中国门窗幕墙行业经过数十年的高速发展,取得了举世瞩目的成绩,在绿色节能方面也积极规划、有效布局。随着“碳达峰·碳中和”的目标确立,节能减排、绿色环保、可持续性发展成为未来的工作重心,整个行业开始更行之有效的举措与革新。隔热条作为门窗幕墙性能的关键性配件,对于门窗幕墙的抗风压性、水密性、气密性、保温性、隔热性等多项性能产生本质的影响。作为节能先锋的隔热条,关于它的工艺技术的改良改进,将直接关系到门窗幕墙乃至建筑项目的节能效果的展示与呈现,所以本期,小编将为大家打造一期隔热条的节能之旅,让我们能够从更多角度的了解隔热条的性能及作用。
一、关于隔热条的起源与概念
隔热条在上世纪六十年代初诞生于德国,经过十多年的研究探索,PA66GF25 被公认为最佳的隔热条基质,综合性能远优于其他基质,且近二十来年均无变化。
隔热条由不少于65%的聚酰胺66和25% + 2.5%的玻璃纤维组成,在金属隔热型材中起减少热传导作用并具有结构连接作用的聚酰胺型材。隔热条是穿条隔热型材的核心构件,它即是铝型材中热量传递路径上的“断桥”,减少热量在铝型材部位的传递;又是隔热型材中两侧铝型材的结构连接件,通过它的连接使得隔热型材的三个部分成为一个整体,共同承受荷载.它与胶条不同,是通过机械滚压制成新的复合材料,不能单独更换,更换只能整根型材一起更换。
二、隔热条的作用
1、断桥铝隔热条降低热量传导;
2、防止冷凝;
3、断桥铝隔热条起到保温节能的作用;
4、起到保护环境;
5、断桥铝隔热条有益健康;
6、断桥铝隔热条降低噪音。
三、隔热条的节能属性
隔热条是保温节能门窗幕墙穿条隔热型材的核心构件,它既是铝型材中热量传递路径上的“断桥”,减少热量在铝型材部位的传递;又是隔热型材中两侧铝型材的结构连接件,通过它的连接使得隔热型材的三个部分成为一个整体,共同承受荷载。一般来说,50%以上的建筑能量损耗是通过门窗损失的,而造价仅占门窗造价4%左右的隔热条却左右着铝合金门窗的50%以上的隔热效果。因而,隔热条的重要性不言而喻。
不同类型的隔热条具有不同的性能。强度性能是由隔热条的壁厚、头部设计、与型材复合工艺等决定。而从节能效果来说,随着隔热条的宽度增加,节能效果是递增的。隔热条的截面形状,由简单到复杂(例如从I型衍变到C型、HK型等),因截面形状的变化,根据传热学公式,R=A/(kL)。其中L为平板的厚度,A为平板垂直于热流方向的截面积,k为平板材料的热导率。相同宽度隔热条,异型条的A比较大,而K、L是相同的,故异型条的自身热阻也要比较大,也就是应用相同宽度异型条的型材热传导性能要比应用简单型条的,节能效果好。其自身热阻也随之变大。
四、PA66尼龙隔热条与PVC隔热条的性能比较
目前市面上常见的断桥铝门窗隔热条主要分为两种:尼龙(PA66)和聚氯乙烯(PVC)。它们之间的区别有:
1、 环保属性方面
PVC大名“聚氯乙烯”,由于其热稳定性差,高温或燃烧时会产生有毒气体;而PA66大名“聚酰胺”,是一种既环保又安全的材料,不会对人体造成任何伤害,目前很多正规的断桥铝门窗都在使用这种隔热条。
2、抗拉强度区别
PA66与PVC虽然都姓P,但两者却是截然不同的材料。其中最直观的差别就是PA66与PVC的强度不同:PA66隔热条的抗拉强度可轻松达到80 MPa以上,而PVC只能达到35~48 MPa;而且在常温及高温情况下PVC隔热条容易变脆(脆意味着容易断)。这也使得PVC隔热条变得更“娇贵”——在型材切料、穿型材、复合过程中必须对PVC隔热条“百般照顾”。如果滚压力过大,PVC隔热条的夹头会断裂,而如果滚压力调小,那么复合后材料的强度就变得很小,门窗的整体性能也会降低。
3、抗老区别
PVC与PA66尼龙隔热条的差别还体现在光热敏感上面(简而言之就是两者对高温日晒、抗老化的反应不一样)。之前也提到PVC隔热条的热稳定性较差,温度稍微增加就容易产生热变形,而PA66尼龙隔热条即使高温暴晒情况下也能保持稳定性(因此PA66尼龙隔热条可以在铝型材咬合的夹头处保证0.5mm的尺寸精度而不会出现夹头偏大或偏小),避免了因型材槽口结合不密实而出现渗漏的问题。
五、尼龙隔热条常见类型和尺度公役
1、尼龙隔热条的常见类型有:I型、C型、T型。 其他类型如:Y型、YF型等则依据客户要求制作。
2、尼龙隔热条宽度依据客户需求而定,常见的有 14.8mm、16mm、18.6mm、20.0mm、22.0mm、24.0mm、28.0mm等 如宽度<=20mm,则答应公役为±0.05mm 如宽度>20mm,则答应公役为±0.1mm
3、尼龙隔热条厚度>=1.8mm 如隔热条宽度>=20mm,则隔热条厚度>=2mm 答应公役为±0.05mm。
4、尼龙隔热条视点为4.2mm,答应公役为±0.05mm。
六、异型尼龙隔热条的外形设计要求
1、结构的对称性:
借鉴标准条的设计特点,异型条也应尽可能简化设计,不要过于追求结构创新,设计成过于奇形怪状、无规律的结构,对称性设计可以明显减轻空心和大尺寸隔热条的波浪弯曲现象;
2、壁厚的一致性:
截面的壁厚应尽可能保持一致性,主要目的就是为了减少挤出时,由于厚度不一致时所产生的收缩不平均而导致的弯曲,见图1
3、壁厚的取值范围:
壁厚的取值范围在1.5~5mm左右,既可以满足隔热要求,又能保持了足够的力学性能,还有利于生产挤出的稳定性;当壁厚超过15mm时,应考虑采用空心结构,优化案例见图2;
4、圆角位设计:
尼龙隔热条含有约25%的玻纤,材质特性决定了尼龙条生产工艺的复杂,通常采用“硬顶”挤出的工艺,圆角位应当设计至少为R0.3,可以延长模具使用寿命,还可以预防隔热条边缘锋利刮手和造成包装物的破损;
5、装配间隙:
尼龙隔热条产品图必须和铝合金型材的装配图结合设计,一定要依照型材的表面处理方式和装配方式,同时要考虑尼龙的吸水性,评估弯曲数值对使用的影响,综合考虑装配间隙,通常在0.2~0.5mm左右;
6、变形标准:
尼龙隔热条尤其是异形,空心隔热条有弯曲变形是不可避免的,但是,控制在一定范围内,是可以满足使用的,见图3
七、隔热条的加工工艺
隔热条加工工艺主要分穿条式和浇筑式两种,因为工艺、成本、性能等因素,现在市面上基本全是穿条式断桥型材。断桥型材正规的穿条流程为,开齿,穿条、滚压:
1、先把铝型材在开齿机上「滚」一遍,让穿隔热条位置型材均布一排「牙齿」,用以增加型材的粗糙度和提高复合后型材的剪切力;
2、然后将隔热条「穿进」开好齿的两根铝型材槽口中(手工或机器);
3、再通过「滚压机」对穿条后型材进行滚压,使隔热条和铝型材达到贴合状态并紧密连接;
隔热条加工步骤缺一不可,是保证断桥铝型材安全有效使用的基本环节。良好的工艺能让断桥铝型材保证气密性、水密性和机械性能达标,国标规定隔热型材的纵向抗剪强度特征值应该大于24N / mm。
八、穿条隔热型材用隔热条的标准参考
穿条隔热型材用隔热条的设计选用应符合以下标准的要求:
——《铝合金建筑型材用隔热材料 第1部分:聚酰胺隔热型材》 GB/T 23615.1-2017
——《建筑铝合金型材用聚酰胺隔热条》JG/T 174-2014
2.2 穿条隔热型材用隔热条应采用主要成分为不少于65%的聚酰胺66和25% ±2.5%的玻璃纤维,余量为添加剂。内部组织结构应致密,无气泡,无裂纹,无明显夹杂物,玻璃纤维应均匀分布。
九、尼龙隔热条材料现状分析
目前主要尼龙隔热条材料的年产量约500万m',其中膨胀珍珠岩及其制品约占27~33%,矿质纤维及其制品约占25~26%,膨胀蛭石及其制品约占18~21%,硅藻土制品占2~3%,微孔硅酸钙占1 %,有机泡沫塑料约占2.7~3.3%,其它隔热材料约占16~20%。
这些隔热材料中约有300万m'用于建筑,约有100万m*用于工业隔热,其中主要用于石油、化工、电力、冶金和轻纺等工业设施及城市热网,近几年来又自行研制或引进了一些新型隔热材料,如岩梳、硅酸钙、硅酸铝和耐火纤维等。在许多工业部门都已开展了隔热节能的研究和推广工作。在全国各地如雨后春笋,蓬勃开展热网管道及热工设备隔热技术的研究和改进热网曾道隔热现状的工作。
十、隔热条的未来发展空间
近年来,随着全球人口数量增加,促使工业化的进程,森林面积急剧下降等因素导致全球变暖。节能减排已成为当务之急。隔热条是最有效的节能减排快捷的方式。
隔热条可分为多孔材料,反光材料和真空三类。使用的孔隙材料本身含有绝缘,因为差距在低导热系数的空气或惰性气体,如泡沫塑料、纤维材料等;热反射材料的高反射系数,反映热退,如金、银、镍、铝箔或金属化聚酯、聚酰亚胺薄膜等。真空绝缘材料是使用内部真空阻止通过对流和热绝缘。
PA66隔热条是最新的材料,大多促销是在国外,更多的应用在家用电器行业,如低导热系数的材料只有0.004所以在保温和隔热效果突出。目前国内冰箱容器使用这种材料已经完全覆盖。隔热材料的另一个主要原因是许多国家对温室气体排放量的控制,美国以及欧盟很多国家已经立法来促进建筑节能发展,中国紧随其后,在尝试用法律推进节能减排的实施。在向“碳达峰·碳中和”迈进的时代,隔热条将会发挥更大的作用。
隔热条作为门窗幕墙节能保温的核心构件与重要元素,它的进步与发展,也极大程度的影响着门窗幕墙的进步与发展,它既是铝型材中热量传递路径上的“断桥”,又是隔热型材中两侧铝型材的结构连接件,通过它的承载与能量输出,让门窗幕墙拥有更好的节能性与物理性,与未来发展有更多的持续性和联动性。我们坚信隔热条作为门窗幕墙的节能先锋,必将在绿色环保、节能创新时代大显身手。
(注:本文图片来源于网络)