本文從多角度論述了中國(guó)隔熱鋁合金門(mén)窗及型材的發(fā)展歷程, 結(jié)合部分歐洲國(guó)家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求的進(jìn)展及中國(guó)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求的發(fā)展趨勢(shì),從多方面針對(duì)隔熱鋁合金窗的性能加以論述,力求在滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下,合理優(yōu)化隔熱鋁合金型材的斷面設(shè)計(jì)及相關(guān)性能指標(biāo)的設(shè)計(jì),強(qiáng)調(diào)了隔熱鋁合金門(mén)窗節(jié)能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素是具有穩(wěn)定、可靠的產(chǎn)品質(zhì)量并具有長(zhǎng)久的服務(wù)壽命。

　　關(guān)鍵詞:隔熱鋁合金門(mén)窗、型材、節(jié)能優(yōu)化

　　建筑節(jié)能形式的發(fā)展對(duì)隔熱鋁合金窗的性能要求

　　最近一段時(shí)間,關(guān)于清潔能源和再生能源產(chǎn)品及技術(shù)應(yīng)用得到全世界的關(guān)注,而碳經(jīng)濟(jì)的興起.給本就火爆的能源話題又添加了一些動(dòng)力,導(dǎo)致關(guān)注已經(jīng)達(dá)到炙手可熱的程度,中國(guó)也出現(xiàn)了風(fēng)能和太陽(yáng)能產(chǎn)品的盲目投資和過(guò)剩。

　　綜合而言，就能源利用來(lái)講，即使增加再多的投入，如果應(yīng)用過(guò)程中的浪費(fèi)過(guò)多，仍然無(wú)法達(dá)到預(yù)期節(jié)約能源的目的，節(jié)約能源的根本出路還在于“節(jié)約”，因此無(wú)論是汽車(chē)產(chǎn)品、工業(yè)產(chǎn)品還是建筑產(chǎn)品，世界各國(guó)都在極力開(kāi)發(fā)新的技術(shù)和產(chǎn)品，以滿足節(jié)能的需要。同時(shí)，從法律角度不斷提高各行業(yè)節(jié)能要求，以求從法律角度奠定節(jié)能要求的規(guī)范。

　　技術(shù)角度看，歐洲各發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求走在了世界的前列，如德國(guó)、英國(guó)、西班牙、意大利、波蘭等國(guó)家紛紛制定新的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化對(duì)建筑節(jié)能的要求。中國(guó)的建筑節(jié)能要求在近年來(lái)也在逐步提高，已經(jīng)形成了國(guó)家、氣候區(qū)域及地方政府的多重標(biāo)準(zhǔn)體系及要求，國(guó)家也已經(jīng)將建筑節(jié)能作為考核地方政府的政績(jī)考核項(xiàng)目之一，極大地推動(dòng)了建筑節(jié)能在國(guó)內(nèi)的推廣和普及。

　　隔熱鋁合金窗節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的途徑和方法

　　縱觀國(guó)內(nèi)外門(mén)窗的發(fā)展歷程，整體發(fā)展的過(guò)程曲線是基本相同的，對(duì)隔熱鋁合金門(mén)窗而言,型材隔熱條的采用都是經(jīng)過(guò)了12mm、14.8mm、16mm、18mm、18.6mm、20mm、22mm、24mm…..目前歐洲最寬的隔熱條已經(jīng)應(yīng)用到44mm，中國(guó)的隔熱條應(yīng)用自1998年以來(lái)，應(yīng)用最多的是14.8mm的隔熱條，雖然隨著節(jié)能要求的提高，隔熱條的寬度有增加的趨勢(shì)，而且應(yīng)用的隔熱條寬度也達(dá)到了35.3mm，但總體看，國(guó)內(nèi)的型材斷面設(shè)計(jì)、隔熱條的選用仍然存在認(rèn)識(shí)的誤區(qū)，有待從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品選用等多方面得到提高。

　　由于中國(guó)地域遼闊，氣候條件復(fù)雜，所以門(mén)窗性能的設(shè)計(jì)首先要依據(jù)不同區(qū)域的氣候特點(diǎn)及門(mén)窗應(yīng)用環(huán)境的差異（如圖1），分別重點(diǎn)設(shè)計(jì)門(mén)窗的性能，如：抗風(fēng)壓性能設(shè)計(jì)、氣密性能設(shè)計(jì)、水密性能設(shè)計(jì)及使用壽命的設(shè)計(jì)等，在滿足所有對(duì)門(mén)窗的性能要求的前提下，重點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)門(mén)窗的隔熱保溫性能和隔聲性能（圖2）。

　　從門(mén)窗型材的斷面結(jié)構(gòu)看，首先要控制幾個(gè)要素的設(shè)計(jì)，這些要素包括：⑴型材主受力部位的壁厚及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，⑵隔熱條的種類(lèi)、寬度、形狀和材料品種的設(shè)計(jì)；⑶密封結(jié)構(gòu)形式、密封材料種類(lèi)、形狀的設(shè)計(jì)；⑷等壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及⑸隔熱區(qū)域的設(shè)計(jì)等等。從節(jié)能角度講，隔熱型材的節(jié)能設(shè)計(jì)一定要確保型材的隔熱連續(xù)設(shè)計(jì)，這樣既能夠保證型材具有良好的隔熱效果，同時(shí)也可以避免在隔熱鋁合金型材不同材料之間產(chǎn)生溫差導(dǎo)致的熱應(yīng)力，從而對(duì)門(mén)窗的使用壽命造成不良影響。

　　依據(jù)能量傳遞的三種方式，通過(guò)隔熱鋁合金型材傳遞的能量中，約50%是通過(guò)傳導(dǎo)傳熱傳遞損失的，約35%是通過(guò)對(duì)流傳遞損失的，還有約15%是通過(guò)輻射傳遞損失的（如圖3。

　　為了提高隔熱鋁合金型材的隔熱性能，我們通過(guò)多種途徑進(jìn)行模擬計(jì)算，得到以下結(jié)論：

　　1. 增加隔熱條寬度，適當(dāng)降低隔熱條的厚度，能夠獲得型材U值的降低（圖4）；

　　2. 適當(dāng)降低型材的重量，在滿足強(qiáng)度的前提下降低型材的壁厚能夠獲得型材U值的降低 ；

　　3. 采用C形隔熱條替代I形隔熱條，由于增加了能量傳導(dǎo)的距離能夠獲得較低的型材Uf 值（圖5） ；

　　4. 降低型材外表面積，采用圓形外表面代替方形外表面，能夠降低型材的U值（圖6）；

　　5. 型材斷面?zhèn)鳠岬牡葴鼐�設(shè)計(jì)與熱流方向垂直，所獲得的型材的U值最低（圖7）；

　　6. 經(jīng)在寬隔熱條中間填充泡沫或采用帶翅的隔熱條能夠降低型材的U值 ；但是，在小的隔熱區(qū)域采用帶翅的隔熱條不能降低U值，所以不建議在16mm以下寬度使用帶翅的隔熱條 。

　　隨著熱工計(jì)算方法標(biāo)準(zhǔn)《JGJT 151-2008建筑門(mén)窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》在國(guó)內(nèi)的普及和推廣，隔熱鋁合金型材封閉腔體內(nèi)部的輻射傳熱控制逐步引起業(yè)界人士的關(guān)注。對(duì)比歐洲的型材設(shè)計(jì)，由于隔熱鋁合金型材的復(fù)合加工方式不同（歐洲先穿條后做表面噴涂，中國(guó)是先做噴涂后做隔熱型材復(fù)合），導(dǎo)致在隔熱區(qū)域內(nèi)，隔熱條兩側(cè)鋁型材表面輻射率從0.2上升為0.9，依據(jù)封閉空腔的輻射傳熱計(jì)算公式：

致使隔熱條兩側(cè)鋁型材表面輻射傳熱增強(qiáng)，降低型材的保溫隔熱性能。因此，為了提高隔熱鋁合金門(mén)窗保溫性能，改變隔熱型材復(fù)合的加工方式，將先噴涂后復(fù)合的生產(chǎn)方式改變?yōu)橄葟?fù)合后噴涂的加工方式，成為未來(lái)隔熱鋁合金型材生產(chǎn)的主導(dǎo)加工方式　

　　長(zhǎng)久的服務(wù)壽命和穩(wěn)定的質(zhì)量是隔熱鋁合金門(mén)窗節(jié)能的關(guān)鍵要素

　　分析造成這種現(xiàn)象的原因，主要包括以下幾個(gè)方面：

　　2. 隔熱材料在型材受陽(yáng)光直射溫度升高（80℃）出現(xiàn)變形，導(dǎo)致型材在熱應(yīng)力作用下出現(xiàn)彎曲變形，甚至出現(xiàn)隔熱材料與型材脫開(kāi)，最終導(dǎo)致門(mén)窗框變形而漏水（圖11）。

　　3. 隔熱材料內(nèi)部由于加工過(guò)程控制不嚴(yán)密，而存在氣泡和雜質(zhì)，導(dǎo)致在受力作用時(shí)出現(xiàn)斷裂，而出現(xiàn)鋁合金型材變形而漏水。

　　因此，為了保證隔熱鋁合金窗具有長(zhǎng)久的服務(wù)壽命，保證隔熱鋁合金門(mén)窗行業(yè)健康、有序地持續(xù)發(fā)展，強(qiáng)化隔熱材料的質(zhì)量，優(yōu)化隔熱型材的斷面設(shè)計(jì)，是維系隔熱鋁合金門(mén)窗行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

　　縱觀世界鋁合金門(mén)窗行業(yè)的發(fā)展，只要嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，鋁合金門(mén)窗行業(yè)就獲得了持續(xù)的發(fā)展，反之，就也可能會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似我國(guó)90年代初期那樣，被某些類(lèi)型的產(chǎn)品所替代！

　　進(jìn)入21世紀(jì)，隨著全球氣候變暖，很多生物面臨著滅絕的危境，全世界已經(jīng)行動(dòng)起來(lái)，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，發(fā)展、利用再生能源，大力促進(jìn)各行業(yè)進(jìn)行節(jié)能改造，愿我們門(mén)窗行業(yè)的同仁也能夠行動(dòng)起來(lái)，為了挽救地球貢獻(xiàn)自己的智慧。

　　由于本人知識(shí)結(jié)構(gòu)有限，本文所表達(dá)的觀點(diǎn)難免有不周之處，本人謹(jǐn)希望與業(yè)界同仁共同商榷！

作者：

泰諾風(fēng)保泰（蘇州）隔熱材料有限公司 總工程師 劉軍
Technoform Bautec China
Chief Engineer
LiuJun
Joune.liu@technoform-china.com