框窗比:不同分格尺寸门窗热工性能的关键影响因素!

文摘   科学   2024-04-13 23:03   上海  

在文章尺寸翻倍,抗风压性能指数下降,别再盲目追求超大窗户了!中探讨了分格尺寸对门窗抗风压性能的影响,恰逢江西南昌大风天气导致窗户坠落事故,文章也受到了一定的关注。

除了抗风压性能外,分格尺寸对门窗热工性能有何影响呢?


与门窗抗风压性能与杆件/面板尺寸呈指数下降关系不同,门窗热工性能主要受框窗比影响。


那么,什么是框窗比呢?


顾名思义,框窗比就是窗框和整窗面积的比值。


当然也有用窗玻比、框玻比的,目的都是一样,主要考虑窗框、玻璃等所占面积的比例,只是框窗比在行业里用的更多一些。


JGJ/T 151《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》中,将门窗划分为窗框和玻璃两部分,投影面积见下图。



ISO 15099“窗、门和遮阳装置的热工性能 - 详细计算”中,窗框和玻璃面积划分见下图。



可以看出,国内外门窗热工计算标准中,均将窗框和玻璃进行了明确区分,这是由于窗框和玻璃热工性能会有明显差异的缘故。


那么,框窗比对为什么对门窗热工性能有影响呢?


门窗热工性能主要指保温性能、隔热性能,分别以传热系数K(U)和太阳得热系数SHGC(或太阳能总透射比g)来表征。


关于K(U)值和SHGC(g)值笔者相关文章如下:


一文搞懂K值和U值、g值和SHGC值!

中空玻璃K值与U值,到底谁高谁低?


K(U)计算方法根据框和玻璃结合部位处理方式,分为线传热系数法和边缘传热系数法,二者区别见:


线传热系数vs边缘传热系数,有何区别?


线传热系数法计算公式如下:



可知,整窗K(U)由玻璃、窗框和线传热组成,由于边缘线传热影响相对较小,整窗K(U)值就取决于窗框和玻璃的面积比例了。


边缘传热系数法计算原理见下图。



计算公式如下:



可知,整窗K(U)值由玻璃、窗框和玻璃边缘传热组成,同样,玻璃边缘传热影响相对较小,整窗K(U)值也取决于窗框和玻璃的面积比例。


可见,无论是线传热系数法还是边缘传热系数法,窗框和玻璃的面积比例是影响整窗K(U)值的主要因素。


SHGC(g)计算公式如下:



整窗的SHGC(g)值由玻璃和窗框两部分组成,取决于二者的面积比例。


由于中空玻璃、窗框各自的热工性能相对稳定,但二者之间因窗框、玻璃配置而有一定差异,整窗热工性能就与二者面积比例密切相关,也就是框窗比对门窗热工性能有重要影响的原因。


说了这么多,那具体到某一个产品,常见窗型分格尺寸下,框窗比对于门窗热工性能究竟有何影响呢?


泰诺风集团公众号曾有一篇文章探讨过这个问题,这里就不重复了,直接引用该篇文章的数据。


什么影响了隔热 | 窗型尺寸分格对于整窗U值的影响


窗型(尺寸分格)-A.北卧常见



窗型(尺寸分格)-B.南卧常见



窗型(尺寸分格)-C.起居室常见



窗型(尺寸分格)-D.厨卫常见



文章中给出了多种窗框配置,由于结论基本一致,这里仅给出某一种窗框配置的计算结果。



模拟结果表明:


配置相同、分格布局类似时,整窗尺寸越大,框窗比越小,整窗K(U)值越低;配置相同、整窗尺寸相同时,分格越多,框窗比越大,整窗K(U)值越高。


当然,得出此规律的前提条件是,在断桥铝合金窗的配置方案中,玻璃K(U)值小于窗框K(U)值。而这也是综合各种因素考量后所得到的合理框玻配置方式。


同时,该文章也给出结论:在我们讨论某既定配置可实现何种整窗K(U)值时,或者探讨所需整窗K(U)值的解决方案时,建议默认A2窗型来计算。


这是因为A2窗型计算结果具有代表性。当A2窗型整窗K(U)值计算结果满足要求时,除少数框窗比非常不利的窗型外,大部分窗型可满足要求,因而可满足工程上量大面广的不同分格尺寸的门窗热工计算需求


D类窗型用量相对较小,且由于尺寸较小,A2窗型计算结果对其缺乏指导性意义,建议按实际窗型计算。


当然,针对特定项目、特定窗型进行精确整窗K(U)值计算时,还是要根据实际窗型进行模拟计算。


好了,感谢泰诺风公众号关于窗型分格尺寸对整窗K(U)影响的相关研究。


塑料窗、铝木复合(铝包木)窗、玻纤增强聚氨酯窗,由于窗框的K值相对隔热铝合金窗较小,与中空玻璃较为接近,因而框窗比对整窗K(U)值影响并不像隔热铝合金窗那样明显。


由于分格尺寸对整窗SHGC(g)值影响计算公式非常明显,这里不做详细探讨。


简单总结如下:


门窗热工性能主要受框窗比影响,框窗比就是窗框和整窗投影面积的比值。


玻璃、窗框各自的热工性能相对稳定,但二者之间因窗框、玻璃配置而有一定差异,整窗的热工性能就与二者的面积比例密切相关了,也就是框窗比对门窗热工性能有重要影响的原因。


对于隔热铝合金窗,配置相同、分格布局类似的情况下,整窗尺寸越大,框窗比越小,整窗K(U)值越低;配置相同、整窗尺寸相同的情况下,分格越多,框窗比越大,整窗K(U)值越高。


对于塑料窗、铝木复合(铝包木)窗、玻纤增强聚氨酯窗,由于窗框K值与玻璃较为接近,因而框窗比对整窗K(U)值影响并不像隔热铝合金窗那样明显。






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