框铝合金平开窗节能保温分析.doc

1、框铝合金平开窗节能保温分析 (2009-09-17 00:20:22) 转载 标签： 杂谈 什么样的窗是节能保温窗？一种说法是窗框型材导热系数低的是节能窗，另 一说法是整窗传热系数 K 值低的窗则是节能保温窗等，莫衷一是。对于节能保温问题还需从热的传输方式来分析，热的传输有传导、对流、辐热 3种方式。玻璃导热系数为 0.75W/(m.K)；铝为203W/( m.K)； PVC 塑料为 0.16W/(m.K)。 一、节能保温窗性能分析 1.材质传热性能对节能保温性能的影响 总热绝缘系数 R： R=Ri+R+Re 式中： Ri 内表面换热热绝缘系数，取 0.11m2K/W； Re 外表面换热热绝缘

2、系数，冬季取 0.04m2K/W，；夏季取 0.05m2K/W； R 围护结构传热热绝缘系数，单一材料 R=/ ，多层围护结构 R=R1+R2+ Rn 。 当围护结构有空气层时，空气层的传热热绝缘系数为：中空玻璃 da=6mm 时取0.1m2K/W ； da=9mm 时取 0.12(m2K)/W； da=12mm 时取 0.14(m2)/W。 当采用玻璃、铝板、 PVC 塑料板做围护构件 (T=3mm)时的传热系数 (冬季 )如下： 玻璃： R=0.11+0.003/0.76+0.04 =0.1539m2K/W K=1/R=6.496W/(m2K) 铝板： R=0.11+0.003/203+0

3、.04 =0.1500m2K/W K=1/R=6.666W/(m2K) PVC 塑料板： R=0.11+0.003/0.16+0.04 =0.1688m2K/W K=1/R=5.9259W/(m2K) 由上可知：铝板的传热系数是玻璃的 102.62%、塑料的 112.49%；塑料的传热系数是玻璃的 91.22%。 2.玻璃厚度对节能保温性能的影响 当采用中空玻璃时，不同厚度玻璃 (同样空气层 )的传热系数 (冬季 )如下： (1)6(玻璃厚度 )+6(空气层厚度 )+6(玻璃厚度 )时： R=0.11+0.006/0.76+0.10+0.006/0.76+0.04=0.2658m2K/W； K

4、=1/R=3.7624W/(m2K) (2)当 8+6+8时： R=0.11+0.008/0.76+0.10+0.008/0.76+0.04 =0.2711(m2K)/W K=3.6893W/(m2K) (3)当 10+6+0时： R=0.2763(m2K)/W K=3.619W/(m2K) 玻璃厚度 6mm时的传热系数是厚 10mm的 103.96%； 8mm时是 10mm的 101.94%； 6mm时是 8mm的 101.98%，这说明玻璃的厚度对传热系数的影响很小。 3.空气层厚度对节能保温性能的影响 而增大空气层厚度，当采用 8 9 8时： R=0.11+0.008/0.76+0.12

5、+0.008/0.76+0.04=0.2911m2K/W K=1/R=3.4358W/(m2K) 当采用 8+12+8时： R=0.3111m2K/W K=3.2148W/(m2K) 空气层厚 度 9mm 时的传热系数是 6mm 的 93 13； 12mm 时是 6mm 的 87 13%。 由上见，要降低窗的传热系数，采取增大空气层的效果明显。但试验结果表明，空气层不大于 20mm 时，传热热绝缘系数随空气层厚度增大而增加，超过 mm 以后，随空气层厚度增加热绝缘系数反而递增。 4.型材对节能保温性能的影响 窗的主要功能是采光，不透光的材料只能用作窗框，大部分面积要用玻璃。不同窗框材料做的窗透

6、光面积比值是不一样的，以 1200mm1500mm 窗为便，铝合金平开窗透光面积约92左右，塑料窗占。 窗的传热由窗框传热与玻璃传热两部分组成，采用同样的玻璃时，由于玻璃传热其本相同（会由于玻璃所占整窗面积比不一样而有所不同），虽然窗框材料传热差异较大，但由于占窗面积比值不大，且铝合金、塑料窗框均为空心型材（空腔空气层有传热热绝缘性），所以整窗传热系数不会有太大的差别。 5.气密性对节能保温性能的影响 窗的漏气量属于窗的气密性能指标，但对窗的保温性能影响较大。漏气量无论对冬季保温地区和夏季防热地区保持室内温度都有重大影响。 GBJ119 87中，由门窗缝隙渗入室内冷空气的热量计算公式为： Q=

7、CpL(tn -twn)Pwnm 例如：漏气 1m3，采暖室外温度 0 ，采暖室内设计温度 20 ，空气密度 1.25kg/m3时： Q=0.2811(20 -0)1.251=7W/h 以 1.2m1.5m 双扇平开窗为例，缝隙长约 10m。当采用气密 级，漏气量为 0.5m3/(mh)，总漏气量 5m3/h，温差 20 时耗能 35W/h；采用气密 级，漏气量 1.5m3/(mh)，总漏气量15m3/h，温差 20 时耗能 105W/h；采用气密 级，漏气量 2.5m3/(mh)，总漏气量 25m3/h，温差 20 时耗能 175W/h；采用气密 级，漏气量 4m3/(mh)，总漏气量 40

8、m3/h，温差 20 时耗能 280W/h。按采暖期 150天计，每漏气 10m3，煤耗 73kg/年，气密 级窗 1年耗煤 297kg/m2。二、镀膜中空玻璃隐框铝合金窗分析 1.镀膜玻璃的节能保温分析 太阳辐射热通过窗辐射对室内温度产生影响，我国地域广大，气候条件各异，民用建筑热工设计规范 GB50176 93，将热工设计分区划分为：寒地区（必须充分满足冬季保温要求，一般不考虑夏季防热）；寒冷地区（应满足冬季保温要求，部分地 区兼顾夏季防热）；夏热冬冷地区（必须满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温）；夏热冬暖地区（必须充分满足夏季防热要求，一般不考虑冬季保温）；温和地区（部分地区考虑冬季保温

9、，一般不考虑夏防热）。这样不同地区对太阳辐射热的利用（限制）就有不同要求，严寒（寒冷）地区要充分利用太阳辐射热，并使已进入室内的太阳辐射热最大限度地留在室内；而对夏热冬暖（冬冷）地区，夏季要限制太阳辐射热进入室内。窗玻璃的透光系数（透明玻璃）在 72（ 19mm）89（ 2mm）之间。透明玻璃在透光的同时，太阳辐射热也辐射入室内，现在可采用镀膜 玻璃，使太阳可见部分透射入室内，将太阳辐射热部分反射，以减少进入室内的太阳辐射热。阳光控制膜玻璃 SS 8可见光透射率为 2，太阳能反射率为 33； CG 20可见光透射率为20，太阳能反射率为 49； CG 20可见光透射率为 20，太阳能反射率 3

10、9；而低辐射Low E 玻璃对外辐射热量；严寒（寒冷）地区，白天太阳辐射热能通过窗玻璃进入室内，被室内物体吸收（贮存），当太阳落山后，室内温度高于室外（还有室内采暖设备的热量）就以远红线通过窗户向室外辐射，如果采用低辐射膜玻璃，白天将太阳辐射热吸收到室内（约90） ，晚上又能将远红外辐射部分反射回室内。因此，对不同热工设计分区的窗应选用不同种类镀膜玻璃，即冬季当暖为主地区，宜选用 Low E 玻璃，以夏季防热为主的地区，宜选用阳光控制膜。 2.镀膜中空玻璃隐框铝合金平开窗的特点 对节能保温窗的评价应考虑窗的传热系数、空气渗透量、镀膜玻璃的可见光透射率和太阳能（黑体远红外线）反射率，进行综合平衡

11、，当然还要进行技术经济比较。镀膜中空玻璃隐框铝合金平开窗就是具有这种综合功能的节能保温窗。由于镀膜中空玻璃是用胶固定在铝合金框上，窗的外侧合部为中空玻璃，铝框不与室外空气接触 ，这样当窗两侧存在温差时的传热由镀膜中空玻璃承担；且中空玻璃具有较低的传热系数，而铝合金平开窗又具有良好的气密性能气密 级，漏气量（ KG）。 3.节能效果比较 按 JGJ26 93中有关公式，采用各种类型的建筑耗能情况，可从定量上了解各种窗的节能效果。 以北京市某建筑为例，平面尺寸 10m10m ，建筑面积 ，层高 4m，外墙面积 160m2，其中窗占 1/6。 (1)第 1种情况，采用 240mm 厚砖墙： Ki=2

12、.2W/(m2K)，单玻钢窗：Ki=6.0W/(m2K);qo=6m3(mh)，缝隙 5m/m2。 漏气量： 1601/665=800m3h V=400m3， n=800/400=2次 /h QINF=240.281.252400(2470+2126) =18291840W 单位面积耗热量： 18291840/100=182918W/m2 QHT=24(0.3440+0.6680+0.8140)5/62.2+1/66)(2470+2126) =18287485W 单位面积耗热量： 18287485/100=182875W/m2 Q=182918+182875-243.8126=345302W/

13、m2 耗煤量： Qe=354302/(0.850.558.14103)=93.1kg/m2 (2)第 2种情况，采用单玻铝合平开窗： Ki=6.0W/(m2K)， o=0.5m3(mh)。漏气量：1601/60.55=66.7m3h V=400m3， n=66.7/400=0.17次 /h QINF=240.281.250.17400(2470+2126)=1554806W 单位面积耗热 量： 1554806/100=15548W/m2 QH=182875+15548-243.8126=186932W/m2 耗煤量： Qe=186932/(0.850.558.14103)=49.12kg/m2

14、 (3)第 3种情况，采用中空玻璃隐框铝合金平开窗： Ki=3.2W/(m2K)。 =15275428W 15275428/100=152754W/m2 QH=152754+15548-243.8126=1561W/m2 耗煤量： Qe=156811/(0.850.558.14103)=41.20kg/m2 (4)第 4种情况，采用 Low-E 膜中空玻璃 (北京地处北纬 40度，大气透明度 4级 )，假定东、西、南、北四面各占窗面积 1/4，则进入室内的太阳辐射热为： (1601/61/4)3067+4186+1904+4.86)0.90.70.5126=3530558W =3530558/

15、100=35306W/m2 QH=152754+15548-35306-243.8126=121505W/m2 耗煤量 Qe=121505/(0.850.558.14103)=31.93kg/m2 由以上计算可见，用 Low E 膜中空玻璃隐框铝合金平开窗的耗煤量是钢窗的 34，是单玻铝合金平开窗的 65，是透明中空玻璃的 77.50；如果再计入室内取暖设备远红外辐射被 Low E 膜反射留在室内的热量，热耗（煤耗）还会进一步减少。 以上分析说明，镀膜（ Low E 膜）中空玻璃隐框铝合金平开窗具有传热系数低，漏气量小，吸收（保持）太阳辐射热多的特点，是一种理想的节能保温窗。而在防热地区用用阳光控制镀膜中空玻璃隐框铝合金平开窗，由于它具有传热系数低、漏气量小，同时反射太阳辐射热的特点，是一种节能隔热窗。 注 :本文转载于互联网