個擠角點(diǎn),一個角共8個擠角點(diǎn),增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及抗變形能力。
      e).改進(jìn)擠角定位(前后)精度,使誤差減小到0.5毫米以下。
      f).增加擠角后固化時間,保證組角膠的完全固化。
      g).保證正確的安裝固定方式,是確保安裝的整窗能否滿足高性能的關(guān)鍵。

      ③.中挺(加強(qiáng)中挺)與外框的接合部位缺陷
      目前中挺與外框的連接多采用單體鋁角碼橫向固定后在縱向拉緊,由此產(chǎn)生如下幾個問題:
      a). 一是由于硬質(zhì)連接及型材懸臂輕微變形,造成氣密和水密極難滿足很高的要求。
      b). 二是中挺與外框接合處形成貫通,造成空氣的冷熱傳導(dǎo),影響節(jié)能效果。
      解決辦法:
      a).改進(jìn)中挺與外框聯(lián)接的角碼連接形式,改進(jìn)工藝使中挺與外框的接合部緊密閉合,如設(shè)計(jì)出過渡子口在腔體局部注入密封膠、或設(shè)計(jì)接頭密封件,阻斷空氣的冷熱傳導(dǎo)。
      b). 在目前情況下應(yīng)在門窗小分格及框、扇內(nèi)下角外側(cè)打膠密封。
      c). 提高外框與中挺榫接配合精度(0.05—0.15毫米),即可滿足同一平面最大誤差不大于0.15毫米,又可避免中挺軸向因承加玻璃荷載后的扭轉(zhuǎn)。

      ④.鉸鏈、合頁部位
      鉸鏈、合頁部位因其開啟的方式所限,在密封上必然產(chǎn)生一定的縫隙,也直接影響到整窗的節(jié)能效果。
      解決辦法:
      a). 加強(qiáng)鋁型材生產(chǎn)、加工和安裝精度控制,保證材料基本參數(shù)的穩(wěn)定及密封膠條完整與到位。
      b). 采用隱藏式合頁或鉸鏈?zhǔn)亲罴呀鉀Q辦法,可以使開啟扇四周的膠條形成完整連續(xù)的壓接,減少能量損失。

      ⑤. 開啟扇的密閉
      開啟扇由于型材在生產(chǎn)擠出、復(fù)合過程中的變形和在加工及安裝過程中存在的誤差積累,以及所采用五金件的不同,使膠條的密閉均勻程度產(chǎn)生較大的差別,從而影響密閉效果,降低節(jié)能性能。雖然采用多點(diǎn)鎖(根據(jù)實(shí)際情況確定數(shù)量,避免浪費(fèi))可以加強(qiáng)密閉程度,使性能有較大幅度的提高,但是由于增加成本較多,在使用中受到限制。
      解決辦法:
      a). 較大開啟扇采用多點(diǎn)鎖均勻鎖閉,使開啟扇的四周壓接量盡量均勻,增加密閉程度。
      b). 鎖點(diǎn)安裝要視開啟扇大小和鎖點(diǎn)的數(shù)量確定最佳位置,在配合安裝膠條時,轉(zhuǎn)角處的膠條能夠均勻過度,使密閉達(dá)到最佳狀態(tài)。
      c). 同一型材所使用的密封膠條,應(yīng)針對不同形式的五金件鑒定其適用性。防止因五金件不同造成的密封缺陷。

      ⑥.排水孔及排水導(dǎo)流方式對能耗的影響
      內(nèi)開窗框外側(cè)雖然處于開放狀態(tài),由于有等壓膠條的阻隔,可以在一定程度上減緩冷熱空氣的傳導(dǎo)(損失也較大)。而窗框、扇排水方式以直通式居多,少數(shù)企業(yè)開啟扇采用排水腔導(dǎo)流實(shí)現(xiàn)下排水。尤其是開啟扇直通式排水,由于銑通空氣腔,致使中空玻璃四周間隙處于開放狀態(tài),造成冷熱空氣的直接傳導(dǎo)到開啟扇的內(nèi)側(cè)形成冷熱空氣的快速交換,造成能量的消耗和節(jié)能效果的降低。
      解決辦法:
      a). 阻斷鑲嵌中空玻璃槽口內(nèi)的空氣對流,使中空玻璃兩側(cè)的冷熱空氣直接交換途徑中斷,從而提高保溫性能。
      b). 設(shè)計(jì)多腔結(jié)構(gòu),使排水腔獨(dú)立于空氣腔,對空氣的流通形成較大阻力,從而提高保溫性能。


      二、節(jié)能缺陷的控制及優(yōu)化設(shè)計(jì)
      節(jié)能缺陷的控制及優(yōu)化設(shè)計(jì),筆者認(rèn)為應(yīng)考慮以下幾個問題:

      1、窗框的設(shè)計(jì)
      在外框設(shè)計(jì)時單獨(dú)設(shè)計(jì)外框的排水腔、組角腔。形成多腔結(jié)構(gòu)使氣密性有一個較大的提高, 從而進(jìn)一步提高節(jié)能性能。見圖1

      2、內(nèi)開窗在設(shè)計(jì)開啟扇外側(cè)面時,應(yīng)考慮兩腔結(jié)構(gòu)。即將空氣腔(角碼腔)和排水腔獨(dú)立設(shè)計(jì)——見圖2開啟扇外側(cè)局部

      3、窗框和窗扇閉合后形成的開放式等壓腔,由于目前國內(nèi)門窗生產(chǎn)采用的鋁合金擠出角碼,型腔內(nèi)無法注膠,必然形成角部缺陷。并且開放式腔體在北方地區(qū)氣候干燥、風(fēng)沙較大的情況下,在窗框內(nèi)沉積的圬物難以清理。所以在門窗的等壓腔增加一道密封,將能極大地增強(qiáng)門窗各項(xiàng)性能指標(biāo)。見圖3

      三、節(jié)能缺陷的工藝控制及工藝設(shè)計(jì)

      一個好的門窗產(chǎn)品體現(xiàn)在安裝完成后的各項(xiàng)指標(biāo)和參數(shù),既滿足國家各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。但是,有好的設(shè)計(jì)不一定是好的產(chǎn)品。而優(yōu)秀的設(shè)計(jì)是前提,產(chǎn)品的最終實(shí)現(xiàn)要靠好的工藝來實(shí)現(xiàn)。即通過好的加工方式及順序來完成,也就是根據(jù)不同產(chǎn)品制定不同的工藝——工藝設(shè)計(jì)。要考慮不同產(chǎn)品加工工藝標(biāo)準(zhǔn)的特殊性、差異性、同一性和相同產(chǎn)品差異性,如,采用磨具加工等。盡量減少人為因素的影響。將加工和安裝的積累誤差減至最小。就是生產(chǎn)和安裝所需工藝控制。沒有實(shí)質(zhì)性的工藝和工藝控制, 這也是目前我國門窗行業(yè)的主要不足和缺憾。


      四、開放式等壓腔的缺陷及改進(jìn)

      見圖3、圖4由于等壓腔與外界完全開放,在華北及西北地區(qū)使用的實(shí)際情況,可以看到使用過程中易形成的積塵和污垢難以清理。改進(jìn)的目的有兩個:一是增加密閉式等壓腔,以減少塵垢淤積;二是因密閉式等壓腔的建立形成了一個有效的過渡腔室,使內(nèi)外空氣溫度形成階段過渡,提高其保溫隔熱性能。為了極大地增強(qiáng)節(jié)能性能,將排水腔設(shè)置為暗排水。我們都知道塑料平開窗的節(jié)能性能高于隔熱鋁斷橋門窗,就其原因一是塑料型材固有的低傳導(dǎo),二是密閉式等壓腔的存在,將外界的影響降到最低點(diǎn),從而提高節(jié)能性能。等壓腔密閉后為了順利排水,必須設(shè)置氣壓平衡孔。氣壓平衡孔分為暗通式和直通式,建議均采用暗通式。在解決塵垢淤積的同時,門窗的節(jié)能性能必定也有所提高。從﹙圖4﹚可以看出由于增加了一道密封,在冷空氣襲來時大部分被阻擋于外,只有少部分通過型材、排水孔、氣壓平衡孔、膠條傳導(dǎo)或經(jīng)過縫隙進(jìn)入?yún)⑴c冷熱交換,而這種交換必須經(jīng)過三個階段才能完成(室內(nèi)冷熱空氣析出也需經(jīng)歷此過程),故而形成了幾個不同的溫度帶,使冷熱交換減慢提高節(jié)能性能。為了較大幅度提高保溫性能應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)。

      1、在門窗型材(外側(cè))懸壁上形成腔室儲存一定的空氣,大幅提高保溫性能。
      2、阻斷鑲嵌中空玻璃槽口內(nèi)的空氣對流。
      3、盡可能采用20毫米以上尼龍隔條。
      4、盡可能采用12毫米間隔以上中空玻璃。
      5、組角部位的注膠處理,增強(qiáng)角部密封。
      6、搭配合理的優(yōu)質(zhì)五金件、等壓膠條、密封膠條。
      7、避免直通式排水和直通式氣壓平衡孔。


      五、追求高性能的鋁合金節(jié)能門窗是門窗企業(yè)的責(zé)任

      作為國內(nèi)門窗企業(yè)的一員,時刻關(guān)注自身門窗綜合指標(biāo)的改進(jìn)和提高,使之滿足我國對能源控制的要求是我們的責(zé)任。而企業(yè)追求自主知識產(chǎn)權(quán)的門窗系統(tǒng)也是業(yè)界孜孜追求的目標(biāo),隨著國內(nèi)企業(yè)技術(shù)設(shè)計(jì)與加工、安裝技術(shù)及工藝的提高實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)也將指日可待。

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      2008年第三屆中國成都建筑門窗、型材、幕墻及設(shè)備展覽會在中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會鋁門窗幕墻委員會等多方支持協(xié)助下,于08年9月4日在成都新國際會展中心隆重開幕。[正文][評論]
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