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建筑門窗的優(yōu)化設計

前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了建筑門窗的優(yōu)化設計范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。

建筑門窗的優(yōu)化設計

建筑門窗保溫性能的基本原理是減少門窗框的熱傳導能量損失、采光玻璃輻射和傳導損失等,具體的優(yōu)化設計內(nèi)容包括:

1門窗框的合理設計

框架作為門窗的重要組成部分,起到支撐的作用,常見的門窗框材料有金屬型材、非金屬型材和復合型材等,金屬型材和非金屬型材的熱工特性具有很大的差別,其中材料的導熱系數(shù)是形成這些材料熱傳能力差別的主要影響因素,據(jù)了解,鋁、鋼、PVC塑料、木材、玻璃鋼的導熱系數(shù)分別為203W/m•K、58W/m•K、0.14W/m•K、0.20-0.28W/m•K、0.4-0.5W/m•K,而試驗表明導熱系數(shù)越大,材料的傳熱能力就越強,因此從保溫的角度,門窗框的型材斷面,要盡量設計成多腔型材,并讓熱流方向垂直分布于腔壁,型材的腔壁數(shù)量增加之后,阻隔熱流的作用就越強,腔內(nèi)的對流、輻射和導熱等就能夠降低。金屬框架傳熱的減少,需要用非金屬材料作為斷熱橋,為金屬型材作斷熱處理,或者將非金屬型材和帶腔金屬制成復合型材,同時加大非金屬型材的厚度,提高型材的熱阻。除此之外,門窗框的材料科選擇PVC塑料型材、鋁合金斷熱橋窗框材料、玻璃鋼型材等低導熱系數(shù)材料,從根本上對金屬門窗框熱傳導熱量損失進行改善。

2改善門窗玻璃保溫性能

玻璃相比于金屬材料,熱傳導系數(shù)僅有0.8-1.0W/m•K,厚度為3-6mm,熱傳量為65%-75%,在玻璃質量方面提高門窗保溫性能,具有較大的操作空間。(1)單玻相比于雙玻和三玻,后兩者的保溫性能更高,因此可以從玻璃結構的角度,將單玻改成雙玻和三玻,以形成密閉的空氣層,提高玻璃的熱阻水平,也就是說,保溫性能和玻璃的厚度沒有直接關系,只有玻璃的空氣層厚度改變之后才會改變。(2)玻璃當中加入鍍膜,以降低玻璃之間的輻射傳熱。根據(jù)實驗顯示,中空玻璃加入輻射膜之后,明顯改善了熱工性能,相比于普通中空玻璃,后者的熱傳系數(shù)為3.0-3.1,而前者降低到1.7-2.3。如果低輻射中空玻璃當中的空氣層厚度為12mm,即PVC塑料窗和鋁合金斷熱窗的標準,傳熱系數(shù)基本能夠滿足北方嚴寒區(qū)域的門窗保溫需求。(3)控制中空玻璃鋁隔條對傳熱的影響,這種材料是良導體,會提高中空玻璃的傳熱強度,據(jù)試驗,中空玻璃的鋁隔條長度和中空玻璃面積的比值P增大之后,鋁隔條的傳熱比重隨著增大。因此,中空玻璃的鋁隔條要盡量埋設在門窗框的溝槽內(nèi)部,減少在空氣中的暴露面積,同時盡可能選擇P值比較小的中空玻璃。

3合理設計門窗框的比例

門窗框的比例是門窗框的表面和門窗面積的比值,該比值和門窗立面設計、表面積、門窗面積有直接關系,一般比例為25%-35%,在門窗框比例改變之后,門窗框的感熱面和放熱面也隨著改變。如果金屬型材門窗的框斷面尺寸太大,會對門窗保溫性能產(chǎn)生不利影響,因此在滿足門窗基本功能的前提下,要控制門窗立面的分割,大斷面的金屬型材不適合作為面積較小的門窗。另外,還要增加玻璃層數(shù)和玻璃之間空氣層厚度的距離,可以采用鍍膜玻璃,提高玻璃熱阻??傊T窗框比例的合理設計,直接影響門窗的保溫性能,盡管相關的比例大小與業(yè)主的實際需求相關,但在設計的時候,仍然需要盡量趨向于節(jié)能環(huán)保方向。

綜上所述,住宅采暖過程中,門窗的傳熱熱損失和空氣滲透熱損失,大約占所有能耗的50%左右,建筑門窗保溫性能的基本原理是減少門窗框的熱傳導能量損失、采光玻璃輻射和傳導損失等,需要對其進行優(yōu)化設計,一方面是合理設計門窗框,從根本上對金屬門窗框熱傳導熱量損失進行改善,另一方面是改善門窗玻璃保溫性能,以及合理設計門窗框的比例,以全面實現(xiàn)門窗的保溫節(jié)能,減少建筑門窗裝修的成本。(本文作者:金烽、曹葉成 單位:華匯工程設計集團股份有限公司)

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