
上期討論了b/B、型材可視面寬度對于型材隔熱性能的影響,得出的結論是b/B越大(即型材可視面越寬),型材U值越低。有留言問,在隔熱條腔體不填充的情況下,結果是不是也一樣?本著嚴謹態度,泰叔實驗室還是做了一遍數據實測,連結論一起附在了文末。
上周最后還留了個懸念,b/B對于整窗隔熱性能的影響如何?相信不少讀者都會認為兩者變化趨勢是一致的,事實真是如此嗎?今天我們就來探討探討。
為了研究這個問題,我們選定以下窗型及模擬條件進行分析。

計算邊界條件設置為:
室內空氣溫度Tin=20℃
室外空氣溫度Tout=-20℃
室內對流換熱系數hc,in=3.6 W/(m².K)
室外對流換熱系數hc,out =16W/(m².K)
室內平均輻射溫度Trm,in =Tin
室外平均輻射溫度Trm,out =Tout
太陽輻射照度Is=0 W/m²
模擬計算主要使用了WINDOW 7.0、THERM 7.0軟件。窗型選定之后,仍以上期所選的四種可視面寬度模型為例進行模擬分析。

我們這四種可視面寬度的b/B、框扇組合可視面寬度和整窗框窗比具有以下數據關系。

根據上期分析得出,對于所有所選隔熱條寬度模型(從配置24mm隔熱條的60系列到配置44mm隔熱條的80系列模型),b/B越大(即可視面寬度越大),Uf值越低。如果想了解型材可視面寬度與整窗U值之間的關系,我們還要先看一下整窗U值計算公式。

觀察公式,我們發現:窗型選定后,即表示整窗面積確定,即分母Af+Ag值固定不變,我們只看分子。分子中的第三項lg受型材可視面寬度變化影響,但影響較小,Ψg基本不受可視面寬度影響,因此我們暫且不考慮分子中的第三項。型材可視面寬度主要影響分子的前兩項。b/B越大,即型材可視面寬度越大,則第一項中的Af越大,而Uf越小(上期模擬所得)。
而如果第一項中的Af越大,又有Af+Ag值固定不變,則分子中第二項Ag會越小。同時,Ug和Uf值的具體數值也會對Uw隨b/B變化的趨勢產生影響。因此,整窗Uw隨b/B的變化趨勢具有不確定性。
接下來我們分別以配置24mm隔熱條的60系列模型和配置44mm隔熱條的80系列模型為例,在不同可視面寬度模型中分別插入不同配置的玻璃,來找到Uw隨b/B變化的趨勢。
24mm隔熱條,60系列

圖中最上面的藍色線表示配置24mm隔熱條的60系列框扇組合的Uf值隨b/B的變化規律(已在上期展示),b/B越大,Uf越小。
而下面四條曲線分別體現的是所選型材模型在配置四種不同玻璃的情況下,整窗U值隨框扇組合b/B變化的趨勢。紅色曲線配置5+12A+5+12A+5的三白玻,玻璃U值為1.766W/m2K,綠色曲線配置5+12A+5+12A+5LowE中空玻璃,玻璃U值為1.275 W/m2K,紫色曲線配置5+12Ar+5+12Ar+5雙銀LowE中空玻璃,玻璃U值為1.025,藍色曲線配置5+12Ar+5雙銀lowE+12Ar+5雙銀LowE中空玻璃,玻璃U值為0.743。
觀察曲線我們發現,對于整窗U值Uw隨b/B的變化趨勢,只有紅色曲線,Uw隨b/B的變大而變小(這與Uf隨b/B變化的趨勢一致),而綠色、紫色和藍色曲線表明,Uw隨b/B的增大而增大。
結論是,在所選模型范圍內,當Ug值小于Uf值時,Ug與Uf值相差較小時,Uw隨b/B的增大而減小,而當Ug值與Uf值相差較大時,Uw隨b/B的增大而增大,Ug與Uf相差越大,Uw隨b/B增大的幅度越大。
44mm隔熱條,80系列

圖中中間的藍色線表示配置44mm隔熱條的80系列框扇組合的Uf值隨b/B的變化規律(已在上期展示),b/B越大,Uf越小。而其他四條曲線分別體現的是所選型材模型在配置四種不同玻璃的情況下,整窗U值隨框扇組合b/B變化的趨勢。紅色曲線配置5+15A+5+15A+5的三白玻,玻璃U值為1.711W/m2K,綠色曲線配置5+15A+5+15A+5LowE中空玻璃,玻璃U值為1.225 W/m2K,紫色曲線配置5+15Ar+5+15Ar+5雙銀LowE中空玻璃,玻璃U值為1.018,藍色曲線配置5+15Ar+5雙銀lowE+15Ar+5雙銀LowE中空玻璃,玻璃U值為0.721。
觀察曲線我們發現,對于整窗U值Uw隨b/B的變化趨勢,紅色、綠色和紫色曲線,Uw隨b/B的變大而變小(這與Uf隨b/B變化的趨勢一致),而藍色曲線,Uw隨b/B的增大而增大。
結論是,在所選模型范圍內,當Ug大于Uf時,Uw隨b/B增大而減小,當Ug值小于Uf值且Ug與Uf值相差較小時,Uw隨b/B的增大而減小,而當Ug值小于Uf值且Ug值與Uf值相差較大時,Uw隨b/B的增大而增大。
綜合配置24mm隔熱條的60系列模型和配置44mm隔熱條的80系列模型的模擬結果,我們得出結論:在所選模型范圍內,當Ug值大于Uf值時,Uw隨b/B增大而減小,當Ug值小于Uf值且Ug與Uf值相差較小時,Uw隨b/B的增大而減小,對于上述兩種情況,Ug值越大,Uw隨b/B的增大而減小的幅度越大,而當Ug值小于Uf值且Ug值與Uf值相差較大時,Uw隨b/B的增大而增大,且Ug越小,Uw隨b/B的增大的增大幅度越大。
上期的讀者提問,如果隔熱區不填充發泡,框扇組合Uf值與隨b/B變化的規律是否與填充發泡的情況相同,請看以下隔熱區不填充發泡的模擬數據。

如果隔熱區不填充發泡,對于所有所選系列產品模型,b/B越大(即可視面寬度越大), Uf值越高,型材隔熱性能越差。對于60和65系列使用較小隔熱條寬度的模型,Uf值受b/B變化的影響較小,而對于70、75和80系列使用較寬隔熱條寬度的模型, Uf值受b/B變化的影響較大。可見,如果隔熱區不填充發泡,Uf值隨b/B變化的規律與隔熱區填充發泡截然相反。原因是隨著b/B增大,隔熱區空腔增大,輻射面增大,會造成更多通過對流和輻射形式實現的能量流失。
