塑料型材及門窗熱工性能分析

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

　　(2)模擬計(jì)算結(jié)果分析
　　通過上述計(jì)算,單框四玻窗和雙層窗的傳熱系數(shù)非常理想,而雙層窗的傳熱系數(shù)Κ值和抗凝露溫度為最佳,可達(dá)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(chǎng)

表5 四玻窗與雙玻雙層窗熱工性能對(duì)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(duì)雙層窗的計(jì)算結(jié)果和市場(chǎng)應(yīng)用調(diào)研作一分析介紹。

　　目前市場(chǎng)上采用不同結(jié)構(gòu)形式雙層窗的使用情況在城市中個(gè)案居多(用戶自主改造)。由于受傳統(tǒng)木窗的影響,在城郊和農(nóng)村市場(chǎng)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(dá)到60%。如黑龍江省綏化、綏棱、拜泉等城鄉(xiāng)地區(qū)。雙層窗多以外鋁或塑推拉+內(nèi)塑平開、雙塑內(nèi)開或內(nèi)外平開結(jié)構(gòu)形式。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn),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(jù)理論計(jì)算,間隔層的尺寸對(duì)雙層窗的傳熱系數(shù)干擾甚小(見表7)。有實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)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(nèi)溫度:20℃ ,間隔層內(nèi)溫度能達(dá)到60℃左有,室內(nèi)玻璃表面溫度能達(dá)到18℃ ；凌晨4時(shí),室外溫度: 25℃ ,室內(nèi)溫度:16℃ ,問隔層內(nèi)溫度為-6℃ ,室內(nèi)玻璃表面溫度為14℃，(因該試驗(yàn)場(chǎng)地是一門窗廠辦公室,房間熱損失較大,所以室內(nèi)溫度相對(duì)較低。如果是住宅房間,室內(nèi)溫度還會(huì)提高) (見圖8)。案例2:10層樓北向,鋁塑鋁窗,外側(cè)單玻內(nèi)側(cè)雙玻,雙層窗問隔1OOmm；室外溫度:-17℃ ,室內(nèi)溫度:21.5℃ ,室內(nèi)玻璃表面溫度:19.5℃ ,間隔層溫度:-4℃。從兩個(gè)案例調(diào)查發(fā)現(xiàn),無論是南向窗還是北向窗,室內(nèi)玻璃表面溫度與室內(nèi)溫度僅差2℃左右,這就能說明問題。如果室內(nèi)玻璃表面溫度與室內(nèi)溫度能保持在5℃之差范圍內(nèi),就會(huì)徹底解決塑料窗結(jié)露問題。

　　通過走訪調(diào)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(jié)露的困擾后采用了雙層窗結(jié)構(gòu),在冬季最冷的情況下,從未出現(xiàn)室內(nèi)側(cè)玻璃結(jié)露現(xiàn)象,且室內(nèi)溫度也得到了很好的保持。

　　(3)雙層窗優(yōu)缺點(diǎn)分析
　　①密封性能
　　根據(jù)雙層窗的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),雙層窗已實(shí)現(xiàn)了四道密封結(jié)構(gòu)(見圖6、7)。水密性能僅在外側(cè)窗框就可以實(shí)現(xiàn),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(jié)構(gòu)或二道密封的基礎(chǔ)L會(huì)大大高于現(xiàn)行的單框三密封結(jié)構(gòu)。

　　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(guān)系,一般情況下,間隔層的尺寸)gOn1n1,隔聲量值趨于穩(wěn)定凹。據(jù)用戶反映,在辦公室內(nèi)基本聽不到外面的狗叫聲,隔聲值可達(dá)到70dB以上閭。

　　③通風(fēng)性能
　　雙層窗的間隔層結(jié)構(gòu)非常好的解決了塑料窗通風(fēng)換氣的問題。由室內(nèi)排出的熱空氣與室外滲入的冷空氣在間隔層內(nèi)交匯,形成一個(gè)微循環(huán)系統(tǒng),冷熱空氣在不斷交換的同時(shí),義起到了一個(gè)恒溫層的作用。

　　④適用范圍和應(yīng)用條件
　　雙層窗非常適用于嚴(yán)寒地區(qū)的節(jié)能建筑,特別是在北向窗上可以徹底解決結(jié)露問題。但考慮到雙層窗的后期應(yīng)用(維護(hù)與清洗),應(yīng)X,l承重結(jié)構(gòu)的墻體厚度有要求。

　　⑤材料成本較高
按現(xiàn)行市場(chǎng)報(bào)價(jià)僅對(duì)雙層窗的材料成本作宏觀計(jì)算,設(shè)窗型規(guī)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(fù)雜,雙層窗需考慮內(nèi)開窗扇套開尺寸問題(圖10)。為保證雙內(nèi)開窗扇在開啟過程中通暢,在內(nèi)外側(cè)窗框規(guī)格相同的條件下,外側(cè)窗框或窗扇的上下邊框尺寸則要小于內(nèi)側(cè)該部位尺寸。所以,該部位的窗框或窗扇的結(jié)構(gòu)要做特殊設(shè)計(jì)。

　　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(nèi)平開的開啟形式,雙層窗的密封性能會(huì)受到影響；如果采用內(nèi)、外開啟窗扇的結(jié)構(gòu),則需考慮外側(cè)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(hù)保養(yǎng)的關(guān)系
　　設(shè)計(jì)雙層窗間隔層尺寸要考慮窗的后期維護(hù)保養(yǎng)。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(xiàn)行的節(jié)能墻體造相矛盾(如果按zOmm承重墻體寬度計(jì)算,掉雙層窗框尺寸(ω炮mm),間隔層尺寸則≤120mm)。

　　四、結(jié)語
　　1.對(duì)同一系列的不同腔室數(shù)目的塑料型材而言,隨腔室數(shù)目增多,傳熱系數(shù)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)最佳值,過多的腔室數(shù)日會(huì)引起傳熱系數(shù)的增加。塑料型材在考慮保溫性能設(shè)汁時(shí),腔室設(shè)計(jì)尺寸應(yīng)選擇最佳值。

　　2.作為節(jié)能窗的發(fā)展方向和產(chǎn)品的深化研發(fā),雙層窗是很好的選擇。但雙層窗要想作長足發(fā)展應(yīng)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(cè)型材可考慮荷載增強(qiáng)作用,內(nèi)側(cè)型材可考慮保溫性能;外側(cè)玻璃可選用單層玻璃,內(nèi)側(cè)玻璃可選用雙層玻璃等。五金件配套應(yīng)考慮雙內(nèi)開扇的聯(lián)動(dòng)開啟功能研發(fā),即用一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)兩個(gè)窗扇的共同廾啟和分別開啟(曾在意大利考察時(shí)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(gè)檔次。總之,通過上述模擬計(jì)算和調(diào)研數(shù)據(jù),為塑料型材和門窗在做熱工性能設(shè)計(jì)時(shí)提供一些參考依據(jù),目的是想為塑料門窗向深度研究做一些拋磚引玉的工作。

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　　(作者單位:哈爾濱中大化學(xué)建材

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