从传热系数看隔热推拉窗的结构设计

由于推拉窗具有简洁、美观，窗幅大的特点，在美丽的春夏秋季节里，无论用户开与不开窗户，都不会破坏整个建筑的外立面分格效果，保证大楼整体表面的平整性，所以推拉窗是建筑大师心中的首选窗型。同时由于具有视野开阔，采光率高，且开启时不占用宝贵的室内空间的特点使其成为购房用户的理想窗型。但由于推拉窗框与扇之间的缝隙是固定不变的，紧靠扇轨道槽内装配的毛条与框搭接，没有压紧力，密封性较差，若采用普通铝型材，其能量消耗十分严重。在世界范围的能源紧张状况日趋严重的形势下，隔热型推拉窗的使用　　设计隔热型推拉窗必须采用隔热铝型材，无论穿条式还是注胶式的断热桥，都可有效的将窗框、扇型材分为室内侧暖型材和室外侧冷型材。
　　由于推拉窗两窗扇不在同一轴线上，所以窗扇上、下边缘处各裸露一条窗框的冷型材，设计上常在窗上下框滑道之间各增设一个PVC材质的卡槽。同时，两窗扇勾企中带碰勾侧的左右两端分别位于室内外两侧，成为室内外热传递的通道，出现行业所说的假隔热现象，设计上常通过在该侧加塑料碰勾或在勾企上设置两条互相垂直的隔热条来达到阻断室内外热传递的目的。但这些设计有没有科学依据作为支撑，能否真正起到隔热的作用，本文将利用Therm5.2热工分析软件对上述结构设计方案的传热系数进行计算，从科学的角度验证这些设计及理念的正确性。
　　1.1 分析手段
　　采用国际上公认的应用广泛、功能丰富、计算准确的玻璃门窗热工性能模拟计算软件Therm5.2进行分析。
　　1.2 边界条件
　　采用JGJ/T151-2008标准规定的传热系数计算边界条件，如表1所示。

	室内	室外
周边环境	温度(℃)	20	-20
对流换热系数 (W﹒m-2﹒K-1)	3.6	16
门窗周边框	对流换热系数 (W﹒m-2﹒K-1)	—	8
玻璃边缘	12

　　(1)对隔热推拉窗相同截面尺寸和结构的固上滑和下滑有无采用PVC卡槽的设计结构(如图1所示)进行分析，研究PVC卡槽对传热系数的影响;
　　(2)对隔热推拉窗相同截面尺寸的传统勾企结构及改进结构进行分析，研究改进结构中隔热条对传热系数的影响。传统勾企结构通过一对互相平行的隔热条将室内外两侧的型材连为一个整体，而改进结构则通过一对互相垂直的隔热条将室内外型材连为一体，如图2所示。



　　图3和图4分别为固上滑和下滑在有无PVC卡槽情况下的分析结果，由图中可以看出，与有卡槽的结构相比，无PVC卡槽的结构设计不仅传热系数显著增大(固上滑由4.65W/m2·K增至5.29W/m2·K，下滑由3.22W/m2·K增至3.66W/m2·K)，且无PVC卡槽结构裸露于室内热空气中的边缘温度也显著减小(如图中红线所示，固上滑由3.0℃降至-2.0℃，下滑由4.5℃降至3.0℃)，当室内湿度较大，室外气温较低时，无卡槽结构该部位可能要结露，当室外气温达到0℃度以下，该部位可能要结霜。且由于该部位直接与室内热空气接触，会成为室内外热量交换的一个通道，产生大量的热能损失，严重影响整窗的总传热系数。而有PVC卡槽的结构可有效的遮挡室内热空气与室外冷型材接触，减缓室内外热交换降低热量散失，使整窗的传热系数也随之减小。
　　因此，在窗上下框滑道之间增设一个PVC材质的卡槽结构设计可有效阻断室内热空气与室外冷型材接触，避免该处产生结露现象，且显著改善传热系数，提高推拉窗的隔热保温性能，该设计理念是科学合理的。
　　图3 固上滑有无PVC卡槽的分析结果 　　图4 下滑有无PVC卡槽的分析结果
　　图5 勾企设计



　　因此，将传统勾企结构的隔热条改为互相垂直的隔热条的改进结构不仅可阻断横向方向上的热传递，还能有效阻断纵向方向上的热传递，避免出现假隔热现象，显著改善传热系数，提高推拉窗的隔热保温性能，该设计理念也是科学合理的。
　　参考文献:
　　[1] JGJ/T 151, 建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程[S],中华人民共和国住房和城乡建设部，北京，2008.
　　[2] 尹晓江，赵静，史宝军等.基于Therm的门窗热工性能分析与数值模拟[J].建筑节能，2009，37(220)：35-37.