框與玻璃U值的合理搭配的，美盡收眼底

摘要：

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

　　關(guān)鍵詞：

　　合理，框U值，累計(jì)比例

　　節(jié)能窗要選斷橋鋁，選尼龍隔熱條，幾乎已經(jīng)成為共識。但如何對具體的節(jié)能要求提出整窗配置，則還存在不少誤區(qū)，譬如經(jīng)?？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(shù)（即U值）如何搭配。

　　一、節(jié)能與舒適度的重要性

　　在TED《行為科學(xué)如何節(jié)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?yàn)榘l(fā)電、傳輸過程中的傳導(dǎo)、散熱的關(guān)系，只有10%的能量實(shí)際被轉(zhuǎn)為光能利用，其余的90%都浪費(fèi)了。那么也就是要達(dá)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(jié)約的每一度電，實(shí)際上為地球村節(jié)約了10度的煤！

　　因此，我們政府的目標(biāo)是2020年前全國都實(shí)現(xiàn)節(jié)能65%。下表1是截止目前的進(jìn)度?？梢钥闯鲆话氲氖∈幸呀?jīng)在執(zhí)行65%的標(biāo)準(zhǔn)，而北京，天津、河北、山東等已經(jīng)開始執(zhí)行75%的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)了。

　　表1全國各省市節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)度

　　但是實(shí)際執(zhí)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(dāng)部分是因?yàn)檎芭渲貌幻鞔_，不少還存在誤區(qū)，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(dǎo)致的各種問題，比如Low-E玻璃碎裂、結(jié)露、冷輻射等都大大降低了居住者的舒適度體驗(yàn)。

　　結(jié)露現(xiàn)象

　二、比較的方法：

　　根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 15099-2003第8.3.2節(jié)關(guān)于室內(nèi)側(cè)對流換熱量規(guī)定，換熱量的計(jì)算按照公式130，而依據(jù)熱工規(guī)程JGJT 151，中國室內(nèi)側(cè)邊界是自然對流狀態(tài)，那么綜合考慮ISO15099中的公式131-139，可以得出：

　　室內(nèi)側(cè)的對流換熱量近似正比于室內(nèi)側(cè)表面溫度和空氣的溫差

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

　　對室內(nèi)側(cè)進(jìn)行分段

　　以綠線的長度為橫坐標(biāo)，圖示室內(nèi)溫度分布

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(zhǔn)確的表面溫度。

　　2、框的U值由隔熱條寬度決定，因此選用內(nèi)開窗，分別為普鋁、14.8、24隔熱條，對應(yīng)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(nèi)表面溫度如圖3所示。橫坐標(biāo)是內(nèi)表面每個點(diǎn)到sightline的累積距離（每個網(wǎng)格的內(nèi)表面邊長），Sightline是指玻璃可視部分的下沿，橫坐標(biāo)的負(fù)值表示框的內(nèi)表面，正值表示玻璃的內(nèi)表面。因此獲得的累積比例圖中，橫坐標(biāo)0所對應(yīng)的值就是框所代表的比例，因?yàn)閥軸的左邊都是框，右邊都是玻璃。

　　4、因?yàn)椴Ａчg隔條的存在，玻璃的邊緣部分（到sightline 63.5mm范圍內(nèi)的透明部分）要大于中心部分的，所以有必要統(tǒng)計(jì)這一段的熱流累計(jì)比例。

　　框與玻璃的U值差異

　　三、比較結(jié)果：

　　按照上述步驟，得出的累計(jì)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(shù)據(jù)如表5和圖6所示。

　　黃色部分為框+玻璃邊緣

　　熱流統(tǒng)計(jì)與U值差異的關(guān)系

　　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(nèi)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(jié)點(diǎn)，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(jì)比例趨勢圖中，框以及框+玻璃邊緣的比例在2.0處出現(xiàn)拐點(diǎn)。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(yīng)低于1.5。

　　圖7為三種窗框搭配1.6的中空玻璃，室內(nèi)側(cè)溫度的分布。可以明顯看出框與玻璃差異小時，其溫度差異也小。

　　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：比如普鋁窗框的表面溫度低，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(jìn)而增加了玻璃的熱應(yīng)力，結(jié)果就是容易炸裂。如果玻璃切割加工時不正規(guī)，所導(dǎo)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(jìn)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(guī)定了窗框、玻璃的溫度與室內(nèi)溫差不能大于3度。

　　結(jié)露：普鋁窗框溫度低，更容易結(jié)露或發(fā)霉。

　　四、總結(jié)

　　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(dǎo)致熱炸裂。如果以45%作為臨界點(diǎn)，則框和玻璃U值差異小于1.5是比較合理的。

-轉(zhuǎn)自中國玻璃網(wǎng)