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摘要：熱量傳遞主要通過熱傳導、熱對流、熱輻射三種途徑，斷橋鋁合金窗的保溫也是從這三方面進行改善和提升。本文主要探究的是熱對流對斷橋鋁合金窗框U值（詞條“U值”由行業大百科提供）的影響，通過Therm軟件進行熱工（詞條“熱工”由行業大百科提供）模擬計算分析，斷橋鋁合金窗框不同位置填充阻流塊、填充不同形狀的阻流塊、內鰭隔熱條形式對斷橋鋁合金窗框U值的影響以及隨著隔熱腔體的增大，熱對流對窗框的U值影響是否也隨之增大。
關鍵詞：熱對流;框U值;阻流塊;內鰭隔熱條;
一、前言
近年來能源和環境矛盾日益突出，建筑能耗總量和能耗強度上行壓力不斷加大，建筑節能問題已成為全社會普遍關注的重要話題之一，隨著“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”目標的提出，超低能耗建筑也在快速增長。
其中外窗是影響建筑節能效果的關鍵部件，建筑維護結構的門窗能耗占建筑總能耗的50%左右，所以提升門（詞條“提升門”由行業大百科提供）窗的保溫性能變的尤為重要。門窗保溫從整體配置來講就是加大隔熱條寬度，選配節能玻璃，填充阻流塊。本文主要探究的是熱對流對斷橋鋁合金窗保溫性能的影響：第一，是否隔熱腔體越大填充阻流塊帶來的“收益”越大。第二，市面上常見的阻止窗框部分熱對流的方式有隔熱腔粘貼矩形阻流塊、隔熱腔滿注保溫隔熱發泡膠、鋁合金腔體滿注保溫隔熱發泡膠、隔熱條采用內鰭形式，哪種方式保溫效果最佳。
二、數據模擬對比分析
隨著隔熱條的增大，隔熱腔體空間也越大，本文分別以使用24mm隔熱條系列產品、使用44mm隔熱條系列產品、使用54mm隔熱條系列產品為例，分析隨著隔熱腔的增大，熱對流對框U值的影響。
針對同一系列在分別對四種隔熱腔體不同形式的熱對流處理方式進行保溫性能對比分析。
我們在每個系列的產品分別設置一個隔熱腔、型材腔全部無填充的框U值作為空白參照數據，然后選取四種不同的填充方案進行數據對比：
(1)隔熱腔體無填充、鋁合金腔體無填充(空白對照組);
(2)模擬機械注膠方式，隔熱腔體內部填充滿保溫隔熱材料;
(3)模擬人工手貼阻流塊方式，隔熱腔體內部填充矩形保溫隔熱材料;
(4)鋁合金腔體內填充保溫隔熱材料;
(5)隔熱條采用內鰭方案;
1、24mm隔熱條產品數據對比
隔熱腔體內滿填保溫隔熱材料(方案2)框U值Uf=2.472，相較參照組Uf=2.582，降幅為0.110;隔熱腔體內部填充矩形保溫隔熱材料(方案3)框U值Uf=2.466，相較參照組Uf=2.582，降幅為0.116;鋁合金腔體內填充保溫隔熱材料(方案4)框U值Uf=2.582，相較參照組Uf=2.582，降幅為0;隔熱條采用內鰭方案(方案5)框U值Uf=2.565，相較參照組Uf =2.582，降幅為0.017。
四組數據，方案2、方案3、方案5框U值Uf有略微改善，方案4框U值Uf無變化。
2、44mm隔熱條產品數據對比
隔熱腔體內滿填保溫隔熱材料(方案2)框U值Uf=1.359，相較參照組Uf=2.189，降幅為0.830;隔熱腔體內部填充矩形保溫隔熱材料(方案3)框U值Uf=1.351，相較參照組Uf=2.189，降幅為0.838;鋁合金腔體內填充保溫隔熱材料(方案4)框U值框U值Uf=2.189，相較參照組Uf=2.189，降幅為0;隔熱條采用內鰭方案(方案5)框U值Uf=1.892，相較參照組Uf=2.189，降幅為0.297。
與使用24mm隔熱條的65系列產品相比，使用44mm隔熱條的85系列方案2、方案3所獲得的框U值Uf降幅更大隔熱性能改善明顯，方案5框U值Uf降幅較小，方案4依舊對框U值Uf無改善效果。
3、54mm隔熱條產品數據對比
隔熱腔體內滿填保溫隔熱材料(方案2)框U值Uf=1.164，相較參照組Uf=2.103，降幅為0.939;隔熱腔體內部填充矩形保溫隔熱材料(方案3)框U值Uf=1.162，相較參照組Uf=2.103，降幅為0.941;鋁合金腔體內填充保溫隔熱材料(方案4)框U值Uf=2.103，相較參照組Uf=2.103，降幅為0;隔熱條采用內鰭方案(方案5)框U值Uf=1.792，相較參照組Uf=2.103，降幅為0.311。
與使用44mm隔熱條的85系列產品相比，使用54mm隔熱條的95系列方案2、方案3、方案5所獲得的框U值Uf保溫性能略微提升，方案4依舊對框U值Uf無改善效果。
三、數據分析
1、同一系列不同阻熱對流方式橫向數據對比分析：
65系列：隔熱腔滿填保溫材料（詞條“保溫材料”由行業大百科提供）框U值2.472W/㎡框相較空白對照組2.582W/㎡降低4.3%;隔熱腔填充矩形保溫材料框U值2.466W/㎡框相較空白對照組2.582W/㎡降低4.5%;鋁合金腔體填充保溫材料框U值2.582W/㎡框相較空白對照組2.582W/㎡降低0.0%;內鰭隔熱條框U值2.565W/㎡框相較空白對照組2.582W/㎡降低0.7%;
85系列：隔熱腔滿填保溫材料框U值1.359W/㎡框相較空白對照組2.189W/㎡降低37.9%;隔熱腔填充矩形保溫材料框U值1.351W/㎡框相較空白對照組2.189W/㎡降低38.3%;鋁合金腔體填充保溫材料框U值2.189W/㎡框相較空白對照組2.189W/㎡降低0.0%;內鰭隔熱條框U值1.892W/㎡框相較空白對照組2.189W/㎡降低13.6%;
95系列：隔熱腔滿填保溫材料框U值1.164W/㎡框相較空白對照組2.103W/㎡降低44.7%;隔熱腔填充矩形保溫材料框U值1.162W/㎡框相較空白對照組2.103W/㎡降低44.7%;鋁合金腔體填充保溫材料框U值2.103W/㎡框相較空白對照組2.103W/㎡降低0.0%;內鰭隔熱條框U值1.792W/㎡框相較空白對照組2.103W/㎡降低14.8%。
2、65系列、85系列、95系列縱向數據對比分析
隔熱腔滿填保溫材料相較空白對照組：65系列降低0.11W/㎡、85系列降低0.83W/㎡、95系列降低0.94W/㎡;隔熱腔填充矩形保溫材料相較空白對照組：65系列降低0.12W/㎡;85系列降低0.84W/㎡;95系列降低0.94W/㎡;鋁合金腔體填充保溫材料與空白對照組數據相同;內鰭隔熱條相較空白對照組：65系列降低0.02W/㎡;85系列降低0.30W/㎡;95系列降低0.31W/㎡。
四、結論
1、在鋁型材腔體內填充保溫材料對窗戶的保溫性能無任何改善;
2、隨著隔熱條的增大，隔熱腔體越大，熱對流對框U值的影響也越大，也就是說隨著隔熱腔體的增大，隔熱腔內填充保溫材料所能改善的保溫性能越好;
3、隔熱條采用內鰭方案對框U值有改善但效果不夠明顯，隔熱條腔體內滿填保溫材料與貼矩形保溫材料對框U值有明顯改善，且貼矩形保溫材料保溫效果會略微優于滿填保溫材料。
參考文獻
[1] GB/T 31433-2015《建筑幕墻、門窗通用技術條件》
[2] JGJ/T 151-2008《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程》
作者單位：北京和平鋁業有限公司
