| 标题 | 隔热槽对铝合金推拉门窗节点传热系数的影响 |
| 范文 | 孟凡东 成洪波 【摘要】本文通过Therm热工模拟软件，对比分析了有无隔热槽对节点K值的影响和隔热槽分别应用在普通铝合金推拉门窗和断桥铝合金推拉门窗上对节点K值的影响，并进一步对比分析了隔热槽不同形状对节点K值的影响。通过模拟分析可知，使用隔热槽能够有效降低节点K值，隔热槽应用在断桥铝合金推拉门窗上，保温隔热效果更好，节能效果更佳；通过对隔热槽四种形状的分析，得出使用形状4隔热槽的节点K值最低，隔热槽的底部不应与下框接触面积过大，宜设置两个支撑脚，并且在安装使用时支撑脚宜与隔热条接触。 【关键词】隔热槽；Therm软件；铝合金推拉门窗；K值；节能 1. 前言 作为建筑外围护结构的重要组成部分，建筑门窗是建筑节能中的薄弱环节，通过门窗流失的能量是墙体的5～6倍、地面的20多倍、屋面的5 倍，在建筑围护部件总能耗中约占40%～50%[1]。相比平开门窗，推拉门窗由于构造、密封性差等原因致使气密性能、保温性能不佳，由此导致的建筑能耗更多。如何提高推拉门窗的传热系数（K值）一直是门窗节能的难点。隔热槽作为推拉门窗的附配件，得到越来越多的应用。 2. 条件设定 在框计算截面中，应用一块导热系数λ=0.03 W/（m·K）的板材替代实际的玻璃厚度，板材的厚度与所替代面板的厚度相等，嵌入框的深度按照面板嵌入的实际尺寸，可见部分的板材宽度bp不应小于200mm（如图1） [2] 。传热系数计算应采用冬季标准计算条件，计算环境边界条件[2]以及材料条件如表1所示。 3.有无隔热槽对K值的影响分析 隔热槽的材质一般是PVC，选用的典型隔热槽横截面如图2所示，选取铝合金推拉门窗扇靠室内侧的下框扇节点作为计算模型，并且替代实际玻璃的板材厚度统一为22mm。铝合金推拉门窗下框扇节点分为使用普通铝合金型材和断桥铝合金两种，断桥铝合金推拉门窗下框扇节点中框断桥铝型材隔热条宽度为20mm，扇断桥铝型材中隔热条宽度为15mm。鋁合金推拉门窗下框扇节点计算模型分为不安装隔热槽和安装隔热槽两种。处理后的普通铝合金推拉门窗下框扇节点计算模型如图3所示，断桥铝合金推拉门窗下框扇节点计算模型如图4所示。 通过Therm软件对普通铝合金推拉门窗下框扇节点计算模型和断桥铝合金推拉门窗下框扇节点计算模型分别模拟计算，计算K值如表2所示，温度云图如图5、图6所示，计算结果如图7所示。 从图5、图7和表2可知，对于普通铝合金推拉门窗下框扇节点，无隔热槽的K值为7.4675 W/㎡·K，有隔热槽的K值为7.0983W/㎡·K，有隔热槽节点K值比无隔热槽降低了0.3692 W/㎡·K。 从图6、图7和表2可知，对于断桥铝合金推拉门窗下框扇节点，无隔热槽的K值为5.1202 W/㎡·K，有隔热槽的K值为4.4237 W/㎡·K，有隔热槽节点K值比无隔热槽降低了0.6965 W/㎡·K，降低幅度是普通铝合金推拉门窗下框扇节点中有隔热槽节点K值与无隔热槽之间降低幅度的两倍左右。这说明了在断桥铝合金推拉门窗上使用隔热槽能有效降低节点K值，保温效果更好。在断桥铝合金型材上使用隔热槽，能在节点上从玻璃替代板材、扇隔热条、隔热槽、框隔热条之间形成一条完整的等温线，有效降低了节点的K值。 断桥铝合金推拉门窗下框扇节点使用隔热槽的K值是4.4237 W/㎡·K，而普通铝合金推拉门窗下框扇节点使用隔热槽的K值是7.0983 W/㎡·K，降低了2.6746 W/㎡·K，节能效果显著。隔热槽应用在断桥铝合金推拉门窗上，节能效果更佳。 4.隔热槽形状对K值的影响分析 推拉门窗的框型材确定之后，隔热槽的长度就基本上确定了，但是隔热槽的形状可以结合成本和隔热保温效果来设计选用。选取四种形状的隔热槽，分别为形状1、形状2、形状3、形状4，如图8所示。 将这四种形状的隔热槽分别安装在断桥铝合金推拉门窗下框扇节点上。除了隔热槽，下框扇节点是完全一样的，处理后的计算模型如图9所示。 通过Therm软件对使用不同形状隔热槽的断桥铝合金推拉门窗下框扇节点分别模拟计算，计算K值如表3所示，温度云图如图10所示，节点K值随不同形状隔热槽变化图如图11所示。 由表3和图10、图11可知，对比形状1，隔热槽形状2、3、4的节点K值比形状1分别降低了0.1374 W/㎡·K、0.1377 W/㎡·K、0.1885 W/㎡·K，隔热槽形状4的节点K值降低幅度最大。隔热槽不宜设置成形状1，形状1安装在断桥铝合金型材上，隔热槽平整的底部会与隔热条和铝型材直接大面积接触。铝型材热导率为160 W/m·K，隔热槽热导率为0.17 W/m·K。铝型材热导率偏高，隔热槽与铝型材大面积直接接触，会导致隔热槽温度偏低，不利于在节点上形成从玻璃替代板材、扇隔热条、隔热槽到框隔热条的完整等温线，导致安装形状1隔热槽的节点K值偏高。 安装形状2隔热槽和形状3隔热槽的节点K值基本上一样，形状3虽然设置了空腔结构，但是下底部与型材大面积接触，导致节能性能没有提升，还增加了材料成本。 安装形状4隔热槽的节点K值比安装形状2隔热槽的节点降低了0.0511 W/㎡·K。从图9可以看出，形状4的两个支撑脚与下框的隔热条接触，没有与铝型材接触，而形状2的两个支撑脚相距较远，与下框中的铝型材直接接触，但是接触面积不大。铝型材热导率偏高，隔热槽与铝型材直接接触，会导致隔热槽温度偏低，不利于在节点上形成从玻璃替代板材、扇隔热条、隔热槽到框隔热条的完整等温线，但是形状2的两个支撑脚与铝型材直接接触的面积不大，所以安装形状4隔热槽的节点K值与安装形状2隔热槽的节点相比降低了0.0511 W/㎡·K，降低幅度并不是很大。 5. 结论 通过Therm 软件对铝合金推拉门窗下框扇各节点进行热工模拟计算，由以上分析可知，对于断桥铝合金推拉门窗下框扇节点，有隔热槽节点K值比无隔热槽降低了0.6965 W/㎡·K，降低幅度是普通铝合金推拉门窗下框扇节点有隔热槽节点K值与无隔热槽之间降低幅度的两倍左右。在断桥铝合金型材上使用隔热槽，能在节点上形成从玻璃替代板材、扇隔热条、隔热槽到框隔热条的完整等温线，有效降低了节点的K值。隔热槽应用在断桥铝合金推拉门窗上，保温隔热效果更好，节能效果更佳。 对于隔热槽四种形状，使用形状4隔热槽的节点K值最低，并且隔热槽形状2、3、4的节点K值与形状1相比降低幅度都在0.13 W/㎡·K以上。对于隔热槽结构设计，隔热槽若设置平整的底部，这样在安装使用时会与下框型材大面积直接接触，不利于在节点上形成从玻璃替代板材、扇隔热条、隔热槽到框隔热条的等温线，导致节点K值偏高。隔热槽在底部宜设置两个支撑脚，并且两个支撑脚相距不宜过长，保证在安装使用时支撑脚与隔热条接触。将隔热槽设置成空腔结构，虽然能够降低节点K值，但是降低幅度不大，还会增加隔热槽的材料成本。对于隔热槽的设计和选用，要结合成本和节能效果综合考虑，使隔热槽的应用价值得到最大程度的体现。 参考文献 [1]杨辉， 杨闯等.建筑节能门窗及技术研究现状[J].新型建筑材料，2012（9）： 84-89. [2]JGJ/T 151-2008， 建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2008. （作者单：广东贝克洛幕墙门窗系统有限公司） 【中图分类号】TU228 【文献标识码】A 【文章编号】1671-3362（2019）01-0056-04 |
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