塑料型材及门窗热工性能分析

　　3.模拟计算结果及分析
　　(1)模拟计算结果
　　在中国建筑科学研究院物理所的配合下,采用美国Thcrm6.0-Window5.0热工计算软件,对上述窗型传热系数K值、抗凝露温度进行了模拟计算,计算结果见表5、6。

　　(2)模拟计算结果分析
　　通过上述计算,单框四玻窗和双层窗的传热系数非常理想,而双层窗的传热系数Κ值和抗凝露温度为最佳,可达到1.25.1.20w/(㎡·K)和l1.7℃。因考虑四玻窗有渚多不利因素存在,如四玻窗的重量与五金件承载能力的匹配问题,及目前市场

表5 四玻窗与双玻双层窗热工性能对比(冷边)

　　上加工四层中空玻璃的没备配套问题等等,四玻窗的可操作难度较大。这里仅对双层窗的计算结果和市场应用调研作一分析介绍。

　　目前市场上采用不同结构形式双层窗的使用情况在城市中个案居多(用户自主改造)。由于受传统木窗的影响,在城郊和农村市场新建或改建的平房及多层建筑中,采用双层窗的使用量可达到60%。如黑龙江省绥化、绥棱、拜泉等城乡地区。双层窗多以外铝或塑推拉+内塑平开、双塑内开或内外平开结构形式。在调研中发现,双层窗框之间的间隔层可以起到冷热空气置换的缓冲层作用,而且根据理论计算,间隔层的尺寸对双层窗的传热系数干扰甚小(见表7)。有实际测量数据表明,案例1:冬季,同一天,同一樘窗,南向、塑料双层窗,双层窗间隔120mm；白天中午,室外温度:-10℃ ,室内温度:20℃ ,间隔层内温度能达到60℃左有,室内玻璃表面温度能达到18℃ ；凌晨4时,室外温度: 25℃ ,室内温度:16℃ ,问隔层内温度为-6℃ ,室内玻璃表面温度为14℃，(因该试验场地是一门窗厂办公室,房间热损失较大,所以室内温度相对较低。如果是住宅房间,室内温度还会提高) (见图8)。案例2:10层楼北向,铝塑铝窗,外侧单玻内侧双玻,双层窗问隔1OOmm；室外温度:-17℃ ,室内温度:21.5℃ ,室内玻璃表面温度:19.5℃ ,间隔层温度:-4℃。从两个案例调查发现,无论是南向窗还是北向窗,室内玻璃表面温度与室内温度仅差2℃左右,这就能说明问题。如果室内玻璃表面温度与室内温度能保持在5℃之差范围内,就会彻底解决塑料窗结露问题。

　　通过走访调研也同样证明,许多先期使用塑料唯框双玻窗的用户遭遇结露的困扰后采用了双层窗结构,在冬季最冷的情况下,从未出现室内侧玻璃结露现象,且室内温度也得到了很好的保持。

　　(3)双层窗优缺点分析
　　①密封性能
　　根据双层窗的结构特点,双层窗已实现了四道密封结构(见图6、7)。水密性能仅在外侧窗框就可以实现,甚至可以牺牲最外层密封(等压原理)来保证渗人雨水的排出。气密性能在四道密封结构或二道密封的基础L会大大高于现行的单框三密封结构。

　　②隔声性能
　　双层窗的隔声性能是极佳的,囚为利用中空玻璃和双层窗的空气间隔层的“弹性变形”可以起到减震作用。问隔层的尺寸与隔声量有直接关系,一般情况下,间隔层的尺寸)gOn1n1,隔声量值趋于稳定凹。据用户反映,在办公室内基本听不到外面的狗叫声,隔声值可达到70dB以上闾。

　　③通风性能
　　双层窗的间隔层结构非常好的解决了塑料窗通风换气的问题。由室内排出的热空气与室外渗入的冷空气在间隔层内交汇,形成一个微循环系统,冷热空气在不断交换的同时,义起到了一个恒温层的作用。

　　④适用范围和应用条件
　　双层窗非常适用于严寒地区的节能建筑,特别是在北向窗上可以彻底解决结露问题。但考虑到双层窗的后期应用(维护与清洗),应X,l承重结构的墙体厚度有要求。

　　⑤材料成本较高
按现行市场报价仅对双层窗的材料成本作宏观计算,设窗型规格为1500× 1500n1Ⅱ1,单开扇。双层窗的材料成本与单框四玻窗(或三玻窗)相比需增加100元/亻左右。

　　⑥制作成本较高
　　双层窗制作成本比单框窗增加了一倍,并且制作工艺较复杂,双层窗需考虑内开窗扇套开尺寸问题(图10)。为保证双内开窗扇在开启过程中通畅,在内外侧窗框规格相同的条件下,外侧窗框或窗扇的上下边框尺寸则要小于内侧该部位尺寸。所以,该部位的窗框或窗扇的结构要做特殊设计。

　　⑦使用功能限制
　　双层窗的开启功能受到限制。如果采用外推拉内平开的开启形式,双层窗的密封性能会受到影响；如果采用内、外开启窗扇的结构,则需考虑外侧外开窗扇的五金件承载问题及外开窗扇的允许高宽比尺寸问题。且按照相关标准要求,7层及7层以上外开窗被限制使用。所以,高层建筑采用此开启方式的双层窗受到约束。

　　⑧双层窗问隔层与后期维护保养的关系
　　设计双层窗间隔层尺寸要考虑窗的后期维护保养。间隔层尺寸偏小(<1sOnlln),不利于窗的清理擦拭。间隔层尺寸偏大,与现行的节能墙体造相矛盾(如果按zOmm承重墙体宽度计算,掉双层窗框尺寸(ω炮mm),间隔层尺寸则≤120mm)。

　　四、结语
　　1.对同一系列的不同腔室数目的塑料型材而言,随腔室数目增多,传热系数会出现一个最佳值,过多的腔室数日会引起传热系数的增加。塑料型材在考虑保温性能设汁时,腔室设计尺寸应选择最佳值。

　　2.作为节能窗的发展方向和产品的深化研发,双层窗是很好的选择。但双层窗要想作长足发展应首先解决材料成本问题。在保证窗户的功能和性能的前提下,可考虑在型材和玻璃的使用上降低成本。如外侧型材可考虑荷载增强作用,内侧型材可考虑保温性能;外侧玻璃可选用单层玻璃,内侧玻璃可选用双层玻璃等。五金件配套应考虑双内开扇的联动开启功能研发,即用一个传动系统带动两个窗扇的共同廾启和分别开启(曾在意大利考察时见到过此种功能的断桥铝窗),将双层窗的使用功能提升一个档次。总之,通过上述模拟计算和调研数据,为塑料型材和门窗在做热工性能设计时提供一些参考依据,目的是想为塑料门窗向深度研究做一些抛砖引玉的工作。

　　参考文献
　　[1]朱洪祥中空玻璃的生产与选用山东:山东大学出版
社,200610
　　[2]涂逢祥.节能窗技术北京:中国建筑工业出版社,⒛03
　　[3]刘军高性能门窗分析-节能窗技术北京:中国建筑⊥
业出版社,20O~1
　　[4]班广生谈建筑节能门窗的功能化趋势-节能窗技术
北京:中国建筑⊥业出版社,⒛03
　　[5]李之毅塑料门窗设计原理2O066
　　(作者单位:哈尔滨中大化学建材

上一页123下一页