從傳熱系數(shù)看隔熱推拉窗的結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　【中國幕墻網(wǎng)】由于推拉窗具有簡潔、美觀，窗幅大的特點，在美麗的春夏秋季節(jié)里，無論用戶開與不開窗戶，都不會破壞整個建筑的外立面分格效果，保證大樓整體表面的平整性，所以推拉窗是建筑大師心中的首選窗型。同時由于具有視野開闊，采光率高，且開啟時不占用寶貴的室內(nèi)空間的特點使其成為購房用戶的理想窗型。但由于推拉窗框與扇之間的縫隙是固定不變的，緊靠扇軌道槽內(nèi)裝配的毛條與框搭接，沒有壓緊力，密封性較差，若采用普通鋁型材，其能量消耗十分嚴(yán)重。在世界范圍的能源緊張狀況日趨嚴(yán)重的形勢下，隔熱型推拉窗的使用

　　設(shè)計隔熱型推拉窗必須采用隔熱鋁型材，無論穿條式還是注膠式的斷熱橋，都可有效的將窗框、扇型材分為室內(nèi)側(cè)暖型材和室外側(cè)冷型材。

　　由于推拉窗兩窗扇不在同一軸線上，所以窗扇上、下邊緣處各裸露一條窗框的冷型材，設(shè)計上常在窗上下框滑道之間各增設(shè)一個PVC材質(zhì)的卡槽。同時，兩窗扇勾企中帶碰勾側(cè)的左右兩端分別位于室內(nèi)外兩側(cè)，成為室內(nèi)外熱傳遞的通道，出現(xiàn)行業(yè)所說的假隔熱現(xiàn)象，設(shè)計上常通過在該側(cè)加塑料碰勾或在勾企上設(shè)置兩條互相垂直的隔熱條來達(dá)到阻斷室內(nèi)外熱傳遞的目的。但這些設(shè)計有沒有科學(xué)依據(jù)作為支撐，能否真正起到隔熱的作用，本文將利用Therm5.2熱工分析軟件對上述結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的傳熱系數(shù)進(jìn)行計算，從科學(xué)的角度驗證這些設(shè)計及理念的正確性。

　　1.1 分析手段

　　采用國際上公認(rèn)的應(yīng)用廣泛、功能豐富、計算準(zhǔn)確的玻璃門窗熱工性能模擬計算軟件Therm5.2進(jìn)行分析。

　　1.2 邊界條件

　　采用JGJ/T151-2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳熱系數(shù)計算邊界條件，如表1所示。

　　表1 邊界條件

　　(1)對隔熱推拉窗相同截面尺寸和結(jié)構(gòu)的固上滑和下滑有無采用PVC卡槽的設(shè)計結(jié)構(gòu)(如圖1所示)進(jìn)行分析，研究PVC卡槽對傳熱系數(shù)的影響;

　　(2)對隔熱推拉窗相同截面尺寸的傳統(tǒng)勾企結(jié)構(gòu)及改進(jìn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，研究改進(jìn)結(jié)構(gòu)中隔熱條對傳熱系數(shù)的影響。傳統(tǒng)勾企結(jié)構(gòu)通過一對互相平行的隔熱條將室內(nèi)外兩側(cè)的型材連為一個整體，而改進(jìn)結(jié)構(gòu)則通過一對互相垂直的隔熱條將室內(nèi)外型材連為一體，如圖2所示。

　　1.4.1 PVC卡槽的作用分析

　　圖3和圖4分別為固上滑和下滑在有無PVC卡槽情況下的分析結(jié)果，由圖中可以看出，與有卡槽的結(jié)構(gòu)相比，無PVC卡槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅傳熱系數(shù)顯著增大(固上滑由4.65W/m2·K增至5.29W/m2·K，下滑由3.22W/m2·K增至3.66W/m2·K)，且無PVC卡槽結(jié)構(gòu)裸露于室內(nèi)熱空氣中的邊緣溫度也顯著減小(如圖中紅線所示，固上滑由3.0℃降至-2.0℃，下滑由4.5℃降至3.0℃)，當(dāng)室內(nèi)濕度較大，室外氣溫較低時，無卡槽結(jié)構(gòu)該部位可能要結(jié)露，當(dāng)室外氣溫達(dá)到0℃度以下，該部位可能要結(jié)霜。且由于該部位直接與室內(nèi)熱空氣接觸，會成為室內(nèi)外熱量交換的一個通道，產(chǎn)生大量的熱能損失，嚴(yán)重影響整窗的總傳熱系數(shù)。而有PVC卡槽的結(jié)構(gòu)可有效的遮擋室內(nèi)熱空氣與室外冷型材接觸，減緩室內(nèi)外熱交換降低熱量散失，使整窗的傳熱系數(shù)也隨之減小。

　　因此，在窗上下框滑道之間增設(shè)一個PVC材質(zhì)的卡槽結(jié)構(gòu)設(shè)計可有效阻斷室內(nèi)熱空氣與室外冷型材接觸，避免該處產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，且顯著改善傳熱系數(shù)，提高推拉窗的隔熱保溫性能，該設(shè)計理念是科學(xué)合理的。

　　1.4.2 勾企改良結(jié)構(gòu)分析

　　圖5為傳統(tǒng)勾企結(jié)構(gòu)與改進(jìn)結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果，由圖中可以看出，與勾企傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，勾企改良結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)有顯著降低，由原來的4.4616W/m2·K降至4.1772W/m2·K，這是因為傳統(tǒng)勾企結(jié)構(gòu)僅采用一對互相平行的隔熱條將室內(nèi)外兩側(cè)型材連為一體，只能阻斷橫向方向的熱傳遞，而無法阻斷縱向的熱傳遞，如圖5上側(cè)圖所示，由于帶有勾部的型材上下兩端分別處于室內(nèi)外兩側(cè)，從而成為縱向方向上熱傳遞的通道(如圖中紅色帶箭頭線所示)，出現(xiàn)行業(yè)內(nèi)所謂的“假隔熱”現(xiàn)象，該現(xiàn)象可由縱向方向上的型材兩端的溫度充分體現(xiàn)，由圖中可以看出，其中一個型材室內(nèi)側(cè)溫度為2.2℃，室外側(cè)為1.9℃，另外一個型材室內(nèi)側(cè)為-3.2℃，室外側(cè)-3.6℃，室內(nèi)外兩側(cè)溫度幾乎相同，成為熱交換的通道。

　　而勾企改良結(jié)構(gòu)由于將此對互相平行的隔熱條改為互相垂直的隔熱條，不僅阻斷了橫向方向上的熱傳遞，也起到了阻斷縱向方向上熱傳遞的作用，圖中顯示，室內(nèi)側(cè)帶勾部型材的溫度由室內(nèi)的8.0℃降至室外的0.8℃，而室內(nèi)側(cè)帶勾部型材的溫度由室內(nèi)的-0.4℃降至-7.1℃，充分證明了該豎向隔熱條起到了阻斷縱向方向熱傳遞的作用。

　　因此，將傳統(tǒng)勾企結(jié)構(gòu)的隔熱條改為互相垂直的隔熱條的改進(jìn)結(jié)構(gòu)不僅可阻斷橫向方向上的熱傳遞，還能有效阻斷縱向方向上的熱傳遞，避免出現(xiàn)假隔熱現(xiàn)象，顯著改善傳熱系數(shù)，提高推拉窗的隔熱保溫性能，該設(shè)計理念也是科學(xué)合理的。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1] JGJ/T 151, 建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程[S],中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，北京，2008.

　　[2] 尹曉江，趙靜，史寶軍等.基于Therm的門窗熱工性能分析與數(shù)值模擬[J].建筑節(jié)能，2009，37(220)：35-37.