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摘要：熱量傳遞主要通過熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射三種途徑，斷橋鋁合金窗的保溫也是從這三方面進(jìn)行改善和提升。本文主要探究的是熱對流對斷橋鋁合金窗框U值（詞條“U值”由行業(yè)大百科提供）的影響，通過Therm軟件進(jìn)行熱工（詞條“熱工”由行業(yè)大百科提供）模擬計算分析，斷橋鋁合金窗框不同位置填充阻流塊、填充不同形狀的阻流塊、內(nèi)鰭隔熱條形式對斷橋鋁合金窗框U值的影響以及隨著隔熱腔體的增大，熱對流對窗框的U值影響是否也隨之增大。
關(guān)鍵詞：熱對流;框U值;阻流塊;內(nèi)鰭隔熱條;
一、前言
近年來能源和環(huán)境矛盾日益突出，建筑能耗總量和能耗強度上行壓力不斷加大，建筑節(jié)能問題已成為全社會普遍關(guān)注的重要話題之一，隨著“二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”目標(biāo)的提出，超低能耗建筑也在快速增長。
其中外窗是影響建筑節(jié)能效果的關(guān)鍵部件，建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的門窗能耗占建筑總能耗的50%左右，所以提升門（詞條“提升門”由行業(yè)大百科提供）窗的保溫性能變的尤為重要。門窗保溫從整體配置來講就是加大隔熱條寬度，選配節(jié)能玻璃，填充阻流塊。本文主要探究的是熱對流對斷橋鋁合金窗保溫性能的影響：第一，是否隔熱腔體越大填充阻流塊帶來的“收益”越大。第二，市面上常見的阻止窗框部分熱對流的方式有隔熱腔粘貼矩形阻流塊、隔熱腔滿注保溫隔熱發(fā)泡膠、鋁合金腔體滿注保溫隔熱發(fā)泡膠、隔熱條采用內(nèi)鰭形式，哪種方式保溫效果最佳。
二、數(shù)據(jù)模擬對比分析
隨著隔熱條的增大，隔熱腔體空間也越大，本文分別以使用24mm隔熱條系列產(chǎn)品、使用44mm隔熱條系列產(chǎn)品、使用54mm隔熱條系列產(chǎn)品為例，分析隨著隔熱腔的增大，熱對流對框U值的影響。
針對同一系列在分別對四種隔熱腔體不同形式的熱對流處理方式進(jìn)行保溫性能對比分析。
我們在每個系列的產(chǎn)品分別設(shè)置一個隔熱腔、型材腔全部無填充的框U值作為空白參照數(shù)據(jù)，然后選取四種不同的填充方案進(jìn)行數(shù)據(jù)對比：
(1)隔熱腔體無填充、鋁合金腔體無填充(空白對照組);
(2)模擬機械注膠方式，隔熱腔體內(nèi)部填充滿保溫隔熱材料;
(3)模擬人工手貼阻流塊方式，隔熱腔體內(nèi)部填充矩形保溫隔熱材料;
(4)鋁合金腔體內(nèi)填充保溫隔熱材料;
(5)隔熱條采用內(nèi)鰭方案;
1、24mm隔熱條產(chǎn)品數(shù)據(jù)對比
隔熱腔體內(nèi)滿填保溫隔熱材料(方案2)框U值Uf=2.472，相較參照組Uf=2.582，降幅為0.110;隔熱腔體內(nèi)部填充矩形保溫隔熱材料(方案3)框U值Uf=2.466，相較參照組Uf=2.582，降幅為0.116;鋁合金腔體內(nèi)填充保溫隔熱材料(方案4)框U值Uf=2.582，相較參照組Uf=2.582，降幅為0;隔熱條采用內(nèi)鰭方案(方案5)框U值Uf=2.565，相較參照組Uf =2.582，降幅為0.017。
四組數(shù)據(jù)，方案2、方案3、方案5框U值Uf有略微改善，方案4框U值Uf無變化。
2、44mm隔熱條產(chǎn)品數(shù)據(jù)對比
隔熱腔體內(nèi)滿填保溫隔熱材料(方案2)框U值Uf=1.359，相較參照組Uf=2.189，降幅為0.830;隔熱腔體內(nèi)部填充矩形保溫隔熱材料(方案3)框U值Uf=1.351，相較參照組Uf=2.189，降幅為0.838;鋁合金腔體內(nèi)填充保溫隔熱材料(方案4)框U值框U值Uf=2.189，相較參照組Uf=2.189，降幅為0;隔熱條采用內(nèi)鰭方案(方案5)框U值Uf=1.892，相較參照組Uf=2.189，降幅為0.297。
與使用24mm隔熱條的65系列產(chǎn)品相比，使用44mm隔熱條的85系列方案2、方案3所獲得的框U值Uf降幅更大隔熱性能改善明顯，方案5框U值Uf降幅較小，方案4依舊對框U值Uf無改善效果。
3、54mm隔熱條產(chǎn)品數(shù)據(jù)對比
隔熱腔體內(nèi)滿填保溫隔熱材料(方案2)框U值Uf=1.164，相較參照組Uf=2.103，降幅為0.939;隔熱腔體內(nèi)部填充矩形保溫隔熱材料(方案3)框U值Uf=1.162，相較參照組Uf=2.103，降幅為0.941;鋁合金腔體內(nèi)填充保溫隔熱材料(方案4)框U值Uf=2.103，相較參照組Uf=2.103，降幅為0;隔熱條采用內(nèi)鰭方案(方案5)框U值Uf=1.792，相較參照組Uf=2.103，降幅為0.311。
與使用44mm隔熱條的85系列產(chǎn)品相比，使用54mm隔熱條的95系列方案2、方案3、方案5所獲得的框U值Uf保溫性能略微提升，方案4依舊對框U值Uf無改善效果。
三、數(shù)據(jù)分析
1、同一系列不同阻熱對流方式橫向數(shù)據(jù)對比分析：
65系列：隔熱腔滿填保溫材料（詞條“保溫材料”由行業(yè)大百科提供）框U值2.472W/㎡框相較空白對照組2.582W/㎡降低4.3%;隔熱腔填充矩形保溫材料框U值2.466W/㎡框相較空白對照組2.582W/㎡降低4.5%;鋁合金腔體填充保溫材料框U值2.582W/㎡框相較空白對照組2.582W/㎡降低0.0%;內(nèi)鰭隔熱條框U值2.565W/㎡框相較空白對照組2.582W/㎡降低0.7%;
85系列：隔熱腔滿填保溫材料框U值1.359W/㎡框相較空白對照組2.189W/㎡降低37.9%;隔熱腔填充矩形保溫材料框U值1.351W/㎡框相較空白對照組2.189W/㎡降低38.3%;鋁合金腔體填充保溫材料框U值2.189W/㎡框相較空白對照組2.189W/㎡降低0.0%;內(nèi)鰭隔熱條框U值1.892W/㎡框相較空白對照組2.189W/㎡降低13.6%;
95系列：隔熱腔滿填保溫材料框U值1.164W/㎡框相較空白對照組2.103W/㎡降低44.7%;隔熱腔填充矩形保溫材料框U值1.162W/㎡框相較空白對照組2.103W/㎡降低44.7%;鋁合金腔體填充保溫材料框U值2.103W/㎡框相較空白對照組2.103W/㎡降低0.0%;內(nèi)鰭隔熱條框U值1.792W/㎡框相較空白對照組2.103W/㎡降低14.8%。
2、65系列、85系列、95系列縱向數(shù)據(jù)對比分析
隔熱腔滿填保溫材料相較空白對照組：65系列降低0.11W/㎡、85系列降低0.83W/㎡、95系列降低0.94W/㎡;隔熱腔填充矩形保溫材料相較空白對照組：65系列降低0.12W/㎡;85系列降低0.84W/㎡;95系列降低0.94W/㎡;鋁合金腔體填充保溫材料與空白對照組數(shù)據(jù)相同;內(nèi)鰭隔熱條相較空白對照組：65系列降低0.02W/㎡;85系列降低0.30W/㎡;95系列降低0.31W/㎡。
四、結(jié)論
1、在鋁型材腔體內(nèi)填充保溫材料對窗戶的保溫性能無任何改善;
2、隨著隔熱條的增大，隔熱腔體越大，熱對流對框U值的影響也越大，也就是說隨著隔熱腔體的增大，隔熱腔內(nèi)填充保溫材料所能改善的保溫性能越好;
3、隔熱條采用內(nèi)鰭方案對框U值有改善但效果不夠明顯，隔熱條腔體內(nèi)滿填保溫材料與貼矩形保溫材料對框U值有明顯改善，且貼矩形保溫材料保溫效果會略微優(yōu)于滿填保溫材料。
參考文獻(xiàn)
[1] GB/T 31433-2015《建筑幕墻、門窗通用技術(shù)條件》
[2] JGJ/T 151-2008《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程》
作者單位：北京和平鋁業(yè)有限公司
