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節能鋁門窗幕墻的設計
- 評論:0 瀏覽:1885 發布時間:2006/10/19
- 目前國內生產的斷熱鋁門窗、幕墻,其框架部分的傳熱系數K值,大致數還停留在3w/m2k左右,與玻璃的K值不配套,其影響的問題,已在“貫徹≤公共建筑節能設計標準≥,促進鋁門窗、幕墻技術進步與發展”一文中闡述,對這個問題的解決,已引起行業中很多人的注意。有的企業億取得成果。我們知道,從上個世紀70年代初第一次石油危機以來,歐美各國對建筑節能越來越受到重視,他們花了近30年的時間,將窗的K值從5.8w/m2k降低到1.6w/m2k。其中包括框架、玻璃和密封措施的同步相應的降低K值。
我國是鋁門窗、幕墻生產大國,解決這個問題需要30年嗎?!答案是肯定的,“不要”!只要認真貫徹標準,全行業尤其是企業家的重視,將會在很短時間內解決的,因為生產節能窗已積累了一定經驗。本文從原理著手,闡明保溫節能窗的開發設計,以供同行們討論參考。
1.加大隔熱條的寬度,以降低K值
我們知道為了解決鋁門窗的保溫隔熱,采用斷熱技術,將鋁門窗的框分成三部分組成復合材料,即外部和內部為鋁合金框和中間部分為連接內外框的芯子,它用絕緣導熱率低的非金屬材料制成,一般稱為“斷熱冷橋”,它的寬度大小直接影響傳熱系數K值的高低,由下列公式即可說明清楚。
K=1/(R+ Ri+Ro )…………………………(1)
R為框架的熱阻
Ri為框架內表面熱阻
Ro為框架外表面熱阻
由于Ri和Ro的變化波動量不起決定作用,同時要降低K值,就必須考慮增大框架的熱阻R。
我們知道熱阻R為構件厚度L除以構件的導熱系數λ
由此可以得出一個結論:要提高斷熱鋁門窗、幕墻框架的熱阻R,就必須加大尼龍—66隔熱條的寬度或連接內外框芯子的厚度。如圖1中 尺寸b
圖一.斷熱鋁型材 圖2.拐彎斷熱條設計
在增加寬度的同時,還可以將斷熱條設計成拐彎的如圖二所示,這樣隔熱條在同樣寬度的情況下,增加了熱流的長度,也就是提高了熱阻R。
2.采取多空腔的隔熱條設計,以降低K值.
上述加寬隔熱條雖然是降低K值的有效措施,但只能適當的加寬,太大會造成結構不緊湊,必須還要找到增加另外的措施,根據熱傳導原理,采取多空腔傳導,能提高熱阻的措施,將熱傳導的面設計成疊加的多空腔,其熱傳導內空腔的壁與腔內的空氣并聯并與疊加的空腔形成串聯,以提高框架的熱阻R,按上述原理二腔和三腔式隔熱條的熱阻R計算公事如下:圖3.設計三腔式隔熱條窗型材 圖4.設計二腔和三腔式隔熱條幕墻型材 R=1/{(λP /b1)×(2t/B)+(1/ Ra) ×(B-2t) /B+(λP /b2)×(2t/B)+(1/ Ra) ×(B-2t) /B +(λP /b3)×(2t/B)+(1/ Ra) ×(B-2t)/B…………}………………………………(3)
上式 R——多腔隔熱條熱阻
Ra——空腔內空氣熱阻
λP——隔熱條導熱系數
將新求出之熱阻R代入(1)式即可求出K值,由于鋁的導熱系數λ較大為203w/mk,計算時可忽略不計。
從圖3,圖4窗和幕墻多腔式隔熱條型材,即可按K值的需要設計寬度b的尺寸,和二空腔或三空腔代入公式,即可求得。
以上只是談到框架的K值設計,與五金開啟件的配合已有標準是定數,再就是氣密,水密采用中間密封的設計都有成熟經驗,這里不再重復,總之設計好一種窗型,要協調好框架,玻璃,密封件,五金件,達到滿足窗的各種性能要求。
3.采用隔熱條空腔內填充發泡塑料,以降低K值,以上措施還達不到K值要求時,還可采用填充發泡塑料,從公式(3)可知熱傳導由空腔的壁與腔內的空氣并聯傳遞。若將腔空氣換成發泡材料,其導熱系數λ=0.026w/m2k,這將大大提高熱阻,設計時代入公式即可求得K值。圖5.空腔填充發泡塑料
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