組合式彩鋼復(fù)合門窗的熱工分析
1、影響建筑門窗熱工性能的因素
影響門窗熱工性能的因素主要有以下幾個(gè)方面：
（1）玻璃：玻璃占建筑門窗的面積約70%-80%，因此，玻璃的傳熱性能是影響建筑門窗熱工性能的最主要因素，根據(jù)不斷提高的建筑節(jié)能要求，單層玻璃和普通雙層玻璃已逐漸退出市場(chǎng)。在玻璃的節(jié)能技術(shù)方面有中空玻璃、Low-E玻璃、低輻射玻璃、鍍膜玻璃、暖邊中空玻利等，由于考慮價(jià)格成本等經(jīng)濟(jì)條件，目前市場(chǎng)上使用最多的是透明中空玻璃。中空玻璃的隔熱效果主要取決于空氣間隔層的厚度，一般有5+6a+5、5+9a+5、5+12a+5，或6+6a+6、6+9a+6、56+12a+6等。空氣間隔層厚度相應(yīng)較大，則隔熱效果相應(yīng)較好。如6+6a+6的透明中空玻璃，其透光折減系數(shù)Tr80%，遮陽(yáng)系數(shù)Sc0.87，其傳熱系數(shù)K值為3.15；6+9a+6的透明中空玻璃，其透光折減系數(shù)Tr80%，遮陽(yáng)系數(shù)Sc0.87，其傳熱系數(shù)K值為2.87；6+12a+6的透明中空玻璃，其透光折減系數(shù)Tr80%，遮陽(yáng)系數(shù)Sc0.87，其傳熱系數(shù)K值為2.73（見建設(shè)部GJBT-947《建筑節(jié)能門窗》）。
（2）型材的傳熱系數(shù)
如果使用相同配置的玻璃，則不同的型材是影響建筑門窗節(jié)能的第二權(quán)重因素，建筑門窗的窗框比在0.2-0.3之間，即窗框所占面積為窗面積的20%-30%，斷熱橋鋁合金型材的傳熱系數(shù)在3.5左右，普通單腔室塑鋼門窗型材的傳熱系數(shù)在2.5左右，多腔室塑鋼窗型材的傳熱性能在1.4-2.0，而多腔室組合式彩鋼復(fù)合門窗型材的傳熱系數(shù)在1.6-2.0。如排除窗型、氣密性等因素，按窗框30%，玻璃70%的最簡(jiǎn)單的權(quán)重估計(jì)，就能大致算出各種門窗的K值系數(shù)。
（3）建筑門窗氣密性
空氣的流動(dòng)會(huì)造成冷熱空氣的能量交換，同樣建筑門窗的氣密性會(huì)影響其保溫隔熱效果，而氣密性取決于門窗框和扇之間、扇和玻璃之間的密閉性，密閉性能越好，在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)空氣進(jìn)行的冷熱能量交換的量就越少，從而建筑門窗的保溫隔熱性能節(jié)約好。實(shí)現(xiàn)門窗密閉性的主要途徑首先是保證型材不變形，保證框扇縫隙一致，其次是框扇型材的搭接量設(shè)計(jì)要合理，搭接量不夠會(huì)影響門窗的氣密性，再其次是應(yīng)盡量形成多道密封。
（4）門窗的窗型：
在我國(guó)建筑門窗市場(chǎng)，使用最普遍的窗型主要有，平開窗、推拉窗、固定窗，以及上述三種窗型的組合。就不同窗型對(duì)建筑門窗熱工性能的影響來(lái)看，有以下特點(diǎn)：
平開窗由于其窗扇四周均能與窗框?qū)崿F(xiàn)嚴(yán)密的搭接，氣密性好，有利于門窗的節(jié)能效果提高。此外，各種相關(guān)技術(shù)規(guī)范對(duì)平開門窗的尺度有所限制，使其有更合適的窗框比，對(duì)門窗型材穿熱系數(shù)低于玻璃的建筑門窗，有利于提高整體的保溫隔熱效果。
推拉窗由于其開啟方式不占用室內(nèi)空間，所以受到很多用戶的喜愛(ài)，但是推拉窗窗扇上、下部位，與窗框的搭接的密閉結(jié)構(gòu)，一直是一個(gè)未能很好解決的問(wèn)題，使其整體氣密性能較平開窗差。
固定窗由于減少了窗扇型材，將玻璃直接固定在框材上，所以其氣密性在各種窗型種是最好的，但由于窗框比較小，還有無(wú)法開啟，因此很少能單獨(dú)使用，一般應(yīng)與平開窗或推拉窗配合使用。
2、組合式彩鋼復(fù)合門窗的熱工性能因素
（1）型材：組合式彩鋼復(fù)合門窗的隔熱型材厚度平開窗為48mm、推拉窗為58mm，其橫斷面從內(nèi)至外分為3個(gè)腔室，中間最大腔室兩內(nèi)壁距離為15-25mm，門窗組裝后該腔室為密閉狀態(tài)，因此，空氣不會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，有利于確保隔熱型材的隔熱效果。
（2）玻璃槽口：組合式彩鋼復(fù)合門窗型材橫向斷面尺寸較大，可通過(guò)選用不同規(guī)格的玻璃壓條，調(diào)整中空玻璃安裝槽口的距離，滿足不同節(jié)能需求的建筑門窗，對(duì)雙層、三層中空玻璃安裝的要求。
（3）窗框比：組合式彩鋼復(fù)合門窗的窗框比在25%-30%，低于塑鋼門窗，高于斷橋鋁合金門窗，在保證節(jié)能效果前提下，實(shí)現(xiàn)了美觀與經(jīng)濟(jì)、節(jié)能與節(jié)材的平衡。
（4）搭接量：《鋼門窗》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20909-2007規(guī)定的門窗搭接量為：門≥6mm，窗≥4mm，組合式彩鋼復(fù)合門窗的搭接量為8mm-10mm，使用寬厚的密封膠條，可確保實(shí)現(xiàn)良好的門窗氣密性。
（5）型材的幾何尺寸：型材采用鋼+塑+鋼斷面結(jié)構(gòu)，型材的復(fù)合慣性矩、抗彎、強(qiáng)度等力學(xué)性能優(yōu)良，確保型材不變形、易于加工和幾何尺寸精準(zhǔn)，為實(shí)現(xiàn)門窗的高氣密性提供了可靠的物質(zhì)基礎(chǔ)。
3、組合式彩鋼復(fù)合門窗的K值計(jì)算舉例
（一）計(jì)算依據(jù)：
1、《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》JGJ26；
2、《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ134；
3、《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB20176；
4、《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》JGJ/T151；
5、玻璃性能指標(biāo)參照06J607-1《建筑節(jié)能門窗》。
（二）計(jì)算窗型
1、窗型類型：?jiǎn)未啊ⅲ?+12A+6）中空玻璃
2、窗型代號(hào)：PC1200×1500 窗寬度1200mm、窗高度1500mm
3、型材系列：
4、門窗類型：復(fù)合斷橋平開鋼門窗型材
（三）窗型
（四）計(jì)算式
（1）窗的面積尺寸
①總面積：Aw=1.2×1.5=1.80㎡
②框架內(nèi)側(cè)面積Afi
Afi =0.0911×1.1×2+0.152×1.1+0.0911×（1.2-0.0489×2）×2+0.0489×0.4×2+0.0502×（1.2-0.0489×2）=0.663㎡
③框架外側(cè)面積Afe
Afe =0.0898×1.1+0.1494×1.1+0.0898×（1.2-0.0489×2）+0.1085×（1.2-0.0489×2）+0.0502×0.4×2+0.0489×（1.2-0.0302×2）=0.578㎡
④框架內(nèi)側(cè)表面積Adi
Adi =0.119×1.1×2+0.1952×1.1+0.119×（1.2-0.0489×2）×2+0.0621×0.4×2+0.0718×（1.2-0.0489×2）=0.868㎡
⑤框架外側(cè)表面積Ade
Ade =0.1096×1.1+0.1759×1.1+0.1096×（1.2-0.0489×2）+0.1283×（1.2-0.0489×2）+0.0718×0.4×2+0.0621×（1.2-0.0302×2）=0.70㎡
⑥玻璃板面積Ag
Ag=Aw - Afe=1.8-0.578=1.222㎡
（2）窗框架的傳熱阻Rf
Uf0 =2.5W/m2.K（查圖表所得）
Rf =1/( Uf0 -0.17)=1/(2.5-0.17)=0.43m2.K/W
（3）窗框架的總傳熱系數(shù)Uf
Uf =1/(Rsi×Afi/ Adi)+ Rf+( Rse×Afe/ Ade)
=1/(0.114×0.663/0.868+0.43+0.043×0.578/0.7)
=1.8W/m2.K
（4）窗的傳熱系數(shù)Uw
Uw= AgUg+AfUf + LgΨg/( Ag+ Af)
Lg—玻璃板可視周長(zhǎng)=0.871×2+0.902×4+0.294×2+1.099×2=8.136m
Ug—玻璃板的傳熱系數(shù)(中空玻璃6+12A+6) 取值為2.73W/m2.K
Ψg—玻璃板和框架通過(guò)襯墊材料的線傳熱系數(shù)取值為0.06W/m2.K
Uw= AgUg+ AfUf +LgΨg/( Ag+ Af)
=(1.222×2.73+ 0.663×1.8+ 8.136×0.06)/（1.222+0.663）
=2.66W/m2.K
