被动式铝合金窗型材腔体填充对热工性能的影响
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
门窗专栏
Doors & Windows
被动式铝合金窗型材腔体填充对热工性能的影响
魏贺东 吕艳艳 杨连飞
河北奥润顺达窗业有限公司
摘 要：本文对断桥铝合金门窗几个常用产品进行模拟计算和数据分析，对比填充保温材料对其传热系数的影响及保温材 料填充到不同部位后断桥铝合金门窗传热系数、室内面温度的变化，得到保温材料在断桥铝合金门窗上的最优使用。
关键词：断桥铝合金门窗；保温材料；传热系数；模拟计算 Abstract: Through the simulation calculation and data analysis of several commonly used products of broken bridge aluminum alloy doors and windows, this paper compares the influence of filling insulation material on its heat transfer coefficient, and the change of heat transfer coefficient and indoor surface temperature of broken bridge aluminum alloy doors and windows after filling different parts of insulation material, then obtains the optimal use of insulation material on broken bridge aluminum alloy doors and windows. Key words: broken bridge aluminum alloy doors and windows, thermal insulation material, heat transfer coefficientn, simulation calculation
1 引言
调查显示，在我国社会的主要能耗中，建筑能耗从 2000 年 起就占全社会总能耗的 20% 以上，随着近几年房地产的疯狂 发展，建筑能耗已占到全社会总能耗的 40% 以上，而通过门窗 流失的能耗约占建筑能耗的 50%，换言之，通过门窗流失的能 耗约占社会总能耗的 20%。可见，建筑外门窗是建筑节能的 薄弱环节，建筑节能的关键是门窗节能技术的提高。
评判门窗节能的一个主要参数是传热系数，即为 K 值。K 值越大，传递的热量愈多，流失的能量也越多；反之，传递的热 量愈少，流失的能量也越少。因此，降低通过门窗的热量损失 要主要研究如何降低门窗的 K 值。
保温材料在建筑节能中有着重要的角色，应用于门窗同 样可以提高门窗的保温隔热性能。目前市场上的铝合金门窗 填充保温材料的制品已比比皆是，但实际上保温材料填充的 位置及种类均对门窗的传热系数有较大影响，甚至部分位置 填充保温材料后对门窗传热系数并没有改善。本文对比了不 同部位填充保温材料对断桥铝合金门窗保温性能的影响，供 断桥铝合金门窗节能设计时做参考。
2 基本原理 2.1 传热原理
传热是物理学上的一个物理现象，是指由于温度差引起 的热能传递现象。热传递中用热量量度物体内能的改变。热 传递主要存在三种基本形式：热传导、热辐射和热对流。只要 在物体内部或物体间有温度差存在，热能就必然以这三种方 式中的一种或多种从高温到低温处传递。
对于断桥铝合金门窗而言，热传导是通过固体传递热量， 主要发生在铝材、隔热条、胶条等固体之间；热对流是因空气 流动产生，主要发生在各个空腔内，空腔越大对流越大，热量 损失就越多；热辐射是高温表面向低温表面辐射电磁波，与材 料表面辐射率有关。
2.2 断桥铝合金门窗结构
如图 1 所示为常规 24mm 隔热条断桥铝合金门窗的节点。
2019.02
其中，室外侧铝材空腔称为冷腔，室内侧铝材空腔称为暖腔，
压线与扇（框）铝侧壁围成的腔体称为压线腔，安装玻璃的位
置称为玻璃槽口，隔热条围成的腔体称为隔热腔，图示尺寸分
别为框（7.4mm）、扇（11.4mm）隔热腔宽度。后文所用的名词均
与此相同。
冷腔
冷腔
单位：mm 玻璃槽口
7.4
11.4
24
隔热腔
隔热腔 压线腔
暖腔
暖腔
图 1 断桥铝合金门窗结构及腔体
2.3 保温材料的种类
保温材料一般是指导热系数小于或等于 0.12W（/ m·K）的
材料。保温材料发展很快，在工业和建筑中采用良好的保温
技术与材料，对建筑节能往往可以起到事半功倍的效果。建
筑中每使用一吨矿物棉绝热制品，一年可节约一吨石油。
目前建筑常用的保温材料有 EPS（模塑聚苯乙烯泡沫）、
XPS（挤塑聚苯乙烯泡沫）、聚氨酯发泡、玻璃棉、岩棉等。本文
填充的保温材料是导热系数为 0.029W（/ m·K）的挤塑聚苯乙烯
泡沫。
3 分类说明
本文选用隔热条高度为 24mm 的 65 系列断桥铝合金门窗
和隔热条高度为 35.3mm 的 75 系列断桥铝合金门窗，分别配置
带一片 Low-E 玻璃的双层中空玻璃和三层中空玻璃进行模拟
计算，具体分类见表 1。其中，Low-E 玻璃选用南玻 CES11-80_
5 China ID：30209；窗型为 750mm×1500mm 单开启，后文提到
21
Doors & Windows
铝合金系列 65 铝合金双玻 65 铝合金三玻 75 铝合金双玻 75 铝合金三玻
隔热腔高度/mm 24 24 35.3 35.3
表 1 本文对比分类说明
隔热腔宽度/mm
玻璃配置
7.4+11.4
5Low-E+12A+5
7.4+11.4
5Low-E+12A+5+12A+5
12.6+8.4
5Low-E+12A+5
12.6+8.4
5Low-E+12A+5+12A+5
门窗专栏
玻璃 K 值/[W/（m2 · K）] 1.808 1.329 1.808 1.329
的系列配置均与表 1 一致；计算参考标准为 JGJ/T 151—2008 《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》[1]，K 值计算边界条件为该 规程冬季标准计算条件，如表 2。
Doors & Windows
被动式铝合金窗型材腔体填充对热工性能的影响
魏贺东 吕艳艳 杨连飞
河北奥润顺达窗业有限公司
摘 要：本文对断桥铝合金门窗几个常用产品进行模拟计算和数据分析，对比填充保温材料对其传热系数的影响及保温材 料填充到不同部位后断桥铝合金门窗传热系数、室内面温度的变化，得到保温材料在断桥铝合金门窗上的最优使用。
关键词：断桥铝合金门窗；保温材料；传热系数；模拟计算 Abstract: Through the simulation calculation and data analysis of several commonly used products of broken bridge aluminum alloy doors and windows, this paper compares the influence of filling insulation material on its heat transfer coefficient, and the change of heat transfer coefficient and indoor surface temperature of broken bridge aluminum alloy doors and windows after filling different parts of insulation material, then obtains the optimal use of insulation material on broken bridge aluminum alloy doors and windows. Key words: broken bridge aluminum alloy doors and windows, thermal insulation material, heat transfer coefficientn, simulation calculation
1 引言
调查显示，在我国社会的主要能耗中，建筑能耗从 2000 年 起就占全社会总能耗的 20% 以上，随着近几年房地产的疯狂 发展，建筑能耗已占到全社会总能耗的 40% 以上，而通过门窗 流失的能耗约占建筑能耗的 50%，换言之，通过门窗流失的能 耗约占社会总能耗的 20%。可见，建筑外门窗是建筑节能的 薄弱环节，建筑节能的关键是门窗节能技术的提高。
评判门窗节能的一个主要参数是传热系数，即为 K 值。K 值越大，传递的热量愈多，流失的能量也越多；反之，传递的热 量愈少，流失的能量也越少。因此，降低通过门窗的热量损失 要主要研究如何降低门窗的 K 值。
保温材料在建筑节能中有着重要的角色，应用于门窗同 样可以提高门窗的保温隔热性能。目前市场上的铝合金门窗 填充保温材料的制品已比比皆是，但实际上保温材料填充的 位置及种类均对门窗的传热系数有较大影响，甚至部分位置 填充保温材料后对门窗传热系数并没有改善。本文对比了不 同部位填充保温材料对断桥铝合金门窗保温性能的影响，供 断桥铝合金门窗节能设计时做参考。
2 基本原理 2.1 传热原理
传热是物理学上的一个物理现象，是指由于温度差引起 的热能传递现象。热传递中用热量量度物体内能的改变。热 传递主要存在三种基本形式：热传导、热辐射和热对流。只要 在物体内部或物体间有温度差存在，热能就必然以这三种方 式中的一种或多种从高温到低温处传递。
对于断桥铝合金门窗而言，热传导是通过固体传递热量， 主要发生在铝材、隔热条、胶条等固体之间；热对流是因空气 流动产生，主要发生在各个空腔内，空腔越大对流越大，热量 损失就越多；热辐射是高温表面向低温表面辐射电磁波，与材 料表面辐射率有关。
2.2 断桥铝合金门窗结构
如图 1 所示为常规 24mm 隔热条断桥铝合金门窗的节点。
2019.02
其中，室外侧铝材空腔称为冷腔，室内侧铝材空腔称为暖腔，
压线与扇（框）铝侧壁围成的腔体称为压线腔，安装玻璃的位
置称为玻璃槽口，隔热条围成的腔体称为隔热腔，图示尺寸分
别为框（7.4mm）、扇（11.4mm）隔热腔宽度。后文所用的名词均
与此相同。
冷腔
冷腔
单位：mm 玻璃槽口
7.4
11.4
24
隔热腔
隔热腔 压线腔
暖腔
暖腔
图 1 断桥铝合金门窗结构及腔体
2.3 保温材料的种类
保温材料一般是指导热系数小于或等于 0.12W（/ m·K）的
材料。保温材料发展很快，在工业和建筑中采用良好的保温
技术与材料，对建筑节能往往可以起到事半功倍的效果。建
筑中每使用一吨矿物棉绝热制品，一年可节约一吨石油。
目前建筑常用的保温材料有 EPS（模塑聚苯乙烯泡沫）、
XPS（挤塑聚苯乙烯泡沫）、聚氨酯发泡、玻璃棉、岩棉等。本文
填充的保温材料是导热系数为 0.029W（/ m·K）的挤塑聚苯乙烯
泡沫。
3 分类说明
本文选用隔热条高度为 24mm 的 65 系列断桥铝合金门窗
和隔热条高度为 35.3mm 的 75 系列断桥铝合金门窗，分别配置
带一片 Low-E 玻璃的双层中空玻璃和三层中空玻璃进行模拟
计算，具体分类见表 1。其中，Low-E 玻璃选用南玻 CES11-80_
5 China ID：30209；窗型为 750mm×1500mm 单开启，后文提到
21
Doors & Windows
铝合金系列 65 铝合金双玻 65 铝合金三玻 75 铝合金双玻 75 铝合金三玻
隔热腔高度/mm 24 24 35.3 35.3
表 1 本文对比分类说明
隔热腔宽度/mm
玻璃配置
7.4+11.4
5Low-E+12A+5
7.4+11.4
5Low-E+12A+5+12A+5
12.6+8.4
5Low-E+12A+5
12.6+8.4
5Low-E+12A+5+12A+5
门窗专栏
玻璃 K 值/[W/（m2 · K）] 1.808 1.329 1.808 1.329
的系列配置均与表 1 一致；计算参考标准为 JGJ/T 151—2008 《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》[1]，K 值计算边界条件为该 规程冬季标准计算条件，如表 2。