評判門窗節能(neng)的一個主要參數(shu)是(shi)傳(chuan)熱系數(shu)，即K值。K 值越(yue)大(da)，傳遞的(de)熱(re)量越(yue)多(duo)，流失的(de)能量也越(yue)多(duo)；反(fan)之，傳遞的(de)熱(re)量越(yue)少，流失的(de)能量也越(yue)少。因此(ci)，研(yan)究(jiu)降低通過門(men)窗(chuang)的(de)熱(re)量損失主要在(zai)于(yu)研(yan)究(jiu)如何(he)降低門(men)窗(chuang)的(de)K 值。

保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)材料(liao)(liao)在建(jian)筑節(jie)能(neng)(neng)中有(you)著重要的(de)(de)(de)角色，應用于門(men)窗(chuang)(chuang)同(tong)樣可以提高門(men)窗(chuang)(chuang)的(de)(de)(de)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)隔熱性能(neng)(neng)。目前市場上的(de)(de)(de)鋁合(he)金門(men)窗(chuang)(chuang)填充(chong)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)制品已比比皆是，但實際上保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)材料(liao)(liao)填充(chong)的(de)(de)(de)位置、保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)種類均對門(men)窗(chuang)(chuang)傳熱系數的(de)(de)(de)影響有(you)較大(da)差異(yi)，甚至部分位置填充(chong)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)材料(liao)(liao)后，門(men)窗(chuang)(chuang)傳熱系數并沒有(you)改(gai)善。本文對比了(le)不同(tong)部位填充(chong)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)材料(liao)(liao)對斷橋鋁合(he)金門(men)窗(chuang)(chuang)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)影響，供斷橋鋁合(he)金門(men)窗(chuang)(chuang)節(jie)能(neng)(neng)設計(ji)做參考。

2 基本原理

2.1 傳(chuan)熱(re)原理

傳(chuan)熱(re)(re)(re)(re)是物(wu)理學上的(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)(zhong)物(wu)理現象，指由于溫度差引(yin)起的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)能傳(chuan)遞(di)現象。熱(re)(re)(re)(re)傳(chuan)遞(di)中(zhong)用熱(re)(re)(re)(re)量量度物(wu)體內能的(de)(de)(de)改變。熱(re)(re)(re)(re)傳(chuan)遞(di)主要存(cun)在三種(zhong)(zhong)基本(ben)形式：熱(re)(re)(re)(re)傳(chuan)導、熱(re)(re)(re)(re)輻射(she)和熱(re)(re)(re)(re)對流。只要在物(wu)體內部(bu)或物(wu)體間有溫度差存(cun)在，熱(re)(re)(re)(re)能就必然以(yi)這三種(zhong)(zhong)方式中(zhong)的(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)(zhong)或多種(zhong)(zhong)從高(gao)溫處到低溫處傳(chuan)遞(di)。

對(dui)于斷(duan)橋鋁(lv)合金門窗而言，熱(re)(re)傳(chuan)導是通過固(gu)體(ti)傳(chuan)遞熱(re)(re)量(liang)的，主要(yao)(yao)發生(sheng)在鋁(lv)材、隔(ge)熱(re)(re)條(tiao)、膠條(tiao)等固(gu)體(ti)之間；熱(re)(re)對(dui)流(liu)(liu)是因空氣流(liu)(liu)動產生(sheng)的，主要(yao)(yao)發生(sheng)在各(ge)個空腔內，空腔越(yue)大，對(dui)流(liu)(liu)越(yue)大，熱(re)(re)量(liang)損失就越(yue)多(duo)；熱(re)(re)輻射是指高溫(wen)表(biao)面向低溫(wen)表(biao)面輻射電(dian)磁波(bo)，與材料表(biao)面輻射率有關。

2.2 斷橋鋁合金(jin)門(men)窗(chuang)結構

常規24mm 隔熱條斷橋鋁合(he)金門窗的節(jie)點。其中(zhong)，室外側鋁材空腔(qiang)(qiang)(qiang)稱(cheng)(cheng)為(wei)冷腔(qiang)(qiang)(qiang)，室內(nei)側鋁材空腔(qiang)(qiang)(qiang)稱(cheng)(cheng)為(wei)暖腔(qiang)(qiang)(qiang)，壓線(xian)與扇(shan)（框(kuang)）鋁側壁(bi)圍(wei)(wei)成的腔(qiang)(qiang)(qiang)體稱(cheng)(cheng)為(wei)壓線(xian)腔(qiang)(qiang)(qiang)，安(an)裝(zhuang)玻璃的位(wei)置稱(cheng)(cheng)為(wei)玻璃槽(cao)口，隔熱條圍(wei)(wei)成的腔(qiang)(qiang)(qiang)體稱(cheng)(cheng)為(wei)隔熱腔(qiang)(qiang)(qiang)，圖示尺寸分(fen)別為(wei)框(kuang)（7.4mm）、扇（11.4mm）、隔熱腔寬度（24mm）。后(hou)文所用的(de)名詞均與此相同。

2.3 保溫材料的種類

保溫材料一般(ban)是指導熱系數小于或等于0.12W/m·K的(de)材(cai)料。保溫材(cai)料發展(zhan)很快(kuai)，在工業和建(jian)筑中采用良好的(de)保溫技術與材(cai)料，對建(jian)筑節能(neng)往往可以起到事半功倍(bei)的(de)效果。建(jian)筑中每使用一噸(dun)礦(kuang)物棉絕熱制(zhi)品(pin)，一年(nian)可節約一噸(dun)石油。

目前建筑常用的保溫(wen)材(cai)料有EPS（模塑聚苯乙(yi)烯泡沫）、XPS（擠(ji)塑聚苯乙(yi)烯泡沫）、聚氨酯發泡、玻璃(li)棉(mian)、巖棉(mian)等。本文填充(chong)的保溫材(cai)料是(shi)導熱系數為0.029W/m·K的擠塑聚苯乙(yi)烯泡沫。

2.4 分類說明

本文選用隔熱(re)條高度為24mm 的65 系列斷橋(qiao)鋁合金門窗和隔熱條(tiao)高度為35.3mm 的75 系(xi)列斷橋鋁合金(jin)門窗，分別配置(zhi)帶(dai)一片Low-E 玻(bo)璃(li)的雙層中空(kong)(kong)玻(bo)璃(li)和三(san)層中空(kong)(kong)玻(bo)璃(li)進行(xing)模擬計算，具體(ti)分類見表1。其中(zhong)，Low-E 玻璃選用南玻CES11-80_5 China ID：30209；窗型為(wei)750*1500 單開啟，后文提到的系列配(pei)置均與表1一致(zhi)；計算參考標(biao)準(zhun)為JGJ/T 151-2008《建筑門窗玻璃幕(mu)墻熱工計(ji)算規(gui)程》，K 值計(ji)算邊界條件為該規程冬季標準(zhun)計(ji)算條件，如表2。

表2 計(ji)算邊界條件

3 斷橋鋁合金門窗各腔體填充保溫材料對傳熱(re)系數(shu)的影響

3.1 框、扇隔熱腔填充保溫材料

用上文分類說明中的玻(bo)璃配置，對比不同系(xi)列(lie)斷橋鋁(lv)合(he)金門(men)窗隔(ge)熱腔(qiang)填充保溫(wen)材料對傳熱系(xi)數(shu)的影響。

隔熱腔填充(chong)保溫(wen)材料后有如下變化：①對(dui)于(yu)65 鋁合金窗配(pei)雙層(ceng)中空玻璃，框(kuang)K 值降低0.21W/m2·K，整窗K 值降低0.053W/m2·K；②對于(yu)65鋁合金窗配三(san)層中空玻(bo)璃，框K 值降(jiang)低0.21W/m2·K，整(zheng)窗K 值(zhi)降低0.055W/m2·K；③對于75 鋁合金窗配雙層中空(kong)玻璃，框K 值降低0.3W/m2·K，整窗K 值(zhi)降低0.089W/m2·K；④對于(yu)75 鋁合金(jin)窗配(pei)三層(ceng)中空玻(bo)璃，框K 值降(jiang)低0.31W/m2·K，整窗K 值降(jiang)低0.093W/m2·K。可見(jian)，隔熱腔填充保溫材(cai)料能(neng)有效降低斷橋鋁(lv)合金門窗K 值，且(qie)隔(ge)熱腔面積越大，K 值(zhi)降低越多。

同時，溫線分布圖可以看出(chu)：①隔熱腔填充(chong)保溫材料后等溫線分(fen)布更平順；②對(dui)比圖2與(yu)圖3、圖4 與圖5，65 鋁(lv)合(he)金(jin)窗隔熱腔(qiang)填充保溫材(cai)料后，扇隔熱腔(qiang)等(deng)溫線增加一條；③對比圖6 與圖(tu)7、圖8 與(yu)圖9，75 鋁(lv)合金(jin)窗隔(ge)熱腔填充(chong)保溫材料后，框隔(ge)熱腔等溫線增加一(yi)條；④同一(yi)系列節點隔熱腔填(tian)充保溫(wen)(wen)材(cai)料后，相同溫(wen)(wen)度的(de)等(deng)溫(wen)(wen)線更靠室外側。

隔(ge)熱腔填(tian)充保(bao)溫材料斷橋鋁合金門窗(chuang)室內表面(mian)的溫度變(bian)化(hua)，可(ke)以看出：①對于65 鋁合金，隔(ge)熱腔填充(chong)保溫后(hou)，窗室內表(biao)面溫度提高0.5℃ ~0.9℃；②對于(yu)75 鋁合金，隔(ge)熱腔(qiang)填充保溫后(hou)，窗室(shi)內表面(mian)溫度(du)提高0.7℃ ~1.4℃；③ 75 鋁合金的溫度差值(zhi)比65 鋁合金的大，即隔熱腔填充(chong)保溫材料對75 鋁(lv)合金(jin)室(shi)內(nei)窗框表面溫度提(ti)高(gao)更有效；④窗框表面(mian)的溫度變化比窗扇(shan)和(he)壓線(xian)表面(mian)更明顯。

同(tong)時，溫(wen)(wen)度分布(bu)對比(bi)(bi)可以看出(chu)：隔熱腔(qiang)填(tian)充保溫(wen)(wen)材料(liao)后與(yu)不填(tian)充相比(bi)(bi)，暖(nuan)腔(qiang)的溫(wen)(wen)度云圖更(geng)偏紅，同(tong)時對應溫(wen)(wen)度示意條，可知隔熱腔(qiang)填(tian)充保溫(wen)(wen)材料(liao)后窗框、扇、玻璃(li)邊緣室內側溫(wen)(wen)度均升高(gao)。

3.2 玻璃槽口填充保溫(wen)材(cai)料(liao)

用上文分類說明(ming)中的玻璃配置，對(dui)比(bi)不同系列斷橋鋁合金門窗玻璃槽口填充保溫(wen)材(cai)料對(dui)傳熱系數的影響。

可以看(kan)出(chu)，玻璃槽口(kou)填充保溫(wen)材料(liao)后有如(ru)下變化：①對于65 鋁合金窗配雙(shuang)層中(zhong)空玻璃，框(kuang)K 值降低(di)0.29W/ ㎡·K，整窗K 值降低0.1W/ ㎡ ·K；②對于65 鋁合金(jin)窗配三層中(zhong)空(kong)玻璃，框K 值降低(di)0.3W/ ㎡·K，整窗K 值降低0.105W/ ㎡·K；③對于75 鋁合(he)金(jin)窗配雙層中(zhong)空玻璃，框K 值降低0.39W/ ㎡·K，整窗K 值降低0.147W/ ㎡·K；④對于(yu)75 鋁合金(jin)窗配三(san)層中(zhong)空玻璃，框K值降低0.306W/㎡·K，整窗K值降低0.128W/㎡·K。可見，玻璃槽口填充保溫材料能有效降低斷橋鋁合金門窗K 值，整(zheng)窗K 值降低約(yue)0.1 W/ ㎡·K，且(qie)對大系列的門窗降低(di)效果(guo)更顯(xian)著。

同時，與(yu)不(bu)填充的等(deng)溫線分布圖對比(bi)可以看出：①玻璃槽口填充保溫(wen)材料后等溫(wen)線分布更(geng)平(ping)順(shun)；② 鋁合金窗玻璃槽口填(tian)充保溫材(cai)料后，配(pei)雙(shuang)玻時(shi)扇隔熱(re)(re)腔等溫線增(zeng)加一條(tiao)，配(pei)三玻時(shi)扇隔熱(re)(re)腔等溫線增(zeng)加兩條(tiao)；③對比 鋁(lv)合(he)金窗玻(bo)璃槽口填充保溫(wen)材料(liao)后，配雙玻(bo)時(shi)扇隔熱腔(qiang)等溫(wen)線增加一(yi)條；④同(tong)一系(xi)列節點玻璃槽口填充(chong)保溫材料(liao)后，相(xiang)同(tong)溫度的等溫線更靠室外側。

為玻璃槽口填充(chong)保溫(wen)(wen)材(cai)料(liao)斷橋(qiao)鋁合金門(men)窗室(shi)內表面(mian)的溫(wen)(wen)度變(bian)化，可以看出：①對于65 鋁合金(jin)，玻璃槽口填充保溫(wen)(wen)后，窗(chuang)室內表面(mian)溫(wen)(wen)度提高(gao)0.36℃ ~1.28℃；②對于75 鋁(lv)合金，玻(bo)璃槽(cao)口填充保溫后，窗室內表面溫度提高0.81℃ ~1.51℃；③ 75 鋁合金的溫度差值(zhi)比65鋁(lv)合金的(de)大，即玻璃槽口填充保溫材料對(dui)75 鋁合金室內窗框(kuang)表面溫度提高更有效；④與隔(ge)熱(re)腔填充(chong)(chong)保溫(wen)材(cai)料的不(bu)同之處在于，窗扇和(he)壓線(xian)表(biao)面(mian)(mian)的溫(wen)度(du)變化比窗框表(biao)面(mian)(mian)更(geng)明顯，因為保溫(wen)材(cai)料填充(chong)(chong)的位置距離窗扇和(he)壓線(xian)更(geng)近(jin)。

玻(bo)璃(li)槽(cao)口填(tian)充(chong)保溫(wen)(wen)材(cai)(cai)料后與(yu)不填(tian)充(chong)相比，暖腔的溫(wen)(wen)度云圖更偏紅，同時(shi)對應溫(wen)(wen)度示意條可(ke)知玻(bo)璃(li)槽(cao)口填(tian)充(chong)保溫(wen)(wen)材(cai)(cai)料后，窗框(kuang)、扇、玻(bo)璃(li)邊緣(yuan)室內側溫(wen)(wen)度均升高。

3.3 各個鋁腔填充保溫材(cai)料

用上文(wen)分類說明中(zhong)的玻璃配置，對比(bi)不(bu)同系(xi)列斷橋鋁(lv)合金門(men)窗各(ge)個鋁(lv)腔填充保溫材料(liao)對傳(chuan)熱系(xi)數的影響(xiang)

對65 鋁合金配(pei)雙層中空玻(bo)璃、65 鋁合金配三層(ceng)中空玻璃、75 鋁合金配雙(shuang)層中空(kong)玻(bo)璃、75 鋁合金配三層中(zhong)空玻璃均有如下結論：在(zai)框扇冷(leng)腔、框扇暖腔、壓(ya)線腔填(tian)充保溫材料，對框扇K 值、線傳熱系(xi)數、整窗(chuang)K 值無影響。

表(biao)7 不同鋁腔體填充保溫材料對(dui)K 值的(de)影響

上述結(jie)論足以說明(ming)：對于斷橋鋁合(he)金門窗，在完全由鋁合(he)金材料(liao)形成的封閉腔體里(li)填充保溫材料(liao)對窗傳熱系數沒有改(gai)善。

4 結(jie)束語(yu)

通(tong)過兩種斷(duan)橋(qiao)鋁(lv)合金門窗(chuang)產(chan)品K 值模擬(ni)計(ji)算及(ji)分(fen)析，有如下結論：①隔熱腔和玻璃槽口填充保溫材料可以有效降(jiang)低斷橋鋁合金門窗的傳熱系數，提高門窗保溫性能；②斷(duan)橋鋁合(he)金門窗冷腔(qiang)、暖(nuan)腔(qiang)、壓線腔(qiang)體等完全由金屬(shu)圍合(he)而(er)成(cheng)的封閉空腔(qiang)里(li)填充保(bao)溫材料對門窗保(bao)溫性能沒有改善(shan)；③產品系(xi)列越大，即(ji)隔熱腔、玻璃槽口(kou)越大，填充保溫材(cai)料(liao)后門窗傳(chuan)熱系(xi)數降低的(de)越多(duo)，門窗室內(nei)側表面溫度提高(gao)的(de)也越多(duo)。