塑料型材及門窗熱工性能分析

　　3.模擬計算結果及分析
　　(1)模擬計算結果
　　在中國建筑科學研究院物理所的配合下,采用美國Thcrm6.0-Window5.0熱工計算軟件,對上述窗型傳熱系數K值、抗凝露溫度進行了模擬計算,計算結果見表5、6。

　　(2)模擬計算結果分析
　　通過上述計算,單框四玻窗和雙層窗的傳熱系數非常理想,而雙層窗的傳熱系數Κ值和抗凝露溫度為最佳,可達到1.25.1.20w/(㎡·K)和l1.7℃。因考慮四玻窗有渚多不利因素存在,如四玻窗的重量與五金件承載能力的匹配問題,及目前市場

表5 四玻窗與雙玻雙層窗熱工性能對比(冷邊)

　　上加工四層中空玻璃的沒備配套問題等等,四玻窗的可操作難度較大。這里僅對雙層窗的計算結果和市場應用調研作一分析介紹。

　　目前市場上采用不同結構形式雙層窗的使用情況在城市中個案居多(用戶自主改造)。由于受傳統木窗的影響,在城郊和農村市場新建或改建的平房及多層建筑中,采用雙層窗的使用量可達到60%。如黑龍江省綏化、綏棱、拜泉等城鄉地區。雙層窗多以外鋁或塑推拉+內塑平開、雙塑內開或內外平開結構形式。在調研中發現,雙層窗框之間的間隔層可以起到冷熱空氣置換的緩沖層作用,而且根據理論計算,間隔層的尺寸對雙層窗的傳熱系數干擾甚小(見表7)。有實際測量數據表明,案例1:冬季,同一天,同一樘窗,南向、塑料雙層窗,雙層窗間隔120mm；白天中午,室外溫度:-10℃ ,室內溫度:20℃ ,間隔層內溫度能達到60℃左有,室內玻璃表面溫度能達到18℃ ；凌晨4時,室外溫度: 25℃ ,室內溫度:16℃ ,問隔層內溫度為-6℃ ,室內玻璃表面溫度為14℃，(因該試驗場地是一門窗廠辦公室,房間熱損失較大,所以室內溫度相對較低。如果是住宅房間,室內溫度還會提高) (見圖8)。案例2:10層樓北向,鋁塑鋁窗,外側單玻內側雙玻,雙層窗問隔1OOmm；室外溫度:-17℃ ,室內溫度:21.5℃ ,室內玻璃表面溫度:19.5℃ ,間隔層溫度:-4℃。從兩個案例調查發現,無論是南向窗還是北向窗,室內玻璃表面溫度與室內溫度僅差2℃左右,這就能說明問題。如果室內玻璃表面溫度與室內溫度能保持在5℃之差范圍內,就會徹底解決塑料窗結露問題。

　　通過走訪調研也同樣證明,許多先期使用塑料唯框雙玻窗的用戶遭遇結露的困擾后采用了雙層窗結構,在冬季最冷的情況下,從未出現室內側玻璃結露現象,且室內溫度也得到了很好的保持。

　　(3)雙層窗優缺點分析
　　①密封性能
　　根據雙層窗的結構特點,雙層窗已實現了四道密封結構(見圖6、7)。水密性能僅在外側窗框就可以實現,甚至可以犧牲最外層密封(等壓原理)來保證滲人雨水的排出。氣密性能在四道密封結構或二道密封的基礎L會大大高于現行的單框三密封結構。

　　②隔聲性能
　　雙層窗的隔聲性能是極佳的,囚為利用中空玻璃和雙層窗的空氣間隔層的“彈性變形”可以起到減震作用。問隔層的尺寸與隔聲量有直接關系,一般情況下,間隔層的尺寸)gOn1n1,隔聲量值趨于穩定凹。據用戶反映,在辦公室內基本聽不到外面的狗叫聲,隔聲值可達到70dB以上閭。

　　③通風性能
　　雙層窗的間隔層結構非常好的解決了塑料窗通風換氣的問題。由室內排出的熱空氣與室外滲入的冷空氣在間隔層內交匯,形成一個微循環系統,冷熱空氣在不斷交換的同時,義起到了一個恒溫層的作用。

　　④適用范圍和應用條件
　　雙層窗非常適用于嚴寒地區的節能建筑,特別是在北向窗上可以徹底解決結露問題。但考慮到雙層窗的后期應用(維護與清洗),應X,l承重結構的墻體厚度有要求。

　　⑤材料成本較高
按現行市場報價僅對雙層窗的材料成本作宏觀計算,設窗型規格為1500× 1500n1Ⅱ1,單開扇。雙層窗的材料成本與單框四玻窗(或三玻窗)相比需增加100元/亻左右。

　　⑥制作成本較高
　　雙層窗制作成本比單框窗增加了一倍,并且制作工藝較復雜,雙層窗需考慮內開窗扇套開尺寸問題(圖10)。為保證雙內開窗扇在開啟過程中通暢,在內外側窗框規格相同的條件下,外側窗框或窗扇的上下邊框尺寸則要小于內側該部位尺寸。所以,該部位的窗框或窗扇的結構要做特殊設計。

　　⑦使用功能限制
　　雙層窗的開啟功能受到限制。如果采用外推拉內平開的開啟形式,雙層窗的密封性能會受到影響；如果采用內、外開啟窗扇的結構,則需考慮外側外開窗扇的五金件承載問題及外開窗扇的允許高寬比尺寸問題。且按照相關標準要求,7層及7層以上外開窗被限制使用。所以,高層建筑采用此開啟方式的雙層窗受到約束。

　　⑧雙層窗問隔層與后期維護保養的關系
　　設計雙層窗間隔層尺寸要考慮窗的后期維護保養。間隔層尺寸偏小(<1sOnlln),不利于窗的清理擦拭。間隔層尺寸偏大,與現行的節能墻體造相矛盾(如果按zOmm承重墻體寬度計算,掉雙層窗框尺寸(ω炮mm),間隔層尺寸則≤120mm)。

　　四、結語
　　1.對同一系列的不同腔室數目的塑料型材而言,隨腔室數目增多,傳熱系數會出現一個最佳值,過多的腔室數日會引起傳熱系數的增加。塑料型材在考慮保溫性能設汁時,腔室設計尺寸應選擇最佳值。

　　2.作為節能窗的發展方向和產品的深化研發,雙層窗是很好的選擇。但雙層窗要想作長足發展應首先解決材料成本問題。在保證窗戶的功能和性能的前提下,可考慮在型材和玻璃的使用上降低成本。如外側型材可考慮荷載增強作用,內側型材可考慮保溫性能;外側玻璃可選用單層玻璃,內側玻璃可選用雙層玻璃等。五金件配套應考慮雙內開扇的聯動開啟功能研發,即用一個傳動系統帶動兩個窗扇的共同廾啟和分別開啟(曾在意大利考察時見到過此種功能的斷橋鋁窗),將雙層窗的使用功能提升一個檔次。總之,通過上述模擬計算和調研數據,為塑料型材和門窗在做熱工性能設計時提供一些參考依據,目的是想為塑料門窗向深度研究做一些拋磚引玉的工作。

　　參考文獻
　　[1]朱洪祥中空玻璃的生產與選用山東:山東大學出版
社,200610
　　[2]涂逢祥.節能窗技術北京:中國建筑工業出版社,⒛03
　　[3]劉軍高性能門窗分析-節能窗技術北京:中國建筑⊥
業出版社,20O~1
　　[4]班廣生談建筑節能門窗的功能化趨勢-節能窗技術
北京:中國建筑⊥業出版社,⒛03
　　[5]李之毅塑料門窗設計原理2O066
　　(作者單位:哈爾濱中大化學建材

上一頁123下一頁