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框與玻璃U值的合理搭配的,美盡收眼底

2018.06.15

摘要:

  本文通過熱流累計比例以及框玻璃的溫差分析,對整窗配置的合理性進行了初步分析。推薦框和玻璃的U值差異不大于1.5。

  關鍵詞:

  合理,框U值,累計比例

  節能窗要選斷橋鋁,選尼龍隔熱條,幾乎已經成為共識。但如何對具體的節能要求提出整窗配置,則還存在不少誤區,譬如經??梢钥吹狡珍X配Low-E中空玻璃,14.8隔熱條用到整窗1.8的配置里等等。這其中就涉及到搭配的合理性問題,也就是框和玻璃的傳熱系數(即U值)如何搭配。

  一、節能與舒適度的重要性

  在TED《行為科學如何節能》中,演講者展示的一罐煤所含有的能量可以讓燈泡亮一年。但是因為發電、傳輸過程中的傳導、散熱的關系,只有10%的能量實際被轉為光能利用,其余的90%都浪費了。那么也就是要達到同樣的效果(燈泡亮一年),需要整整一車的煤炭,而那一罐煤就顯得杯水車薪了。而反過來想,我們節約的每一度電,實際上為地球村節約了10度的煤!

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  因此,我們政府的目標是2020年前全國都實現節能65%。下表1是截止目前的進度??梢钥闯鲆话氲氖∈幸呀浽趫绦?5%的標準,而北京,天津、河北、山東等已經開始執行75%的節能標準了。

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  表1全國各省市節能標準進度

  但是實際執行不容樂觀,按照隔熱條的銷量來看,東北、華北的14.8隔熱條還是占大頭。感覺就像14.8,可以通吃天下一樣。這里面相當部分是因為整窗配置不明確,不少還存在誤區,比如14.8隔熱條用到整窗1.8的配置里,有的甚至普鋁配Low-E的也比比皆是。而這些不合理導致的各種問題,比如Low-E玻璃碎裂、結露、冷輻射等都大大降低了居住者的舒適度體驗。

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  結露現象

 二、比較的方法:

  根據國際標準ISO 15099-2003第8.3.2節關于室內側對流換熱量規定,換熱量的計算按照公式130,而依據熱工規程JGJT 151,中國室內側邊界是自然對流狀態,那么綜合考慮ISO15099中的公式131-139,可以得出:

  室內側的對流換熱量近似正比于室內側表面溫度和空氣的溫差

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  從框與墻體的接觸點開始,累加各個分段的熱流失比例,稱為熱流累計比例。玻璃頂端的熱流累計比例為1,即100%。

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  對室內側進行分段

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  以綠線的長度為橫坐標,圖示室內溫度分布

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具體到本文,如下:

  1、選用THERM/Window軟件,并且開啟CR模型,這樣可以獲得準確的表面溫度。

  2、框的U值由隔熱條寬度決定,因此選用內開窗,分別為普鋁、14.8、24隔熱條,對應的框U值分別為5.5,3.6,2.9 W/m2?K。分別搭配不同的玻璃獲得1.6,2.0,2.7的玻璃U值。(表3)??虮缺3衷?0%。

  3、獲得的內表面溫度如圖3所示。橫坐標是內表面每個點到sightline的累積距離(每個網格的內表面邊長),Sightline是指玻璃可視部分的下沿,橫坐標的負值表示框的內表面,正值表示玻璃的內表面。因此獲得的累積比例圖中,橫坐標0所對應的值就是框所代表的比例,因為y軸的左邊都是框,右邊都是玻璃。

  4、因為玻璃間隔條的存在,玻璃的邊緣部分(到sightline 63.5mm范圍內的透明部分)要大于中心部分的,所以有必要統計這一段的熱流累計比例。

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  框與玻璃的U值差異

  三、比較結果:

  按照上述步驟,得出的累計比例如表4所示。黃色部分表示框+玻璃邊緣部分的比例。按照框和玻璃的U值差異排序的數據如表5和圖6所示。

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  黃色部分為框+玻璃邊緣

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  熱流統計與U值差異的關系

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  熱流失比例和u值差異

  從上圖可以看出:

  對于普鋁窗,流過框的比例在55%以上。也就是一半以上的熱量從窗框流走了。熱量流失的越多,框室內表面溫度越低(圖7),而與玻璃邊緣部分的熱交換增加,拉低了玻璃邊緣的溫度。

  對于使用了14.8隔熱條的節點,隨著玻璃U值從2.7降到2.0,再降到1.6,通過框的熱量從39%增加到了49%。

 從圖6的累計比例趨勢圖中,框以及框+玻璃邊緣的比例在2.0處出現拐點。對于??虮葹?0%的常見窗型,如果從窗框流失的熱量超過45%,就顯得不合理,因此框與玻璃的u值差異應低于1.5。

  圖7為三種窗框搭配1.6的中空玻璃,室內側溫度的分布??梢悦黠@看出框與玻璃差異小時,其溫度差異也小。

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  框和玻璃表面溫度差異大,容易引起:

  玻璃板塊的溫度差增加:比如普窗框的表面溫度低,使得和Low-E玻璃邊緣的輻射熱交換增加,拉大了玻璃中心和邊緣的溫差,進而增加了玻璃的熱應力,結果就是容易炸裂。如果玻璃切割加工時不正規,所導致的邊部裂口大的話,熱炸裂的概率更高。

  舒適度不良:窗戶和居住者之間會進行輻射的熱交換,而玻璃和窗框給人的感覺明顯不同。所以被動房特別規定了窗框、玻璃的溫度與室內溫差不能大于3度。

  結露:普鋁窗框溫度低,更容易結露或發霉。

  四、總結

  從上面的分析,可以了解到框和玻璃的U值差異越大,流過窗框的熱量比例越高,而且框和玻璃的表面溫度差異也越大,都對用戶的熱舒適度不利。比如普鋁配Low-E時,其窗框流失了整窗55%以上的熱量,使得玻璃中心和邊緣的溫差加大,極易導致熱炸裂。如果以45%作為臨界點,則框和玻璃U值差異小于1.5是比較合理的。

-轉自中國玻璃網

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