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塑窗隔热保温性能的提高

时间:2015-10-29 09:18:00    点击率:

伟德国际 www.hcpiaowu.com 王丽 耿金良 马海成

  我国是一个能源消耗大国,其中建筑能耗约占全国能源消耗总量的1/4。而建筑外门窗的能耗又约占建筑物全部热损失的50%。近几年,随着人民收入水平的上升,对生活舒适度要求随之提高,冬季采暖,夏季降温费用逐步递增。在此情况下,国家主管建设的部门将节能环保作为今后的发展趋势和工作重点。国家和部分地区已经制定或逐步完善建筑节能管理办法,部分省、市、自治区也颁布相应的行政法规。

表1    JGJ26-95标准《不同地区采暖居住建筑对门窗传热系数限值(W/m2·K)

采暖期室外平均温度(℃)

代表性城市

窗户(含阳台门上部)

阳台门下部门芯板

外门

2.0~1.0

郑州、洛阳、宝鸡、徐州

4.70

4.00

1.70

/

0.9~0.0

西安、拉萨、济南、青岛、安阳

4.70

4.00

1.70

/

-0.1~1.0

石家庄、德州、晋城、天水

4.70

4.00

1.70

/

-1.1~2.0

北京、天津、大连、阳泉、平凉

4.70

4.00

1.70

/

-2.1~-3.0

兰州、太原、唐山、阿坝

4.70

4.00

1.70

/

-3.1~-4.0

西宁、银川、丹东

4.00

1.70

/

-4.1~-5.0

张家口、鞍山、酒泉、伊宁、吐鲁番

3.00

1.35

/

-5.1~6.0

沈阳、大同、本溪、阜新、哈密

3.00

1.35

/

-6.1~-7.0

呼和浩特、抚顺、大柴旦

3.00

1.35

/

-7.1~-8.0

延吉、通辽、通化、四平

2.50

1.35

/

-8.1~-9.0

长春、乌鲁木齐

2.50

1.35

/

-9.1~-10.0

哈尔滨、牡丹江、克拉玛依

2.50

1.35

/

-10.1~-11.0

佳木斯、安达、齐齐哈尔、富锦

2.50

1.35

/

-11.1~-12.0

海伦、博克图

2.00

1.35

/

-12.1~-14.5

伊春、呼玛、海拉尔、满州里

2.00

1.35

/

     这种形势,给建筑材料业提出了高标准要求。对于门窗伟德88娱乐国际,首要的是保温,隔热。从目前使用的木、铝、塑三种材料比较,所以,严寒地区急需保温窗;炎热地区急需隔热窗。与此相适应的PVC-U塑料门窗,以其优异的保温隔热性能和环保特色,在门窗市场中独具风采,占尽风骚,发展势头强劲。但是,目前大面积使用的单框单玻塑窗,即使是单框双玻双密封塑料窗也难以满足国家的保温节能要求。尤其难以达到东北、西北、东南沿海等严寒、暑热地区的高标准要求。因此,如何提高塑料门窗的保温隔热性能,降低传热系数同样是伟德国际研究探讨的主要课题之一。就建筑物门窗洞口总体来说,应从四个方面进行改进。一是窗框,二是玻璃,三是缝隙渗透(缝隙主要来自于框与扇搭接后形成的搭接缝隙、玻璃与框、梃、扇的安装缝隙、窗框与墙体的安装缝隙。),四是窗型设计。目的是减少室内空气与室外空气的热量交换,从而降低窗口总体导热系数。

伟德88娱乐国际断面及材料

   1、伟德88娱乐国际断面:窗框的热量传递是室内外的冷热空气通过伟德88娱乐国际内腔的封闭空气腔来完成的。静止空气的导热系数很低,增加窗框的隔离腔,是提高热阻的有效途径。腔室的设计须有利于阻断热流,把伟德88娱乐国际沿热流的传导方向分割成二腔、三腔或多腔(表2),使冷热对流速度相对减慢,可有效地降低伟德88娱乐国际的导热系数,提高了保温性能。

表2             不同结构塑料窗框的保温系数

塑框伟德88娱乐国际结构

伟德88娱乐国际内腔增强型钢尺寸(mm)

窗框传热系数(W/mK)

单腔结构

50×20×2

Ix=0.61cm4

Iy=3.6cm4

2.5

双腔结构

40×20×2

Ix=0.57cm4

Iy=3.6cm4

2.1

三腔结构

34×20×2

Ix=0.54cm4

Iy=2.44cm4

1.8

四腔结构

32×21×2

Ix=0.61cm4

Iy=2.22cm4

1.6

   2、伟德88娱乐国际材料:要提高门窗的保温性能,在选择窗框材料时,首先要选择热的不良导体。从节约能源及传热系数来看,塑料伟德88娱乐国际(PVC)是最佳选择(见表3),这一点早已成了人们的共识。

   另外,在塑材选择和断面设计时,既要考虑其物理性能又要考虑其力学性能,如将二玻变成三玻后,窗框是否仍能满足刚性要求,不变形,不扭曲。还要考虑到玻间距、腔室数量、保温腔、排水腔、钢衬腔的要求,在满足各项物理力学性能要求的前提下,要尽量减小伟德88娱乐国际宽度和厚度,以提高透光率、降低成本。

玻  璃

   窗户的绝大部分面积为玻璃,约占整个窗户面积的65~80%,是隔热保温的关键。从单层玻璃到双层玻璃,窗户的传热系数降低将近一半,玻璃本身的热阻是微不足道的,在双玻或三玻间形成的空气层是热阻增加的原因。双层玻璃或三层玻璃的传热能力还与玻璃间距直接有关,玻璃层数不同传热系数也不同(见表4)。

玻璃类型

玻璃间隔距离(mm)

传热系数(W/m2·K)

单层玻璃

 

6.4

双层中空玻璃

6

3.4

12

3.0

三层中空玻璃

12

2.0

缝  隙

   1、框扇的搭接密封形式:

   目前,国内国际市场上流行三腔或四腔三玻三密封的伟德88娱乐国际大致有两种(国内还有其它一些形式的三层密封窗,其原理基本相同),一种是挂肩式(图1、图3),另外一种为固定凸肩形式(图2、图4),其中挂肩式的配置比固定凸肩形式灵活,其固定窗的实现要比后者简便,容易,且由于固定窗部分可以将挂肩拿掉,因此,其整窗出材率比后者高。

   关于中间密封部位的设计。一些厂家在框、梃的中间部位采用挂肩式、斜面搭接结构。其特点是:A、挂肩可灵活运用,固定窗部位可不带挂肩,提高了出窗率。B、采用了斜面式压紧方式,当窗扇关闭时窗扇上中间胶条与窗框上挂肩斜面紧密接触,且窗扇的重量可通过挂肩斜面将窗扇重量分解。大部分传递给窗框,小部分传递给窗扇,减轻了五金件的承重负担。C、采取中间部位斜面式密封,其胶条在扇上,并有胶条附框起支承作用,不易损坏,对保持窗的保温性有着重要的作用。

   2、玻璃与框、梃、扇的安装缝隙:

   玻璃与窗框之间的安装缝隙是依靠玻璃压条通过胶条来达到密封目的的。玻璃间距的设计是考虑了胶条的厚度尺寸及成品玻璃的厚度尺寸,且玻璃的厚度尺寸又与单片玻璃的厚度尺寸及隔条的厚度尺寸有关。因此,选用胶条、隔条非常重要。要选择尺寸合适,质量合格,不易老化的伟德88娱乐国际,才能保证设计要求。

   3、窗框与墙体间的安装缝隙:

   窗框与墙体间的安装缝隙一般在15~20mm之间,有些厂家用水泥填塞,水泥有干缩性,会在窗框与墙体间产生空气流通的裂缝,降低保温性能。正确的是在门窗与墙体缝隙内,用闭孔泡沫塑料或发泡聚苯乙烯等弹性材料分层填塞,不宜过紧,避免挤弯伟德88娱乐国际。

窗型设计

   窗型不仅关系到整窗的抗风压性能,同样影响窗户的隔热保温性能。双层玻璃的边缘传热量大于中间的部分,玻璃的边长增加,整窗的传热量也就增加,玻璃分块愈小,整窗的玻璃边长就愈长。从图5中可以计算出,同样大的洞口,不同的设计,玻璃边长也不同。A玻璃周长是B的1/2;C玻璃周长是B的2/3;同时,窗面分割愈碎,窗框所占的面积比就愈大,对窗的采光也不利。所以,在进行门窗设计时,应根据抗风压、保温和采光要求,合理降低窗框比。

  
在考虑保温系数的同时,还应兼顾以下问题。

   1、排水功能。当遇有强风压作用时,雨水容易渗入窗内,虽有排水结构,也避免不了雨水渗漏问题。对此,可安装一个装在窗扇室外下框的挡水条(见图6),挡水条采用双保险形式,即挂在扇上的同时又可用胶粘贴,避免排水条与扇框间产生间隙而漏雨水,为加强粘接强度,在挡水条粘接部加几道纹路,以使胶水存留。

   2、保温腔与排水腔。如65四腔三玻三密封伟德88娱乐国际具有四个保温腔、三道胶条密封、三层玻璃。原来三腔伟德88娱乐国际框与扇搭接后的密封腔只有一个(见图7),在打完排水孔及气压平衡孔后,即与大气相通,此密封腔实际上已失去保温作用。为提高保温性能及五金件安装要求,伟德88娱乐国际除要有足够的搭接边长度外,还要考虑增加一个保温腔(见图6),即由原来的双道密封改为三道密封,密封腔由一个变为二个,使打完排水孔后的门窗有一个保温腔、一个排水腔,以保证其隔垫保温性能。

   3、压条结构。目前设有两种形式的压条结构,一种是直边系列,另一种是花边系列。直边压条给人一种朴素大方,挺阔的感觉,其玻璃厚度为30,即4+9+4+9+4或3+12+3+9+3。适用玻璃分格较小的场合,可降低玻璃成本。而花边系列采用了修饰手段,将直边改为曲线    花边,看上去显得灵动、美观、不呆板,对整窗有修饰作用,其玻璃厚度为36,即4+12+4+12+4或5+12+5+9+5,此窗玻间距较大,适用于对保温要求高、玻璃分格较大的场合。

设计举例

   以1200×1500平开窗为例,分别用60系列伟德88娱乐国际和65系列伟德88娱乐国际制作60三腔两玻两密封平开窗和65四腔三玻三密封平开窗,其两种窗的传热系数结果如下:

     窗户尺寸:1200×1500=1.8m2

     双层中空玻璃的传热系数K=3.0W/m2·K(选用双层中空玻璃4/12/4)(见表5)

     三层中空玻璃的传热系数K=2.0W/m2·K(选用双层中空玻璃4/12/4/124)

     三腔60伟德88娱乐国际的传热系数K=1.8W/m2·K

     四腔65伟德88娱乐国际的传热系数K=1.6W/m2·K

表5         不同窗框、不同玻璃塑料窗的传热系数(W/mK)

玻璃类型

塑料窗的传热系数

窗框传热系数

玻璃传热系数

三腔

四腔

双层中空玻璃4/12/4

2.65

1.8

 

3.0

三层中空玻璃4/12//4/12/4

1.90

 

1.6

2.0

     例1.60平开三腔双玻双密封窗,窗型尺寸1200×1500=1.8m2

     窗框与窗扇的遮光尺寸105mm

     窗扇与窗梃的遮光尺寸121mm

     玻璃面积1.24m2;占窗户面积70%

     窗框面积0.56m2;占窗户面积30%

     按塑料窗K值计算表查出K值:

     当玻璃所占窗户比例为70%时,交点为3.0(K玻璃=3.0W/m2·K)

     当窗框所占窗户比例为30%时,交点为1.8(K窗框=1.8W/m2·K)

     将两交点水平延伸,然后,取其交点,得出窗户的传热系数K=2.25W/m2·K)

     例2.65平开四腔三玻三密封窗,窗型尺寸1200×1500=1.8m2

     窗框与窗扇的遮光尺寸117mm

     窗扇与窗梃的遮光尺寸141mm

     玻璃面积1.17m2;占窗户面积65%

     窗框面积0.63m2;占窗户面积35%

     按塑料窗K值计算表查出K值:

     当玻璃所占窗户比例为65%时,交点为2.0

      (K玻璃=2.0W/m2·K)

     当窗框所占窗户比例为35%时,交点为1.6(K窗框=1.6W/m2·K)

     将两交点水平延伸,然后,取其交点,得出窗户的传热系数K=1.90W/m2·K

   可见,当采用同一窗型、同一尺寸的窗户时,选择的材料、结构不同,其传热系数相差很大。门窗设计人员应该根据门窗所应用地区的不同情况及使用者对门窗的要求不同来进行门窗设计。


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