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淺述目前國內(nèi)鋁合金節(jié)能門窗的節(jié)能缺陷

來源:中國門窗&配套材料網(wǎng) 　作者:* 　日期:2009-9-14
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　　縱觀國內(nèi)鋁合金節(jié)能門窗的發(fā)展，已經(jīng)有了長足的進步。由于能源匱乏，國家及地方逐步制定、發(fā)布新的節(jié)能標準，促使各門窗生產(chǎn)廠紛紛研發(fā)具有更高節(jié)能指標的門窗型材和相關(guān)配套方案，以求較大幅度的提高門窗的節(jié)能性能。但是，從門窗市場的產(chǎn)品實際情況觀察，門窗企業(yè)往往忽視門窗各連接部位的性能設(shè)計和工藝設(shè)計及工藝控
　　縱觀國內(nèi)鋁合金節(jié)能門窗的發(fā)展，已經(jīng)有了長足的進步。由于能源匱乏，國家及地方逐步制定、發(fā)布新的節(jié)能標準，促使各門窗生產(chǎn)廠紛紛研發(fā)具有更高節(jié)能指標的門窗型材和相關(guān)配套方案，以求較大幅度的提高門窗的節(jié)能性能。但是，從門窗市場的產(chǎn)品實際情況觀察，門窗企業(yè)往往忽視門窗各連接部位的性能設(shè)計和工藝設(shè)計及工藝控制，造成整窗節(jié)能效果與預期希望形成較大差距，直接降低了節(jié)能鋁合金門窗的市場影響力。另外開放式等壓腔體在北方地區(qū)氣候干燥、風沙較大的情況下是否也是一個改進的方向。本文將從以下五個方面進行分析。

　　一、 鋁合金節(jié)能門窗目前存在的節(jié)能缺陷；

　　二、 節(jié)能缺陷的控制及優(yōu)化設(shè)計；

　　三、 節(jié)能缺陷的工藝設(shè)計及工藝控制；

　　四、 開放式等壓腔的缺陷及改進；

　　五、 追求高性能的鋁合金節(jié)能門窗是門窗企業(yè)的責任；

　　基于上述五個方面所進行的以下分析，恭請廣大行業(yè)人士指正。謝謝！

　　一、 鋁合金節(jié)能門窗目前存在的節(jié)能缺陷
　　1、 節(jié)能缺陷分布
　�、�. 節(jié)能缺陷主要分布在框、扇的冷腔結(jié)構(gòu)的設(shè)計；

　　②. 框、扇角部接合；

　�、�. 中挺與外框的接合部位；

　�、�. 鉸鏈合葉部位；

　�、�. 框與開啟扇的密閉；

　�、�. 排水孔及排水導流方式；

　　2、 節(jié)能缺陷部位分析
　�、�. 框扇的冷腔結(jié)構(gòu)
　　首先框扇的冷腔結(jié)構(gòu)及截面間隙的幾何尺寸，選取多大才能夠使空氣對流速度最低，且空氣間隙也能滿足要求（假設(shè)室內(nèi)外空氣溫度差為±20℃）。按熱工學原理得知，如果腔室過大，空氣形成對流的速度就大，腔室過小空氣間隔層保溫節(jié)能能力下降，造成冷腔空氣隔層及易穿透形成短路，從而形成快速傳導，使節(jié)能的效果大幅降低。既如此就應有一個范圍是上述兩個因素的最佳結(jié)構(gòu)狀態(tài)，而這個最佳結(jié)構(gòu)狀態(tài)也正是鋁合金節(jié)能門窗冷腔設(shè)計的關(guān)鍵所在。

　　②. 框、扇角部接合缺陷
　　框扇均為承力桿件，其角部受連接方式的影響，除應滿足角部強度應用組角膠外，對接密閉是節(jié)能的關(guān)鍵�，F(xiàn)實中往往接縫難以密封到位，在加受成本影響，國外成熟的技術(shù)因價格較高顧客大多難以接受。在此情況下缺陷便暴露出來了，不但節(jié)能效果大幅下降，而且水密、氣密也大打折扣。主要原因在于鋁材接合面因材料、加工工藝、擠角或組裝位移誤差造成間隙，或整窗承力后承力桿件產(chǎn)生位移錯位，撕裂組角膠形成局部空氣貫通形成空氣對流，嚴重影響了整窗的綜合性能。此薄弱環(huán)節(jié)的U值也是最高的。

　　現(xiàn)有條件解決辦法：

　　a) 改進冷腔設(shè)計，增加過渡空氣腔，使內(nèi)外空氣溫度形成階段過渡，提高其保溫隔熱性能。

　　b) 改進角碼截面設(shè)計，增加角部注膠，使擠角后能夠在腔體內(nèi)注入專用密封膠。

　　c) 提高（型腔與角碼配合）角碼切割下料精度（控制在0.05-0.15毫米），使擠角后同一平面最大誤差不大于0.15毫米。

　　d) 保證擠角位置點，使一角單側(cè)保證4個擠角點，一個角共8個擠角點，增加結(jié)構(gòu)強度及抗變形能力。

　　e) 改進擠角定位（前后）精度，使誤差減小到0.5毫米以下。

　　f) 增加擠角后固化時間，保證組角膠的完全固化。

　　g) 保證正確的安裝固定方式，是確保安裝的整窗能否滿足高性能的關(guān)鍵。

　　③. 中挺（加強中挺）與外框的接合部位缺陷
　　目前中挺與外框的連接多采用單體鋁角碼橫向固定后在縱向拉緊，由此產(chǎn)生如下幾個問題：

　　a) 一是由于硬質(zhì)連接及型材懸臂輕微變形，造成氣密和水密極難滿足很高的要求。

　　b) 二是中挺與外框接合處形成貫通，造成空氣的冷熱傳導，影響節(jié)能效果。

　　解決辦法：

　　a) 改進中挺與外框聯(lián)接的角碼連接形式，改進工藝使中挺與外框的接合部緊密閉合，如設(shè)計出過渡子口在腔體局部注入密封膠、或設(shè)計接頭密封件，阻斷空氣的冷熱傳導。

　　b) 在目前情況下應在門窗小分格及框、扇內(nèi)下角外側(cè)打膠密封。

　　c) 提高外框與中挺榫接配合精度（0.05-0.15毫米），即可滿足同一平面最大誤差不大于0.15毫米，又可避免中挺軸向因承加玻璃荷載后的扭轉(zhuǎn)。

　�、�. 鉸鏈、合頁部位
　　鉸鏈、合頁部位因其開啟的方式所限，在密封上必然產(chǎn)生一定的縫隙，也直接影響到整窗的節(jié)能效果。

　　解決辦法：

　　a) 加強鋁型材生產(chǎn)、加工和安裝精度控制，保證材料基本參數(shù)的穩(wěn)定及密封膠條完整與到位。

　　b) 采用隱藏式合頁或鉸鏈是最佳解決辦法，可以使開啟扇四周的膠條形成完整連續(xù)的壓接，減少能量損失。

　　⑤. 開啟扇的密閉
　　開啟扇由于型材在生產(chǎn)擠出、復合過程中的變形和在加工及安裝過程中存在的誤差積累，以及所采用五金件的不同，使膠條的密閉均勻程度產(chǎn)生較大的差別，從而影響密閉效果，降低節(jié)能性能。雖然采用多點鎖（根據(jù)實際情況確定數(shù)量，避免浪費）可以加強密閉程度，使性能有較大幅度的提高，但是由于增加成本較多，在使用中受到限制。

　　解決辦法：

　　a) 較大開啟扇采用多點鎖均勻鎖閉，使開啟扇的四周壓接量盡量均勻，增加密閉程度。

　　b) 鎖點安裝要視開啟扇大小和鎖點的數(shù)量確定最佳位置，在配合安裝膠條時，轉(zhuǎn)角處的膠條能夠均勻過度，使密閉達到最佳狀態(tài)。

　　c) 同一型材所使用的密封膠條，應針對不同形式的五金件鑒定其適用性。防止因五金件不同造成的密封缺陷。

　�、�. 排水孔及排水導流方式對能耗的影響
　　內(nèi)開窗框外側(cè)雖然處于開放狀態(tài)，由于有等壓膠條的阻隔，可以在一定程度上減緩冷熱空氣的傳導（損失也較大）。而窗框、扇排水方式以直通式居多，少數(shù)企業(yè)開啟扇采用排水腔導流實現(xiàn)下排水。尤其是開啟扇直通式排水，由于銑通空氣腔，致使中空玻璃四周間隙處于開放狀態(tài)，造成冷熱空氣的直接傳導到開啟扇的內(nèi)側(cè)形成冷熱空氣的快速交換，造成能量的消耗和節(jié)能效果的降低。

　　解決辦法：

　　a) 阻斷鑲嵌中空玻璃槽口內(nèi)的空氣對流，使中空玻璃兩側(cè)的冷熱空氣直接交換途徑中斷，從而提高保溫性能。

　　b) 設(shè)計多腔結(jié)構(gòu)，使排水腔獨立于空氣腔，對空氣的流通形成較大阻力，從而提高保溫性能。

　　二、 節(jié)能缺陷的控制及優(yōu)化設(shè)計
　　節(jié)能缺陷的控制及優(yōu)化設(shè)計，筆者認為應考慮以下幾個問題：

　　1、窗框的設(shè)計
　　在外框設(shè)計時單獨設(shè)計外框的排水腔、組角腔。形成多腔結(jié)構(gòu)使氣密性有一個較大的提高， 從而進一步提高節(jié)能性能。見圖1   

　　2、 內(nèi)開窗在設(shè)計開啟扇外側(cè)面時，應考慮兩腔結(jié)構(gòu)。即將空氣腔（角碼腔）和排水腔獨立設(shè)計——見圖2開啟扇外側(cè)局部
　　3、 窗框和窗扇閉合后形成的開放式等壓腔，由于目前國內(nèi)門窗生產(chǎn)采用的鋁合金擠出角碼，型腔內(nèi)無法注膠，必然形成角部缺陷。并且開放式腔體在北方地區(qū)氣候干燥、風沙較大的情況下，在窗框內(nèi)沉積的圬物難以清理。所以在門窗的等壓腔增加一道密封，將能極大地增強門窗各項性能指標。見圖3
　　三、 節(jié)能缺陷的工藝控制及工藝設(shè)計
　　一個好的門窗產(chǎn)品體現(xiàn)在安裝完成后的各項指標和參數(shù)，既滿足國家各項標準的要求。但是，有好的設(shè)計不一定是好的產(chǎn)品。而優(yōu)秀的設(shè)計是前提，產(chǎn)品的最終實現(xiàn)要靠好的工藝來實現(xiàn)。即通過好的加工方式及順序來完成，也就是根據(jù)不同產(chǎn)品制定不同的工藝——工藝設(shè)計。要考慮不同產(chǎn)品加工工藝標準的特殊性、差異性、同一性和相同產(chǎn)品差異性，如，采用磨具加工等。盡量減少人為因素的影響。將加工和安裝的積累誤差減至最小。就是生產(chǎn)和安裝所需工藝控制。沒有實質(zhì)性的工藝和工藝控制， 這也是目前我國門窗行業(yè)的主要不足和缺憾。

　　四、開放式等壓腔的缺陷及改進   見圖3、圖4
　　由于等壓腔與外界完全開放，在華北及西北地區(qū)使用的實際情況，可以看到使用過程中易形成的積塵和污垢難以清理。改進的目的有兩個：一是增加密閉式等壓腔，以減少塵垢淤積；二是因密閉式等壓腔的建立形成了一個有效的過渡腔室，使內(nèi)外空氣溫度形成階段過渡，提高其保溫隔熱性能。

　　為了極大地增強節(jié)能性能，將排水腔設(shè)置為暗排水。我們都知道塑料平開窗的節(jié)能性能高于隔熱鋁斷橋門窗，就其原因一是塑料型材固有的低傳導，二是密閉式等壓腔的存在，將外界的影響降到最低點，從而提高節(jié)能性能。

　　等壓腔密閉后為了順利排水，必須設(shè)置氣壓平衡孔。氣壓平衡孔分為暗通式和直通式，建議均采用暗通式。在解決塵垢淤積的同時，門窗的節(jié)能性能必定也有所提高。從（圖3）可以看出由于增加了一道密封，在冷空氣襲來時大部分被阻擋于外，只有少部分通過型材、排水孔、氣壓平衡孔、膠條傳導或經(jīng)過縫隙進入?yún)⑴c冷熱交換，而這種交換必須經(jīng)過三個階段才能完成（室內(nèi)冷熱空氣析出也需經(jīng)歷此過程），故而形成了幾個不同的溫度帶，使冷熱交換減慢提高節(jié)能性能。為了較大幅度提高保溫性能應在以下幾方面進行改進。

　　1、 在門窗型材（外側(cè)）懸壁上形成腔室儲存一定的空氣，大幅提高保溫性能。

　　2、 阻斷鑲嵌中空玻璃槽口內(nèi)的空氣對流。

　　3、 盡可能采用20毫米以上尼龍隔條。

　　4、 盡可能采用12毫米間隔以上中空玻璃。

　　5、 組角部位的注膠處理，增強角部密封。

　　6、 搭配合理的優(yōu)質(zhì)五金件、等壓膠條、密封膠條。

　　7、 避免直通式排水和直通式氣壓平衡孔。

　　五、追求高性能的鋁合金節(jié)能門窗是門窗企業(yè)的責任
　　作為國內(nèi)門窗企業(yè)的一員，時刻關(guān)注自身門窗綜合指標的改進和提高，使之滿足我國對能源控制的要求是我們的責任。而企業(yè)追求自主知識產(chǎn)權(quán)的門窗系統(tǒng)也是業(yè)界孜孜追求的目標，隨著國內(nèi)企業(yè)技術(shù)設(shè)計與加工、安裝技術(shù)及工藝的提高實現(xiàn)這一目標也將指日可待。
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