東北(běi)地區處於我國(guó)的高緯(wěi)度地區，冬天氣溫極(jí)低(dī)，室(shì)內外溫差很(hěn)大，為(wéi)了滿足(zú)居民冬天的(dí)生(shēng)活(huó)要求，需要對(duì)建築(zhù)物進(jìn)行良好(hǎo)的保溫設計(jì)。其中，窗戶的(dí)保(bǎo)溫性能是(shì)建築物保(bǎo)溫性能中(zhōng)很(hěn)重(zhòng)要(yào)的(dí)環節(jié)。而窗(chuāng)戶(hù)的(dí)組成(chéng)中玻(bō)璃(lí)的(dí)設計(jì)尤(yóu)為(wéi)重要(yào)，是(shì)窗戶保(bǎo)溫(wēn)性能的(dí)關鍵環節(jié)。
建築門窗(chuāng)是建築外圍(wéi)護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能(néng)zui薄弱的部位(wèi)，它的長(cháng)期使(shǐ)用能(néng)耗(hào)約(yuē)占(zhān)整(zhěng)個(gè)建築(zhù)物(wù)長(cháng)期(qī)使(shǐ)用(yòng)能(néng)耗的(dí)50%，因此(cǐ)，提高門(mén)窗保(bǎo)溫(wēn)性(xìng)能是降(jiàng)低建(jiàn)築(zhù)物長期使用能(néng)耗(hào)的重要途(tú)徑。窗戶的(dí)保溫性(xìng)能不(bù)但(dàn)明顯(xiǎn)地影(yǐng)響建築(zhù)物的采暖能耗，而(ér)且對室(shì)內熱(rè)環境，舒適(shì)感以及(jí)室內的衛(wèi)生狀(zhuàng)況也有明(míng)顯的影響(xiǎng)。如果窗戶的保溫質(zhì)量不(bù)佳，通過窗戶的(dí)傳熱熱損(sǔn)失和通過(guò)窗(chuāng)戶(hù)縫隙的空氣(qì)滲透(tòu)熱(rè)損失就(jiù)會(huì)顯著增加(jiā)，進(jìn)而引起采(cǎi)暖能(néng)耗(hào)顯(xiǎn)著增加(jiā)。目前廣泛使用的中空玻璃(lí)是一種(zhǒng)隔(gé)熱，隔(gé)音，美(měi)觀適用，並(bìng)可(kě)降低建築(zhù)物自(zì)重(zhòng)的(dí)新型建(jiàn)築材(cái)料。本項目旨在對(duì)雙(shuāng)中空(kōng)玻璃間(jiān)距的設(shè)計方案進(jìn)行研究(jiū)，力(lì)求(qiú)得出能(néng)夠使(shǐ)保(bǎo)溫性能達到較高(gāo)水平的(dí)優化間距方(fāng)案，並進(jìn)行實驗驗證，為(wéi)今後東北地區建(jiàn)築物(wù)窗戶保溫(wēn)設(shè)計提供(gōng)一定的科(kē)學(xué)參考(kǎo)。
1 實(shí)驗方案
玻(bō)璃窗戶的保溫性能(néng)由(yóu)傳(chuán)熱(rè)係(xì)數(shù)K 值直(zhí)接(jiē)反應，傳(chuán)熱係數越低，說(shuō)明(míng)散(sàn)熱越少(shǎo)，窗戶的保溫性能越(yuè)好(hǎo)。因(yīn)此本實(shí)驗主要(yào)探究在(zài)現有技術(shù)條(tiáo)件下使(shǐ)傳熱係(xì)數zui小(xiǎo)的玻璃間(jiān)距組(zǔ)合。通(tōng)過擬(nǐ)定(dìng)漸變(biàn)擬(nǐ)定(dìng)的(dí)間(jiān)距組(zǔ)合(hé)，進行(háng)傳熱(rè)係數測定的實驗(yàn)，繪製間距組合(hé)與傳熱係數(shù)的變化(huà)圖像(xiàng)，根(gēn)據(jù)圖像(xiàng)研(yán)究間距組合與(yǔ)才(cái)傳(chuán)熱係數之間的(dí)關係(xì)，提(tí)出滿足(zú)較優保(bǎo)溫性能的*間(jiān)距(jù)組合(hé)，完成(chéng)研究(jiū)。在(zài)探究組(zǔ)合(hé)的研究過後，研(yán)究(jiū)δ1，δ2的(dí)朝向問(wèn)題，即玻璃(lí)安裝(zhuāng)的(dí)過(guò)程中的安(ān)置(zhì)方向(xiàng)問題(tí)，研(yán)究不(bù)同(tóng)朝(zhāo)向(xiàng)對(duì)窗戶(hù)保(bǎo)溫性能的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)。在確(què)定zui後間(jiān)距(jù)組合後，進一步探(tàn)索*朝向(xiàng)，使窗戶(hù)的(dí)保溫(wēn)性能(néng)進一步提(tí)升(shēng)，對建築建設過程中窗戶的(dí)安裝(zhuāng)問(wèn)題(tí)提供依(yī)據。根(gēn)據以(yǐ)往(wǎng)的(dí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知，雙玻間(jiān)距(jù)在(zài)10 mm以(yǐ)下時(shí)，間距(jù)和熱阻(zǔ)幾(jī)乎成直(zhí)綫(xiàn)關係； 當雙(shuāng)玻間距在10 mm～30 mm 時(shí)，間(jiān)距和熱(rè)阻的關係(xì)成(chéng)曲綫；當(dāng)間(jiān)距(jù)超過30 mm 時，由於(yú)對流與(yǔ)輻射(shè)熱(rè)交換的綜(zōng)合作用，使空(kōng)氣層的熱(rè)阻增加(jiā)十(shí)分緩慢。
設計應根據熱阻(zǔ)的需(xū)要和(hé)框材的(dí)經濟尺度，適當確定(dìng)玻璃的間(jiān)距，一(yī)般不宜(yí)小於(yú)9 mm。目前(qián)市(shì)麵上廣泛(fàn)使(shǐ)用的兩玻(bō)玻璃窗(chuāng)戶，有塑料窗(chuāng)，木(mù)窗，鋁(lǚ)合金(jīn)窗(chuāng)，鋁(lǚ)塑復(fù)合(hé)窗(chuāng)，傳熱(rè)係(xì)數均(jūn)在2.4 ～2.5 W·m-2·K-1，質(zhì)量(liáng)稍差(chà)的高達(dá)2.8 W·m-2·K-1，再加上(shàng)冬季(jì)供(gōng)暖等方麵條(tiáo)件(jiàn)的誤(wù)差(chà)，普通居民生(shēng)活環境肯(kěn)定(dìng)沒(méi)有實(shí)驗室的優良條件(jiàn)，這(zhè)一(yī)係數在(zài)實際中肯定(dìng)還會更高。我們也對(duì)校園內學生寢(qǐn)室(shì)進(jìn)行(háng)了(liǎo)走訪，測(cè)定了(liǎo)室(shì)內(nèi)溫度，有的(dí)地方室內溫度隻(zhī)有(yǒu)15℃，不(bù)難得(dé)出(chū)大(dà)多數熱(rè)量由窗戶散失(shī)，造(zào)成供(gōng)暖更大的壓力和資(zī)源(yuán)更(gēng)多(duō)的(dí)浪(làng)費(fèi)。窗(chuāng)戶(hù)玻璃(lí)由(yóu)單(dān)玻(bō)變成雙玻或三(sān)玻(bō)，玻璃保(bǎo)溫性能(néng)會(huì)明顯提高。這並不(bù)是玻璃(lí)熱(rè)阻起作用，而(ér)是玻(bō)璃(lí)間(jiān)的(dí)空氣層(céng)是(shì)熱阻(zǔ)增加的(dí)主(zhǔ)要(yào)原因，因(yīn)為靜(jìng)止的空氣其傳(chuán)熱(rè)係數比任(rèn)何材料都(dū)要低(dī)。
因(yīn)此，順應玻璃(lí)窗(chuāng)戶技術(shù)發展水平的提高，為(wéi)更好的(dí)提高門窗的(dí)保溫性能(néng)，可(kě)製(zhì)作(zuò)三(sān)玻(bō)玻(bō)璃(lí)窗戶。根據密閉(bì)空氣層(céng)的熱阻與空(kōng)氣(qì)層(céng)厚度的(dí)關係，研究滿足(zú)較(jiào)優的保溫性能(néng)的淨(jìng)間(jiān)距(jù)厚(hòu)度(dù)，並(bìng)且研究玻璃不同間(jiān)距(jù)的朝向問題(tí)，完(wán)成(chéng)此(cǐ)項目的研(yán)究(jiū)。
2 實(shí)驗過程(chéng)及結果(guǒ)
根(gēn)據空氣流(liú)動，玻璃(lí)厚度(dù)等因(yīn)素對玻璃窗戶傳熱係數的(dí)影響(xiǎng)，等分的間(jiān)距能(néng)夠(gòu)達到的(dí)保(bǎo)溫(wēn)效(xiào)果(guǒ)。若兩個(gè)間(jiān)距一(yī)個(gè)過大(dà)一(yī)個過小，根(gēn)據雙(shuāng)玻玻璃K 值變化(huà)趨(qū)勢可知(zhī)，過大(dà)的間(jiān)距承擔了(liǎo)大(dà)部分(fēn)的(dí)保溫任(rèn)務，但(dàn)玻(bō)璃間距(jù)過大時(shí)傳熱係(xì)數並不會(huì)大幅減小，減(jiǎn)幅(fú)會(huì)越來越小，因此過大(dà)的間(jiān)距(jù)隻能是一種浪費，而過小的間距(jù)對(duì)保溫效(xiào)果(guǒ)敏(mǐn)感性太(tài)大，稍(shāo)微一(yī)點(diǎn)間距增(zēng)加就會(huì)引起傳(chuán)熱(rè)係(xì)數大(dà)幅(fú)度(dù)的(dí)降低(dī)，因此不宜采用(yòng)過小(xiǎo)的間(jiān)距，過(guò)大(dà)或(huò)過小的(dí)間(jiān)距zui終都會導致保(bǎo)溫(wēn)性能的惡化，因(yīn)此(cǐ)假設等分的(dí)間距(jù)使(shǐ)窗戶(hù)傳熱(rè)係數(shù)達(dá)到zui低。
調研(yán)得知，目前(qián)市(shì)場上(shàng)廣泛(fàn)通用的(dí)為3 mm+3 mm，6 mm + 6 mm，9 mm + 9 mm 以(yǐ)及12 mm +12 mm 規格(gé)的(dí)三玻玻璃窗戶。較(jiào)小(xiǎo)間距的玻(bō)璃(lí)窗戶主要用(yòng)於衛(wèi)生間(jiān)等輔(fǔ)助(zhù)房間較(jiào)小的洞口，而較(jiào)大間距的(dí)玻璃窗(chuāng)戶(hù)主要用(yòng)於(yú)客(kè)廳，臥(wò)室(shì)等對保(bǎo)暖(nuǎn)要求(qiú)很高(gāo)的(dí)主要房(fáng)間(jiān)的較(jiào)大洞(dòng)口。
同(tóng)時(shí)，筆(bǐ)者對(duì)黑(hēi)龍(lóng)江(jiāng)省旱地(dì)科學研(yán)究院(yuàn)進(jìn)行了(liǎo)調研，實際(jì)參(cān)與了(liǎo)傳熱係(xì)數測定的實驗，獲取了部分實驗(yàn)數據(jù)，通用的這(zhè)幾(jī)種規格的(dí)三玻玻璃(lí)窗(chuāng)戶(hù)，以12 mm+ 12 mm 導(dǎo)熱(rè)係(xì)數zui低，主(zhǔ)要材(cái)質為塑料窗的導(dǎo)熱(rè)係數為1. 7～1. 8 W·m-2·K-1，三玻(bō)木(mù)窗(chuāng)： 1.7～1. 8W·m-2·K-1，鋁塑復合三(sān)玻： 2.0～ 2. 1W·m-2·K-1。
市(shì)場(cháng)上(shàng)通用(yòng)的是(shì)等間距組合的(dí)三(sān)玻玻璃(lí)窗(chuāng)戶，那麼(mó)不等間距(jù)的呢？因為玻(bō)璃(lí)間距在10 mm 以(yǐ)前(qián)時傳熱係數(shù)呈(chéng)直綫遞(dì)減(jiǎn)，因此排除(chú)3 mm 可(kě)能(néng)的組合(hé)，它(tā)並不能(néng)發揮靜(jìng)止(zhǐ)空(kōng)氣導(dǎo)熱(rè)係數很(hěn)低的優(yōu)勢。同(tóng)時考慮過(guò)薄的三玻玻璃(lí)窗(chuāng)戶(hù)也(yě)會使導(dǎo)熱(rè)係(xì)數接(jiē)近兩玻，根(gēn)據(jù)12 mm + 12 mm 擬(nǐ)定了幾(jī)組組合： 6 mm + 18 mm，9 mm + 15 mm，並(bìng)對(duì)這兩組(zǔ)間距組合進(jìn)行了(liǎo)實驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)與假設基本吻合。6 mm + 18 mm 間(jiān)距組(zǔ)合傳(chuán)熱係(xì)數為2. 2 W·m-2·K-1，9 mm+ 15 mm 組(zǔ)合(hé)傳熱係數(shù)為(wéi)2. 0W·m-2·K -1。將之(zhī)與12 mm+ 12 mm 規(guī)格的(dí)三玻(bō)玻璃窗戶進(jìn)行傳熱係數比(bǐ)較，不難看出12 mm+ 12 mm 組(zǔ)合的三玻(bō)玻璃窗(chuāng)戶傳熱係數(shù)在(zài)這些組合(hé)裏zui低(dī)，因此可(kě)以(yǐ)得(dé)出目前*的(dí)間距組合為該等(děng)分(fēn)間(jiān)距組合。設(shè)想(xiǎng)寬(kuān)的(dí)間距(jù)組(zǔ)合(hé)，比如(rú)15 mm+ 15 mm，但(dàn)是(shì)根(gēn)據目前熱阻的需要，技術水平和框材的經(jīng)濟尺寸(cùn)，總(zǒng)計間(jiān)距(jù)組(zǔ)合為24 mm，15 mm + 15 mm 這(zhè)樣(yàng)的(dí)間距組合甚至(zhì)更(gēng)高的(dí)間(jiān)距組合(hé)不符合經濟原(yuán)理，因(yīn)為在(zài)目(mù)前(qián)的技術水平下這(zhè)會導致窗戶框架（詞條“框架"由(yóu)行(háng)業(yè)大(dà)百科(kē)提供）製作(zuò)成(chéng)本突(tū)然(rán)陡增，因(yīn)此(cǐ)排除(chú)這樣的可能。
根據(jù)調(tiáo)研(yán)，實(shí)驗，分析，數據整理(lǐ)，得出間距(jù)組合為12 mm+ 12 mm的三玻玻璃窗戶為(wéi)目前(qián)zui保溫的(dí)間距組合(hé)。這(zhè)樣的(dí)窗戶應該廣(guǎng)泛使(shǐ)用(yòng)與各(gè)種建築的(dí)大型(xíng)洞(dòng)口(kǒu)，以替(tì)換(huàn)傳熱(rè)係數遠(yuǎn)低於(yú)它的(dí)兩玻玻(bō)璃(lí)窗戶或者其(qí)他間(jiān)距(jù)組(zǔ)合的(dí)三(sān)玻玻(bō)璃窗戶(hù)。對保溫性能(néng)要求(qiú)沒有客廳，臥室(shì)等主要(yào)房間(jiān)高(gāo)的衛生間，儲物(wù)間(jiān)，廚房(fáng)，樓道等輔助房間(jiān)，可以(yǐ)采(cǎi)用9 mm+ 9 mm 或(huò)者(zhě)更(gēng)低的(dí)間(jiān)距(jù)組合(hé)。它們雖然(rán)沒(méi)有(yǒu)12 mm+ 12 mm 間(jiān)距保溫，但這些房間對保溫的(dí)要(yào)求本(běn)來就(jiù)沒(méi)有主(zhǔ)要房間高，這樣的間距可以(yǐ)滿足這(zhè)些輔助(zhù)房間的保(bǎo)溫(wēn)要(yào)求，而且(qiě)高(gāo)於兩玻(bō)玻璃窗(chuāng)戶的(dí)保溫性(xìng)能，更加經濟。
