门窗传热性能的检查方法及性能探讨

发表时间:2020/5/22   来源:《建筑实践》2020年1月第2期   作者:张典能
[导读] 大连市建筑科学研究设计院股份有限公司 辽宁大连 116011
         摘要:寒冷地区建筑门窗的保温性能对建筑节能起着至关重要的作用,门窗的能耗占建筑总能耗的45%~50%甚至更高,提高门窗的保温性能势在必行。本文通过分析大连市绿色建筑门窗的现状,结合实际施工项目中的案例,总结出一套门窗传热性能检测的方法以及提高门窗传热性能的手段,对我国北方寒冷地区门窗传热性能的检测与施工方式提供一定的参考。
        关键词:门窗;传热系数;检测
         1 大连市门窗市场概况分析
目前大连地区据不完全统计,上规模的门窗厂家150家左右(年产量10000平方米以上),年生产总能力达300万平方米左右,另外就是小型门店,属前店后厂型。这种大概在700家左右,每家每年的生产能力大概在2000平方米,这700家小店年总产量在140万平方米左右。大连市总年产能力在450万平方米左右。
大连市每年新建项目数量在500万平米左右(信息不是特别详细),如果按照建筑面积25%算门窗面积,那么新建项目的门窗面积在125万平方米左右。
大连市老区现有门窗需要更换的数量:大连目前常驻人口在600万左右,如果每户平均按照4口人计算,大约在150万户,旧窗需要改造的量大概占70%(保守估算),按照这个比例计算需要改造的总户数105万户,如果每户门窗面积平均按25平方米计算,总改造量2625万平方米,每年需要更换的量按照10%的比例计算,年需求量大概在262.5万平。
新建项目门窗需求量125万平方米,现有房屋门窗需改造面积262.5万平方米,一共387.5万平方米 。
         2 门窗技术性能分析
首先要从玻璃入手,大力推广和使用节能玻璃,因为玻璃在整个门窗中占面积的75%~85%。
(1)其次选择节能型材制作节能门窗。从性价比及制作难易程度考虑,首选断桥铝及铝塑复合门窗,其次为塑钢门窗,再次为铝木复合门窗。
(2)门窗密封系统的优劣也影响着门窗节能性能的好坏,所以要选择优质的密封材料(三元乙丙发泡、 硅胶、 热塑弹性体等),原胶含量一定要超过30%以上。
(3)使用优质的门窗五金配件使门窗密封系统达到最佳状态。
(4)大连地区如果执行新版行标,则需要将整窗K值控制在2.0~2.5之间,如采用普通塑钢窗(型材K值约1.5),玻璃的U值要控制在2.2以下,选用5+12+5(Low-E)中空玻璃即可达到整窗K值在2.1左右,但目前普通塑钢窗在项目中使用较少;如选用普通断桥铝型材制作门窗(型材K值3.5~4.0),玻璃的U值要控制在1.75以下,选用5(Low-E)+15+5(Low-E)加暖边条或三玻5+12+5+12+5加暖边条充惰性气体即可达到满窗K值在2.2左右;如选用优质断桥铝及铝塑复合型材,K值可控制1.8~3.0之间,玻璃的U值控制在1.9~2.14之间,选用5+15+5(Low-E)或三玻5+9+5+9+5即可满足整窗K值在2.1左右;如选用铝木复合型材(型材K值1.0~2.0),玻璃的U值控制在2.1~2.3之间,选用5+9+5(Low-E)或三玻5+9+5+9+5即可满足满窗K值在2.1左右。
         3 门窗造价增量分析
满足居建节能65%,可采用普通断热铝合金中空玻璃窗,整窗K值约2.6,造价约510元/㎡;满足新行标居建75%,可采用优质断热铝合金双玻Low-E窗或三玻窗,整窗K值约2.1,造价约555元/㎡,相比65%每平米造价增加约45元。
         4 针对门窗传热系数的问题提出以下检查方法
          4.1整窗拆卸送检
根据《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-2007中3.2.2条第3款对材料和设备应按照本规范附录A及各章的规定在施工现场抽样复验。复验应为见证取样送检。其中包括了门窗气密性、传热系数和中空玻璃露点。6.1.2条建筑门窗进场后,应对其外观、品种、规格及附件等进行检查验收,对质量证明文件进行核查。
在检查中会遇到已经完成门窗安装的项目,现场无未安装的门窗样品,对其进行抽样检测比较困难,只能进行整窗拆卸送具有相应资质检测机构检测,这样会破坏门窗框料的平整度和窗户整体性能,国家也没有整窗拆除送样检测的规定,导致检测结果不具法律效力。
4.2利用软件进行核验
可以利用软件进行整窗传热系数的核验,计算玻璃和窗框传热系数依据的规范为《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T 151-2008。需要建设单位提供出厂合格证、中文说明书(含窗所用全部材料的导热系数等相关热工性能参数)、相关性能检测报告、型式检验报告、产品材料详细电子版图纸及产品供货记录。
1)玻璃传热系数计算
计算玻璃系统的传热系数时,应采用简单的模拟环境条件,仅考虑室内外温差,没有太阳辐射,应按
玻璃系统的传热阻应为各层玻璃、气体间层、内外表面换热阻之和,应按计算。
式中 ——第i层玻璃的固体热阻(m2·K/W);
     ——第i层气体间层的固体热阻(m2·K/W);
其中,第1层气体间层为室外,最后一层气体间层(n+1)为室内。
另因为玻璃系统的传热系数便于测量,目前普遍采用实验室实际测量的方式来进行玻璃系统传热系数的取值。
2)窗框传热系数计算
应采用二维稳态热传导计算软件进行框的传热计算。在室内外标准条件下,用二维热传导计算程序计算流过截面的热流,并应按下式整理:
          
          
          其中      
          式中——框的传热系数[W/(m2·K)];
              ——框截面整体的线传热系数(m2);
              ——板材的传热系数[W/(m2·K)]
              ——框的投影宽度(m)
              ——板材可见部分的宽度(m)
              ——室内环境温度(K)
              ——室外环境温度(K)
3)整樘窗传热系数计算
整樘窗的传热系数应按下式计算:
          
          其中——整樘窗的传热系数[W/(m2·K)];
              ——窗玻璃(或者其他镶嵌板)面积(m2);
              ——窗框面积(m2)
              ——窗面积(m2)
              ——玻璃区域(或其他镶嵌板区域)的边缘长度(m);
              ——窗玻璃(或者其他镶嵌板)的传热系数[W/(m2·K)]
               ——窗框的传热系数[W/(m2·K)]
               ——窗框和窗玻璃(或者其他镶嵌板)之间的线传热系数[W/(m·K)]。
4)采用软件核验的缺点
当工程项目完成门窗安装且现场无剩余样品时,可采用软件核验的方法进行检查,缺点为建设单位提供的相关资料与现场安装的门窗是否一致只能通过产品供货记录来验证,真实性有待考量。
         3 现场抽样或厂家提供相同性能整窗
若门窗已经进场并未安装或已经安装了部分门窗,可以按照《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-2007要求抽样送具备相应资质的检测机构复验。
如果项目已完成门窗安装,现场也没有剩余门窗样品,建设单位也可以让厂家提供项目性能的门窗送样检测,但这样可能会出现送样门窗与现场安装门窗性能不符的情况。
         5总结
综上所述,以上为三种门窗检查方法的操作方式及优缺点。项目中应根据工程的实际情况,合理选取验证方法,以达到保证门窗传热系数的目的。
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