框与玻璃U值的合理搭配

   2020-07-10 门窗幕墙sxxjymy30
核心提示:发表于: 2020年07月10日 10时30分34秒

节能窗要选断桥铝,选尼龙隔热条,几乎已经成为共识。但如何对具体的节能要求提出整窗配置则还存在不少误区,譬如经常可以看到普铝配Low-E中空玻璃`14.8隔热条用到整窗1.8的配置里等等。 这其中就涉及到搭配的合理性问题,也就是框和玻璃的传热系数(即U值)如何搭配。

一、节能与舒适度的重要性

在TED《行为科学如何节能》中,演讲者展示的一罐煤所含有的能量可以让灯泡亮一年 (下图日10)。但是因为发电、传输过程中的传导 、散热的关系,只有10%的能量实际被转为光能利用,其余的90%都浪费了。那么也就是要达到同样的效果(灯泡亮一年 ),需要整整—车的煤炭,而那一罐煤就显得杯水车薪了。而反过来想,我们节约的每—度电`实际上为地球村节约了10度的煤。

因此,我们政府的目标是2020年前全国都实现节能65%。下表1是截止目前的进度。可以看出—半的省市已经在执行65%的标准,而北京 、天津 、河北 、山东等已经开始执行75%的节能标准了。

但是实际执行不容乐观,按照隔热条的销量来看`东北 、华北的14,8隔热条还是占大头。感觉就像14.8可以通吃天下一样。这里面相当部分是因为整窗配置不明确`不少还存在误区,比如14.8隔热条用到整窗1.8的配置里,有的甚至普铝配low-e的也比比皆是。而这些不合理导致的各种问题比如Low-E玻璃碎裂、结露、冷辐射等都大大降低了居住者的舒适度体验。

二、比较的方法

根据国际标准ISO 15099-2003第8.3.2节关于室内侧对流换热量规定,换热量的计算按照公式130而依据热工规程JGJT151,中国室内侧边界是自然对流状态,那么综合考虑ISO15099中的公式131-139可以得出 :

室内侧的对流换热量近似正比于室内侧表面温度和空气的温差的 。

这样分析比较的思路如下 :

对室内侧表面进行分段并读取各自的温度T1(图 2、图3)

求出与室内环境的温差ΔT`即20-T1(图4)。

求出温差△T的次方作为热流失量q的近似值图5)然后每段的量再除以整体的得到相应的比例。

从框与墙体的接触点开始,累加各个分段的热流失比例称为热流累计比例。玻璃顶端的热流累计比例为1,即 100%。

具体到本文如下:

1、选用THERM/Window软件并且开启CR模型,这样可以获得准确的表面温度,

2、框的U值由隔热条宽度决定,因此选用内开窗,分别为普铝 、 14.8、24隔热条`对应的框U值分别为5.5`3.6`2.9W/m2·K。

3、分别搭配不同的玻璃获得1.6、2.0、2.7的玻璃U值。见表3

4、玻框比保持在70%。

5、获得的内表面温度如图3所示。横坐标是内表面每个点到sight|ine的累积距离(每个网格的内表面边长 ),Sight|ine是指玻璃可视部分的最下沿,横坐标的负值表示框的内表面,正值表示玻璃的内表面。因此获得的累积比例图中,横坐标0所对应的值就是框所代表的比例,因为y轴的左边都是框,右边都是玻璃。

6、因为玻璃间隔条的存在,玻璃的边缘部分(到sight|ine63,5mm范围内的透明部分)要大于中心部分的,所以有必要统计这—段的热流累计比例。

三 、 比较结果

按照上述步骤,得出的累计比例如表4所示。黄色部分表示框+玻璃边缘部分的比例。按照框和玻璃的U值差异排序的数据如表5和图6所示。

从上图可以看出

对于普铝窗`流过框的比例在55%以 上。也就是一半以上的热量从窗框流走了。热量流失的越多`框室内表面温度越低(图7),而与玻璃边缘部分的热交换增加,拉低了玻璃边缘的温度。

对于使用了14.8隔热条的节点,随着玻璃U值从2.7降到2.0,再降到1.6,通过框的热量从39%增加到了49%。

从图6的累计比例趋势图中,框以及框+玻璃边缘的比例在2.0处出现拐点。对于玻框比为70%的常见窗型,如果从窗框流失的热量超过45%,就显得不含理,因此框与玻璃的u值差异应低于1.5。

图7为三种窗框搭配1,6的中空玻璃,室内侧温度的分布。可以明显看出框与玻璃差异小时,其温度差异也小。

框和玻璃表面温度差异大,容易引起:

玻璃板块的温度差增加 :比如普铝窗框的表面温度低,使得和Low-E玻璃边缘的辐射热交换增加,拉大了玻璃中心和边缘的温差,进而增加了玻璃的热应力,结果就是容易炸裂。如果玻璃切割加工时不正规,所导致的边部裂口大的话,热炸裂的概率更高。

舒适度不良。窗户和居住者之间会进行辐射的热交换,而玻璃和窗框给人的感觉明显不同。所以被动房特别规定了窗框、玻璃的温度与室内温差不能大于3度 。

结露。普铝窗框温度低,更容易结露或发霉。

四、总结

从上面的分析,可以了解到框和玻璃的U值差异越大,流过窗框的热量比例越高,而旦框和玻璃的表面温度差异也越大,都对用户的热舒适度不利。比如普铝配LOW-E时,其窗框流失了整窗55%以上的热量,使得玻璃中心和边缘的温差加大,极易导致热炸裂。如果以45%作为临界点,则框和玻璃U值差异小于1.5是比较合理的。

 
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