铝合金窗热工性能影响因素模拟研究
铝合金门窗性能差的原因及改进措施分析
铝合金门窗性能差的原因及改进措施分析铝合金门窗是当下建筑物中应用最为广泛的装饰材料之一，其相较于传统的木质门窗，其实用性、安全性以及观赏性更强。
而存在缺陷是其水密性较差，很大程度上引起铝合金门窗产生渗水情况，而连带到直接损坏外墙、内墙、地面等质量，继而影响到建筑物的整体质量。
铝合金防渗水施工是一项系统化与技术性为主的工程，其连带工艺较为繁杂，而若是真正根治其渗水问题也是难度较大的，因此重点当是做好施工阶段的监管工作，从根本上杜绝渗水情况的产生。
本文主要以铝合金门窗性能问题中的渗水性问题为主，分析成因所在，提出相关优化措施。
标签：铝合金门窗;防渗水;成因;优化措施一、铝合金门窗渗水成因分析（一）窗体结构设计不合理人们生活质量的不断提高，对居住环境提出了更高标准的要求。
因其设计者在设计初期，受到业主的要求影响，而侧重于追求采光性通风性，则门窗设计活动中，往往将窗体结构设计为落地窗或面积较大的飘窗。
设计过程中并未严格考虑到所在地的气候与环境等影响，继而相对淡化了铝合金门窗其自身的抗风压能力、门窗配件的受压能力，过分追求大面积窗体结构的建设[1]。
如此一来，铝合金门窗安设完工且投入使用之后，其抗风压能力因其面积较大而相对别大幅度分散，继而性能减弱，加之玻璃承受能力的局限性，很大程度上引起铝合金门窗配件的形变现象，继而导致气密性与水密性的功能降低，以此产生渗水与漏气问题。
再如，设计时未严格考量分析门窗的锁点，或直接采取平面拼接门窗框架，而导致缝隙较大，加之未根治处理，则引起渗水问题。
对于门窗下框泄水孔的设计，产生泄水孔设计尺寸较小的现问题普遍存在，尽管未直接影响到平常泄水活动，而若是遭遇雨水天气，则很大程度上产生因其泄水孔排水性能较差而引起渗漏问题。
（二）窗边构造节点的设计窗体上方的滴水线，或窗台下方的的流水坡较小，结合上文的泄水孔排水文艺，铝合金门窗遭遇雨水天气时，产生排水不及时等我问题，继而产生水倒灌等情况，引起窗口渗水;同时，飘窗面积较大、落地窗或异型窗的设计过程中，过度追求其可观赏性与赏性与美观性，未严格开展窗边构造节点的防水设计工作，无法支撑起防渗水标准而引发渗水问题;此外，窗台的阴阳角、砖墙因其墙体结构具有微小裂缝，受到风压影响而引起渗水问题。
65系列内平开隔热铝合金窗热工计算-1.77
图6 中竖框-上等温线分布及U值 名称 上框-左 传热系数U W/(㎡· K) 2.174 太阳光总透射 比g 0.038 重力方向 向右 框投影长度 mm 62.053 线传热系数 W/(m· K) 0.045
图7 上框-左等温线分布及U值
6
名称 左边框-上
传热系数U W/(㎡· K) 2.247
65,5
65,5
65,5
图 1 典型框节点
3
65,5
6
节点 K 值的计算
6.1 玻璃系统 K 值的计算 玻璃热工性能计算结果 名称 玻璃计算结果 传热系数[W/(m2· K)] 1.11 遮阳系数 0.37 可见光透射比% 42.2
图1 5mm离线Low-E镀膜玻璃（室外侧）+12Ar（15%空气+85%氩气）+5mm普通透明玻璃+12Ar（15%空气 +85%氩气）+5mm普通透明玻璃（室内侧）TGI暖边间隔条玻璃系统 K)。 可知，该 5Low-E+12Ar+5+12Ar+5 中空玻璃的 K 值为 1.11W/(m ·
1
Kt
(K f Af ) (K g Ag ) (l )
At
2
（1）
K)； 式中：Kt——整樘门窗的传热系数，W/(m · Ag——门窗玻璃（或者其他镶嵌面板）面积，m ； Kf——框节点的传热系数，W/(m · K)； Af——框节点的投影面积，m ； lψ——玻璃区域（或者其他镶嵌面板）的边缘长度，m； ψ——门窗框和玻璃（或者其他镶嵌面板）之间的线传热系数，W/(m· K)； At——门窗面积，m 。 3 计算边界条件 室内空气温度 Tin=20℃ 室外空气温度 Tout=-20℃
新疆严寒C区高性能铝合金外窗热工性能研究
0引言绿色建筑对于节能标准要求提升，对于部品质量、设计施工都提出更高要求，外窗作为影响建筑节能效果的关键部位，其北方寒冷地区热损失可高达建筑外围护结构整体热损失的50%[1]。
近几年来，在新疆地区极端天气时有发生，仅乌鲁木齐地区的最高气温达到了40.6度，历史第6位，当时高温连续持续6天，极端的气候条件的出现打破了常规的气候区域划分的界限，虽然通常在严寒地区，由于纬度较高，正午太阳高度角较低，直接照射到建筑的太阳能较少，由于过去全年一般只考虑供暖，而不考虑遮阳，太阳得热系数没有做限值要求，但是在极端气候条件下，就得考虑到太阳得热对围护结构的热工性能影响建筑物整体的节能效果[2]。
通过对乌鲁木齐市多家外窗生产厂商具体调研显示，大部分的生产企业技术水平较低，保温性能差，以此可见新疆与国内外先进地区在建筑节能方面还存在较大差距。
据不完全统计，全疆大大小小的门窗企业有300余家，具有一定规模的曾经取得过建筑门窗工业产品许可证的企业约有100余家，这其中具备产品研发能力的企业极少，约97%的企业不具备产品研发能力，只是进行门窗产品加工、组装和安装施工[3]。
塑料窗由于材质强度和刚性低，虽然加入衬钢增强，但其抗风压和水密性能要比铝窗低两个等级；塑料窗由于框、扇构件是焊接的，故其气密性应比螺接的铝合金窗略好一些，保温性能比铝窗好[4]。
并且，新疆建筑门窗节能技术水平与国家建筑节能的要求还有较大差距，需要进一步的技术突破，所以针对新疆严寒C 区高性能铝合金窗外窗进行研究分析。
对外窗性能研究中，G.Alvarez ，M.J.Palacios ，J.J.Flores 提出了评估窗户玻璃热工性能的一种方法，可以帮助研究人员、玻璃制造商和建筑设计师更好地选择合适的玻璃[5]。
Junghoon Cha ，Sughwan Kim 等采用新方法将压感胶粘剂和气凝胶组合，研究出一种新型的气凝胶隔热膜，该隔热膜能够优化外窗整窗的热工性能[6]。
铝合金窗的热工性能计算书
铝合金窗的热工性能计算书(一)本计算概况：传热系数限值：≤2.50 (W/m2.K)(二)参考资料：《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001《民用建筑热工设计规范》GB50176-93《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》DBJ 01-621-2005《居住建筑节能设计标准》DBJ 01-602-2004《建筑门窗幕墙热工计算及分析系统(W-Energy2.0)》(三)计算基本条件：1.计算实际工程所用的建筑门窗和玻璃幕墙热工性能所采用的边界条件应符合相应的建筑设计或节能设计标准。
2.设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时，所采用的环境边界条件应统一采用规定的计算条件。
3.以下计算条件可供参考：(1)各种情况下都应选用下列光谱：S(λ)：标准太阳辐射光谱函数（ISO 9845-1）；D(λ)：标准光源（CIE D65，ISO 10526）光谱函数；R(λ)：视见函数（ISO/CIE 10527）。
(2)冬季计算标准条件应为：室内环境温度 T in=20℃室外环境温度 T ou t=0℃内表面对流换热系数 h c,in=3.6 W/m2.K外表面对流换热系数 h c,out=20 W/m2.K太阳辐射照度 I s=300 W/m2(3)夏季计算标准条件应为：室内环境温度 T in=25℃室外环境温度 T ou t=30℃外表面对流换热系数 h c,in=2.5 W/m2.K外表面对流换热系数 h c,out=16 W/m2.K室外平均辐射温度 T rm=T out太阳辐射照度 I s=500 W/m2(4)计算传热系数应采用冬季计算标准条件，并取I s= 0 W/m2。
(5)计算遮阳系数、太阳能总透射比应采用夏季计算标准条件，并取T out=25℃。
(6)抗结露性能计算的标准边界条件应为：室内环境温度 T in=20℃室外环境温度 T ou t=-20℃或 T ou t=-30℃室内相对湿度 RH=30% 或 RH=50% 或 RH=70%室外风速 V=4m/s(7)计算框的太阳能总透射比g f应使用下列边界条件：q in=α·I sq in通过框传向室内的净热流（W/m2）；α框表面太阳辐射吸收系数；I s太阳辐射照度 =500 W/m2。
大学毕设论文__凤铝铝材建筑门窗热工性能计算书
凤铝铝材建筑门窗热工性能计算书项目编号：计算人：审核人：设计单位：创建时间：2015年5月8日计算软件：粤建科®MQMC建筑幕墙门窗热工性能计算软件软件版本：2010正式版软件开发单位：广东省建筑科学研究院目录1 概述 (1)1.1 工程概况 (1)1.2 本工程热工性能计算项目 (1)2 计算依据 (1)2.1相关标准及参考文件 (1)2.2 计算软件 (1)3 计算边界条件 (2)3.1 工程所在地气象参数 (2)3.2 热工性能计算边界条件 (2)3.3 结露性能计算边界条件 (3)4 门窗设计概况 (3)4.1 门窗单元设计介绍 (3)4.2 门窗标准节点设计 (3)4.3 门窗材料物理性能 (3)4.3.1 门窗玻璃 (3)4.3.2 铝型材 (3)4.3.3 遮阳措施 (4)5 玻璃光学热工性能计算 (4)5.1 玻璃光学热工性能计算一般规定 (4)5.2 玻璃光学热工性能计算原理 (4)5.2.1 单片玻璃光学热工性能 (4)5.2.2 多层玻璃光学热工性能 (6)5.2.3 玻璃系统的热工参数 (7)5.3 玻璃光学热工性能计算 (9)6 门窗框传热计算 (10)6.1 门窗框节点选取 (10)6.2框传热计算原理 (10)7 门窗热工性能计算 (12)7.1 整樘窗热工计算原理 (12)7.2 门窗热工性能计算 (13)7.2.1 东朝向门窗 (13)7.2.1.1 GPGR651热工性能计算 (14)7.2.1.1.1 门窗设计 (14)7.2.1.1.2 透明面板（玻璃）光学热工性能计算 (15)7.2.1.1.3 框传热计算结果 (16)7.2.1.1.5 门窗的计算过程与结果 (17)8 门窗结露性能计算 (20)8.1 门窗结露性能计算原理 (20)8.1.1 一般规定 (20)8.1.2 结露性能计算 (20)8.2 门窗结露性能计算 (21)9 门窗热工性能汇总 (21)9.1 本工程建筑节能设计对门窗热工性能要求 (21)9.2 门窗热工性能汇总表 (21)10 结论 (22)附件A 框二维传热计算图 (22)附件A-1 中横框-左 (22)附件A-2 左边框=下 (26)附件A-3 下框-左 (26)附件A-4 中竖框-下 (30)附件A-5 中横框-右 (30)附件A-6 上边框-右 (34)附件A-7 上框 (34)附件A-8 上边框-左 (38)附件A-9 下框-右 (38)附件A-10 下边框-右 (42)1 概述1.1 工程概况1.2 本工程热工性能计算项目（1）玻璃系统光学热工性能计算；（2）框二维传热有限元分析计算；（3）门窗单元热工性能计算；2 计算依据2.1相关标准及参考文件《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T 151-2008；《民用建筑热工设计规范》GB 50176-1993等。
铝合金窗热工性能计算书
建筑门窗热工性能计算书I、设计依据：《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2003《民用建筑热功设计规范》GB50176-93《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151-2008相关计算和定义均按照ISO10077-1和ISO10077-2的方法进行计算和定义II、计算基本条件：1、设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时，所采用的环境边界条件应统一采用本标准规定的计算条件。
2、计算实际工程所用的建筑门窗和玻璃幕墙热工性能所采用的边界条件应符合相应的建筑设计或节能设计标准。
3、各种情况下都应选用下列光谱：S(λ)：标准太阳辐射光谱函数（ISO 9845-1）D(λ)：标准光源光谱函数（CIE D65，ISO 10526）R(λ)：视见函数（ISO/CIE 10527）。
4、冬季计算标准条件应为：室内环境温度：T in=20℃室外环境温度：T out=0℃内表面对流换热系数：h c,in=3.6 W/m2.K外表面对流换热系数：h c,out=20 W/m2.K室外平均辐射温度：T rm =Tout太阳辐射照度：I s=300 W/m25、夏季计算标准条件应为：室内环境温度：T in=25℃室外环境温度：T out=30℃内表面对流换热系数：h c,in=2.5 W/m2.K外表面对流换热系数：h c,out=16 W/m2.K室外平均辐射温度：T rm=Tout太阳辐射照度：I s=500 W/m26、计算传热系数应采用冬季计算标准条件，并取I s= 0 W/m2。
7、计算遮阳系数、太阳能总透射比应采用夏季计算标准条件，并取T out=25℃8、抗结露性能计算的标准边界条件应为：室内环境温度：T in=20℃室外环境温度：T out=-10℃或-20℃室内相对湿度：RH=30%、50%、70%室外风速：V=4m/s9、计算框的太阳能总透射比g f应使用下列边界条件q in=α* Isq in：通过框传向室内的净热流（W/m2）α：框表面太阳辐射吸收系数I s：太阳辐射照度(Is=500W/m2)10、设计或评价建筑门窗、玻璃幕墙定型产品的热工参数时，门窗框或幕墙框与墙的连接界面应作为绝热边界条件处理11、整窗截面的几何描述整窗应根据框截面的不同对窗框分段，有多少个不同的框截面就应计算多少个不同的框传热系数和对应的框和玻璃接缝线传热系数。
节能门窗热工性能对建筑能耗影响的模拟研究
节能门窗热工性能对建筑能耗影响的模拟研究郭兴忠;杨闯;张超;杨辉;杨庭贵【摘要】采用WINDOW和THERM软件模拟研究了典型节能门窗玻璃和整窗系统的热工性能,并结合杭州市全年气候条件,采用DeST软件模拟研究了配置不同节能门窗建筑的全年能耗状况.研究结果表明:门窗材料对于门窗热工性能有显著影响,选用低辐射系数的玻璃、热导率较小的木材等型材均可显著降低门窗的传热系数,而增加铝合金型材的厚度则增大了门窗的传热系数.不同材质、不同型号的节能门窗对杭州市建筑夏季制冷能耗和冬季采暖能耗产生不同影响,节能门窗实际选用时需根据当地气候条件具体考虑.【期刊名称】《建筑材料学报》【年(卷),期】2014(017)002【总页数】6页(P261-265,297)【关键词】节能门窗;建筑能耗;传热系数;模拟计算【作者】郭兴忠;杨闯;张超;杨辉;杨庭贵【作者单位】浙江大学材料科学与工程系,浙江杭州310027;浙江大学材料科学与工程系,浙江杭州310027;浙江大学材料科学与工程系,浙江杭州310027;浙江大学材料科学与工程系,浙江杭州310027;浙江加兰节能科技股份有限公司,浙江杭州311251【正文语种】中文【中图分类】TU111.19+5门窗是建筑外围护结构的开口部位，是阻隔外界气候侵扰的基本屏障.数据研究表明，外窗和外门的传热系数约为4.70W／（m2·K），而墙体、屋面和地面的传热系数分别为1.40，0.80，0.52W／（m2·K）.在门窗、墙体、屋面、地面4大围护部件中，占外围护结构表面积1／6～1／8的门窗系统的能耗约为墙体体系的4倍、屋面体系的5倍、地面体系的20倍，约占建筑围护结构总能耗的40%～50%，门窗节能已成为建筑节能的重要组成部分[1].针对门窗节能的研究与开发，采用制作、检测等传统试验手段需花费大量人力物力，且试验流程长，难以获得充足的试验数据.随着计算机技术的飞速发展，采用计算机模拟计算的方法被越来越广泛地应用到建筑计算中，成为评价建筑能耗水平、研究建筑能耗特性、预测建筑能耗趋势的一个强有力工具[2].通过设计制作专业的模拟软件，输入已知数据，经过计算机快速计算，模拟现实试验环境及条件，可快速得出相应试验结果，指导研究继续进行.目前，软件模拟已成为建筑构件设计与优化、建筑节能改造、绿色建筑评价体系中的重要组成部分.本文首先采用WINDOW软件对门窗玻璃热工性能进行模拟计算，将其结果导入THERM软件中，计算得到特定型材的模拟结果，然后再利用WINDOW软件计算出整窗的热工数据，最后结合杭州市气候特点，利用DeST建筑能耗模拟软件研究配置不同节能门窗建筑的全年建筑能耗，进而研究节能门窗对建筑节能的影响.1 门窗热工性能参数及模拟软件门窗的热工性能参数主要包括传热系数（U）、太阳得热系数（SHGC）和遮阳系数（SC）.U是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1℃，1s内通过1m2面积传递的热量，单位是W／（m2·K）. SHGC是指在相同条件下，太阳辐射能量透过玻璃进入室内的热量（既包括直接透过的部分，也包括吸收后放出的热量）与通过相同尺寸但无玻璃的开口进入室内的太阳能热量的比率.SC是指太阳辐射总透射比与透过3mm厚普通无色透明平板玻璃的太阳辐射的比值.U是门窗热工性能中综合考虑传导、对流和表面辐射3种传热方式的重要参数，U值越大，门窗保温隔热能力越差，通过门窗损失的热量也就越多.SHGC与SC则体现了门窗热工性能中气候、朝向和遮阳的因素，SHGC与SC越小，表明门窗阻挡阳光直接辐射的性能越好[3].门窗模拟常用软件WINDOW和THERM是国际上公认的功能丰富、计算准确的门窗热工模拟软件，也是中国建设部《建筑门窗节能性能标识》指定使用的模拟软件.DeST是建筑环境及供热通风与空气调节系统模拟的软件平台，为建筑环境的相关研究如模拟预测、性能评估提供了方便实用可靠的工具，是目前国内应用广泛的建筑能耗模拟软件. DeST软件通过设置建筑气象、房间内扰、空调系统等参数，进行建筑能耗和室内温度的计算，其计算结果通过Excel展示，内容包括建筑逐时气象数据、房间逐时空调室温数据、建筑逐时冷热负荷等[4].2 模拟计算与分析2.1 门窗材料及整窗的热工模拟2.1.1 门窗玻璃玻璃面积占整个门窗面积的70%～80%，通过玻璃损失的热量占门窗损失总热量的70%以上，因此，玻璃的热工性能对门窗整体性能极为重要.中空玻璃凭借其良好的保温隔热性能，目前被广泛应用于玻璃幕墙行业.中空玻璃是由2片或多片平板玻璃以有效支撑边框均匀隔开并在周边粘接密封，使玻璃夹层之间形成干燥气体空间，利用气体热导率低的特点达到良好的隔热效果.最初，夹层中的气体为干燥的空气，为进一步提高中空玻璃的隔热性能，目前常在夹层中充入比空气热导率低的惰性气体.中空玻璃间隙宽度应不小于6mm，否则隔热性能不明显.另外，间隙过宽会导致夹层中气体形成对流，降低隔热性能，同时也会导致中空玻璃过厚，从而影响其实际应用.目前，在中空玻璃标准化生产中，间隙宽度常见为6，9，12mm[5].利用WINDOW6.0软件计算6种常见中空玻璃门窗系统的热工性能参数，计算结果如表1所示.表1 中空玻璃热工性能参数计算结果Table 1 Thermal performance parameters of insulating glass calculated by WINDOW6.0CodeInsulating glass system （W·m－2·K－1）SC／%SHGC／% U／Visible light transmittance／% G1（6＋12＋6）Low－E 1.872 0.489 0.426 0.498 G2（6＋12＋6）common 2.699 0.850 0.739 0.801 G3（5＋12＋5）Low－E 1.931 0.740 0.644 0.726 G4（5＋12＋5）common 2.714 0.878 0.764 0.812 G5（5＋9＋5）Low－E 2.124 0.741 0.645 0.726 G6 （5＋9＋5）common 2.851 0.877 0.763 0.812以（6＋12＋6）Low－E中空玻璃系统为例：2层玻璃各厚6mm，中间间隙为12mm，Low－E指有1层玻璃为低辐射Low－E玻璃.common指中空玻璃系统的2层玻璃均为普通玻璃.由相邻两组中空玻璃系统的计算结果可以看出，相同玻璃厚度和间隙的中空玻璃系统中，采用Low－E玻璃可大幅降低其传热系数、遮阳系数和太阳得热系数，但同时也会降低可见光透过率.由G3和G5，G4和G6计算结果对比可知，在玻璃厚度固定的情况下，中空玻璃间隙从9mm增大到12mm，可减小系统传热系数，但是对遮阳系数、太阳得热系数和可见光透过率影响不大.从G1和G3计算结果中可看出，采用不同厚度的Low－E玻璃对中空玻璃系统各项性能均有较大影响，而由G2和G4计算结果可知，增加普通玻璃厚度对中空玻璃系统各项性能影响不大.2.1.2 门窗型材型材的保温隔热性能对门窗整体热工性能同样具有决定意义.目前常用的型材为木集成材（纯木）、断桥铝合金型材以及铝木复合型材（铝包木）.木集成材以小径木料为生产原料，具有热导率低、保温性能高等优点.断桥铝合金型材是在铝合金型材基础上为了提高门窗保温性能而推出的改进型，利用PA66将室内外两层铝合金既隔开又紧密连接成一个整体，构成一种新的隔热型的铝型材.铝木复合型材将木集成材保温性好、视觉美观与铝合金型材强度高、耐腐蚀等优点结合起来，又弥补2种材料各自的不足，是目前常用的中高档节能门窗型材.由于位置和功能的差异，不同位置处型材的传热系数也不相同，通过门窗不同位置散失的热量也不一样.利用THERM6.0软件可计算门窗不同位置处型材的U值.如图1所示，以1 500mm×1 500mm内开铝包木标准窗为例，左侧为内开启扇，右侧为固定窗，计算Ah，Aj，As，Bh，Bj，Bs，C这7个位置节点的传热系数，结果列于表2.边界条件按照JGJ／T 151—2008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》：室内温度tin为20℃，室外温度tout为－20℃，室内对流换热系数hc，in为3.6W／（m2·K），室外对流换热系数hc，out为12W／（m2·K），太阳辐射照度E为0W／m2.由表2可进一步证实，不同位置处型材的传热系数不尽相同，并且受密封条件影响，型材框体传热系数均小于框体边缘传热系数.图1 1 500mm×1 500mm铝包木标准窗结构示意图Fig.1 Structure of aluminum－wood standard window表2 铝包木标准窗各节点U值计算结果Table 2 Uvalue in different positionsof aluminum－wood standard window profilePosition U／（W·m－2·K－1）Frame Edge Ah 1.725 2.261 Aj 1.701 2.264 As 1.689 2.257 Bh 1.831 2.274 Bj1.8252.272 Bs 1.823 2.270 C 1.918 2.2592.1.3 整窗系统将通过THERM6.0软件模拟的各节点计算结果导入WINDOW6.0软件中，分别计算窗框型材为68纯木、86铝包木和60，90断桥铝合金以及玻璃系统为（6＋12＋6）Low－E玻璃（G1）和（6＋12＋6）common玻璃（G2）的整窗系统的热工参数.各型材前数字表示其断面厚度，单位为mm.各窗计算结果如表3所示. 表3 整窗系统热工性能参数计算结果Table 3 Thermal performance parameters of entire window calculated by WINDOW6.0Sample No. Window profile＋glass system U／（W·m－2·K－1）SHGC／% Visible light transmittance／% 1＃ 68wood＋G1 1.929 0.283 0.323 2＃86aluminum－wood＋G1 1.912 0.280 0.322 3＃ 90aluminum＋G1 2.746 0.287 0.317 4＃60aluminum＋G1 2.480 0.325 0.367 5＃ 90aluminum＋G2 3.226 0.4870.510 6＃60aluminum＋G2 3.050 0.556 0.590由表3前4组计算结果可看出，采用纯木、铝包木等可显著降低门窗传热系数；由3＃和5＃，4＃和6＃计算结果对比可知，使用Low－E玻璃对降低门窗传热系数和太阳得热系数有显著效果，却对可见光透过率有不利影响；通过3＃和4＃，5＃和6＃模拟结果发现，增加断桥铝合金型材厚度并不能明显提高门窗的保温性能.由表3还可看出，采用纯木门窗和Low－E玻璃可大幅降低门窗传热系数，Low－E玻璃的使用还可降低门窗太阳得热系数，但其可见光透过率也在一定程度上减小.90铝合金门窗＋普通玻璃的传热系数最高，但有较高的可见光透过率，而86铝包木门窗＋Low－E玻璃传热系数最低，说明其具有良好的保温隔热性能.2.2 建筑全年能耗模拟利用DeST软件，建立建筑模型，计算安装不同门窗的建筑能耗.图2为建筑模型平面图及三维视图，图中箭头方向为正北方向.该建筑模型尺寸为12m×8m，层高3.5m，共2层，每层有3间房屋，1间楼梯间，总建筑面积为192m2，外围护结构中墙体为240mm砖墙，内置聚苯板保温层，外门1扇，外窗11扇.图2 建筑模型示意图Fig.2 Structure of building model该建筑模型地点设置为杭州，坐标设置为东经120°12′，北纬30°14′，图3为杭州全年平均气温图.功能设置为普通办公室，采用空调系统，夏季控制室内温度为24～26℃，空调季起始时间为6月1日至8月31日；冬季控制室内温度为20～22℃，采暖季起始时间为11月15日至次年3月15日.改变11扇外窗的材质，型材采用纯木、铝包木和铝合金材质窗框，玻璃系统采用Low－E和普通中空玻璃，计算该建筑模型全年内制冷采暖能耗.计算结果如图4所示.图3 杭州全年平均气温Fig.3 Average annual temperature of Hangzhou由图4（a）和表3可看出，建筑夏季制冷能耗随门窗传热系数和太阳得热系数的增加而升高.装配Low－E中空玻璃的铝包木门窗传热系数和太阳得热系数最小，夏季制冷能耗最低；装配普通中空玻璃的60断桥铝合金门窗传热系数和太阳得热系数最大，夏季制冷能耗最高；装配Low－E中空玻璃的60，90断桥铝合金门窗比装配普通中空玻璃的同系列窗型的制冷能耗显著降低.在装配相同类型中空玻璃的情况下，90断桥铝合金门窗制冷能耗均低于60系列同产品制冷能耗.由图4（b）结合表3可知，装配Low－E中空玻璃的90断桥铝合金门窗冬季采暖能耗最高，装配普通中空玻璃的60断桥铝合金门窗冬季采暖能耗最低；装配Low－E中空玻璃的60，90断桥铝合金门窗的采暖能耗大幅高于装配普通中空玻璃的同系列门窗的采暖能耗.在装配相同类型中空玻璃的情况下，90断桥铝合金门窗采暖能耗均高于60系列门窗采暖能耗.相比于断桥铝合金系列门窗，装配Low－E中空玻璃的纯木门窗和铝木复合门窗的采暖能耗居于中间水平.从图4（c）看出，处于长江中下游地区的杭州，气候属于夏热冬冷区，建筑要分别满足采暖与制冷需求，尤以夏季制冷为主，夏季制冷能耗约占全年总能耗的2／3.传热系数越低，表明室内外能量交换越少，门窗保温性能越好；太阳得热系数越低，表明室内环境接收太阳能量越少.因此，门窗传热系数与太阳得热系数的变化趋势与建筑制冷能耗的变化趋势一致，门窗传热系数高，太阳得热系数高，建筑制冷能耗也就越高.门窗太阳得热系数越低，接收太阳能越少，为维持室内环境的舒适度，冬季采暖能耗就要相应提高，因此冬季采暖能耗与传热系数和太阳得热系数的变化规律并没有明显的一致性，而是受二者的共同影响.装配同款中空玻璃的90断桥铝合金门窗比同类型60系列门窗的冬季采暖能耗高，这是因为增加型材厚度可以减小其太阳得热量；同种铝合金型材，装配Low－E中空玻璃使得门窗太阳得热系数显著降低，因而导致太阳得热量的减少，最终导致建筑采暖能耗的增加.图4 建筑能耗模拟计算结果Fig.4 Simulation results of building energy consumption根据全年总能耗计算结果，针对杭州地区，夏季制冷对建筑能耗的影响最大，建筑模型全年总能耗与所用门窗的传热系数和太阳得热系数正相关.采用低传热系数窗框和低辐射玻璃可显著降低建筑能耗.3 结论（1）采用低辐射系数的Low－E玻璃和选用热导率较小的木材等材料均可显著降低门窗传热系数，提高节能效果.纯木门窗和铝包木门窗的传热系数U值小于2.0W／（m2·K），满足中国“十二五”规划中关于建筑节能的最新要求.窗框材料的选择对建筑节能保温性能影响显著，采用热导率小的材料制作门窗能大幅提升门窗保温性能，从而降低能耗.降低玻璃材料的传热系数和太阳得热系数对夏季制冷能耗的降低有显著影响.（2）针对杭州地区，夏季制冷对建筑能耗影响最大，建筑模型全年总能耗与所用门窗的传热系数和太阳得热系数变化趋势一致.传热系数和太阳得热系数越小，夏季制冷能耗越低.增加铝合金窗框厚度，可降低夏季制冷能耗，但由于增加了窗框表面积，同时会增加冬季采暖能耗.在夏季制冷需求较大地区，减小太阳得热系数对建筑节能具有重要意义.而针对寒冷地区，使用Low－E玻璃并不利于建筑节能. 参考文献：[1] 武江.新农村建设：建筑节能技术[M].北京：中国电力出版社，2008：37－38.WU Jiang.Building a new socialist countryside：Building energy efficiency technology[M].Beijing：China Electric Power Press，2008：37－38.（in Chinese）[2] 宋应乾，曾艺，龙惟定.建筑能耗模拟在能源审计中的应用[J].暖通空调，2011，41（3）：137－142. 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节能窗的热工性能研究
节能窗的热工性能研究作者：罗淑湘王永魁鲁虹来源：《科技创新导报》 2012年第8期罗淑湘王永魁鲁虹(北京建筑技术发展有限责任公司北京 100039)摘要:改善节能窗的热工性能,减少门窗耗能,已成为建筑节能的重点研究内容。
本文重点分析了中空玻璃和型材结构对节能窗热工性能(传热系数和遮阳系数)的影响,并重点介绍了涂膜中空玻璃和塑钢推拉平压结合窗。
关键词:保温隔热建筑节能中图分类号:TU53 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)03(b)-0011-021 前言随着建筑节能工作的深入,节能窗已成为建筑门窗及玻璃幕墙行业的发展方向。
但与外墙、屋面、地面等建筑能耗部位不同,节能窗需要在保证室内采光和通风的前提下,控制进入室内的阳光量,减少室内热(冷)负荷,即起到保温隔热的作用。
节能窗的热工性能主要通过两个参数来表征:遮阳系数和传热系数。
遮阳系数越小,节能窗阻挡阳光直接辐射的效果越好;传热系数越低,通过节能窗向外散失的能量越少,越有助于建筑节能。
遮阳系数与玻璃品种及配置有关;而传热系数则由玻璃、型材及两者接触处的线性传热系数确定。
因此,研究玻璃和型材对节能窗热工性能的影响,对减少外窗热损失,促进建筑节能具有重要的意义。
2 玻璃对门窗热工性能的影响由于玻璃面积在节能窗面积中所占比例较大(50％以上),玻璃的保温隔热性能对节能窗的热工性能影响显著。
普通单片玻璃的传热系数为5.2～5.8 W/(m2·K),普通中空玻璃的传热系数降至2.5～3.2W/(m2·K),显而易见,中空玻璃的节能效果远优比普通单片玻璃。
根据建筑设计的要求,可选用普通透明玻璃、着色玻璃、热反射镀膜玻璃、Low-E玻璃、夹层玻璃、真空玻璃等作为中空玻璃的基片。
部分中空玻璃的光学热工参数如表1所示。
从表中可以看出,充氩气等惰性气体可以有效降低中空玻璃传热系数,据报道,中空玻璃的传热系数一般可再降0.2～0.3W/(m2·K),但对中空玻璃的遮阳系数影响不大。