鋁包木窗在工程實(shí)踐中的應(yīng)用

傅靖曦

摘 要：通過工程實(shí)例，將鋁包木窗與斷橋隔熱型鋁合金窗兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對比，得出同等玻璃配置條件下，鋁包木窗在保溫性能上優(yōu)于斷橋隔熱型鋁合金窗，在寒冷和極寒對窗戶保溫性能要求較高地區(qū)應(yīng)優(yōu)選鋁包木窗的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：節(jié)能門窗；鋁包木窗；THERM/WINDOW模擬軟件

中圖分類號：TU201.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）36-0142-03

Abstract： Via engineering practice， a conclusion can be drawn that， with the same glass， when compared with an aluminum thermal break window， an aluminum framed wood window is better in terms of heat preservation； and we should give a preference to aluminum framed wood window in cold or extremely cold areas where the demand of heat preservation is relatively higher.

Keywords： energy-saving windows and doors； aluminium framed wood window； THERM/WINDOW simulation software

1 工程案例簡介

1.1 項(xiàng)目地理氣候

本工程為加拿大輕型木結(jié)構(gòu)一層木屋，項(xiàng)目位于四川省甘孜州，該地區(qū)屬于高山寒溫帶氣候，按《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)氣候子區(qū)》劃分，該項(xiàng)目屬于寒冷（B）區(qū)。該地區(qū)年平均氣溫5.6℃，最高氣溫31.7℃，最低氣溫極值-28.9℃，日均溫度≤5℃的月數(shù)在7～8個(gè)月。日溫差大，最大日溫差可達(dá)30℃。一年中冬季長達(dá)9個(gè)月，夏季只有3個(gè)月。每年夏季雨量充沛，氣候較為濕潤。日照豐富，太陽輻射強(qiáng)烈。

1.2 當(dāng)?shù)亟ㄖ?jié)能對整窗傳熱系數(shù)K值要求

根據(jù)《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 26-2010的有關(guān)規(guī)定，外窗傳熱系數(shù)限值K≤2.5[W/（m2·K）]。

由于地域的氣候特點(diǎn)以及項(xiàng)目的使用的特殊性，業(yè)主對門窗的保溫性能要求較高，要求窗戶整體傳熱系數(shù)K值≤1.0[W/（m2·K）]。

2 窗戶方案比選

2.1 整窗傳熱系數(shù)

根據(jù)北美ASHRAE 計(jì)算方法[1]，整樘窗的傳熱系數(shù)Ut采用下式計(jì)算：

式中：Ut-整樘窗的傳熱系數(shù)[W/（m2·K）]；Ag-窗玻璃（或者其他鑲嵌板）面積（m2）；Af-窗框面積（m2）；At-整樘窗面積（m2）；λψ-玻璃區(qū)域（或者其他鑲嵌板區(qū)域）的邊緣長度（m）；Ug-窗玻璃（或者其他鑲嵌板）的傳熱系數(shù)[W/（m2·K）]；Uf-窗框的傳熱系數(shù)[W/（m2·K）]；ψ-窗框和窗玻璃（或者其他鑲嵌板）之間的線傳熱系數(shù)[W/（m·K）]。

由公式可知，要降低整樘窗戶的傳熱系數(shù)，主要是從降低玻璃和窗框的傳熱系數(shù)著手。

2.2 方案比選

根據(jù)當(dāng)?shù)丶皣鴥?nèi)其他寒冷地區(qū)普遍的中空節(jié)能玻璃窗戶配置情況[2]，可供備選的方案有兩種：（1）斷橋隔熱型鋁合金窗；（2）鋁包木窗。

2.2.1 窗框型材傳熱系數(shù)對比（表1）

2.2.2 典型玻璃熱工性能參考值（表2）

2.2.3 同等玻璃配置下整窗傳熱系數(shù)對比（表3）

2.3 比選結(jié)果

通過上述比較可知，由于斷橋隔熱型鋁合金窗窗框的傳熱系數(shù)比鋁包木窗的窗框傳熱系數(shù)大很多，按照一般配置的中空節(jié)能玻璃，無法滿足整窗傳熱系數(shù)Ut≤1.0[W/（m2·K）]的要求，而采用鋁包木窗配置中空節(jié)能玻璃可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。

3 工程模擬計(jì)算結(jié)果

3.1 窗節(jié)點(diǎn)CAD設(shè)計(jì)圖（見圖1）

3.2 玻璃傳熱系數(shù)WINDOW軟件模擬計(jì)算結(jié)果截頻（見圖2）

玻璃配置：5Low-E+12氬氣+5T+0.2V+5T+12氬氣+5Low-E

Ug=0.733[W/（m2·K）]

3.3 鋁包木窗窗框傳熱系數(shù)THERM7.4軟件模擬計(jì)算結(jié)果截頻

3.3.1 Uf1=1.3360[W/（m2·K）]（見圖3）

3.3.2 Uf2=1.5022[W/（m2·K）]（見圖4）

3.3.3 Uf3=1.2643[W/（m2·K）]（見圖5）

圖5

3.3.4 UfA=1.3031[W/（m2·K）]（見圖6）

3.3.5 UfB=1.4875[W/（m2·K）]（見圖7）

3.4 鋁包木窗整窗傳熱系數(shù)

=（2.58×0.733+1.27×0.733+0.476×1.336+0.4503×1.5022+0.3783×1.2643+0.2845×1.3031+0.2845×1.4875）/（2.58+1.27+0.3783+0.2845+0.476+0.2845+0.4503）=0.944<1.0[W/（m2·K）]

3.5 同等玻璃配置條件下斷橋鋁合金窗整窗傳熱系數(shù)

=[（2.58+1.27）×0.733+（0.476+0.4503+0.3783+0.2845+0.2845）×3.72]/（2.58+1.27+0.3783+0.2845+0.476+0.2845+0.4503）=1.711>1.0[W/（m2·K）]endprint

由上可知，采用鋁包木窗整窗傳熱系數(shù)模擬計(jì)算的結(jié)果滿足業(yè)主的要求，而同樣配置的玻璃條件下斷橋隔熱型鋁合金窗不能滿足要求。

4 鋁包木窗對比斷橋鋁合金窗的優(yōu)點(diǎn)

4.1 同等玻璃配置條件下鋁包木窗節(jié)能性能更高

理論上斷橋隔熱型鋁合金窗通過提高鋁合金型材的保溫性能（如增加保溫隔熱條厚度或者增加腔體填充物），如本工程采用斷橋隔熱型鋁合金要滿足整窗傳熱系數(shù)Ut≤1.0[W/（m2·K）]的要求，斷橋鋁合金窗框型材的傳熱系數(shù)就要小于1.55[W/（m2·K）]，但是以目前的工藝水平，斷橋鋁合金窗框的隔熱系數(shù)要達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)非常困難。而如果采用提高玻璃配置的方法來提高整窗傳熱系數(shù)，比如增加玻璃腔體數(shù)量和玻璃層數(shù)[3]，勢必要加大窗框型材的寬度，這樣必然要增加窗戶的制造成本。而同樣玻璃配置條件下，由于鋁包木窗窗框傳熱系數(shù)低，因此整窗傳熱系數(shù)比斷橋隔熱性鋁合金窗低，節(jié)能性能更好，制造成本更低。

4.2 鋁包木窗在隔音性能、抗風(fēng)壓性能方面的優(yōu)點(diǎn)

由于鋁包木窗的框體是采用實(shí)木型材，斷橋鋁合金采用的是薄壁腔體結(jié)構(gòu)，因此鋁包木窗在型材密度上要大，所以隔音效果和抗風(fēng)壓性能都比斷橋鋁合金窗好。

4.3 鋁包木窗外觀美觀舒適度高

鋁包木窗內(nèi)側(cè)采用高級木材，既保持了木材天然的紋理，還可以根據(jù)不同的需求噴涂各種顏色的油漆，具有很好的觀賞性和裝飾性。而且木材的導(dǎo)熱系數(shù)低，人體觸感好，比斷橋隔熱型鋁合金更為舒適。

5 結(jié)束語

在我國南方或者對保溫性能要求不是很高的北方部分地區(qū)，既可以選擇鋁包木窗，也可以選擇斷橋隔熱型鋁合金窗。但是在寒冷和極寒等對保溫性能要求較高的地區(qū)，鋁包木窗更能勝任節(jié)能門窗。

同等玻璃配置條件下，鋁包木窗在保溫性能上優(yōu)于斷橋隔熱型鋁合金窗，在寒冷和極寒等對保溫性能要求較高地區(qū)應(yīng)優(yōu)選鋁包木窗。而鋁包木窗卓越的綜合性能，使其在節(jié)能門窗工程領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳杰申，瑞霞.隔熱型材等溫線分布和傳熱系數(shù)研究[J].門窗，2011（5）：46-51.

[2]楊旭明，鄭新德，劉艷梅.川西部民族地區(qū)建筑設(shè)計(jì)節(jié)能防寒技術(shù)研究[J].西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版：2010，36（6）：1068-1071.

[3]郭曉波.節(jié)能門窗的發(fā)展方向和重要性[J].江西建材，2017（4）：

75，79.

[4]劉振全，王美玲.談門窗節(jié)能在建筑節(jié)能中的重要作用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（18）：212.endprint