建筑材料性質對節(jié)點傳熱系數的影響
——鋁合金型材空腔填充聚氨酯泡沫

季春波

（大連固瑞聚氨酯股份有限公司 遼寧大連 116000）

0 前言

隨著我國城市進程的加快和建筑理念的轉變，施工企業(yè)在施工材料選擇、施工方案制定的過程中，除了采取必要措施把控項目建筑質量之外，還需要從綠色節(jié)能層面出發(fā)，做好建筑材料的選擇和應用工作。以建筑門窗為例，其作為建筑圍護結構的重要組成，在建筑熱量交換、傳導方面發(fā)揮著關鍵性作用，根據相關研究結構公布的數據來看，門窗整體能耗為建筑墻體的5～6倍，熱量損失占整個建筑物熱量損失的40%左右。為控制能量損耗，建筑企業(yè)在門窗施工環(huán)節(jié)，將鋁合金型門窗與聚氨酯泡沫結合起來，通過在鋁合金型材中填充一定量的聚氨酯泡沫來改變其節(jié)點傳熱系數，從而改變建筑物內整體的熱量傳導方式，在降低能耗的同時，營造出舒適的居住環(huán)境。

1 聚氨酯泡沫性能分析

聚氨酯泡沫以異氰酸酯和聚醚作為主要原料，通過發(fā)泡劑、阻燃劑、催化劑的共同作用，形成性狀穩(wěn)定的高分子聚合物。作為一種成熟建筑材料，聚氨酯泡沫在實踐環(huán)節(jié)，表現出極好的保溫性與防水性，根據相關研究機構公布的數據來看，聚氨酯泡沫導熱系數較低，導熱系數在0.00223～0.0333W/（m·K）之間，其導熱系數僅為擠塑板的一半，是目前導熱系數最低的建筑材料，因此被廣泛應用于建筑外墻保溫層、管道保溫層之中，并取得了較好的實踐效果。從過往實踐經驗來看，施工人員通過將穿條發(fā)泡型材空腔內注入聚氨酯發(fā)泡膠。聚氨酯發(fā)泡膠的使用，將穿條型材腔體內注入聚氨酯發(fā)泡材料，阻止穿條腔內產生對流現象，從而使隔熱效果更好，并增加了鋁型材的連接強度。

2 鋁合金型材空腔填充聚氨酯泡沫對其節(jié)點傳熱系數的影響分析

2.1 研究條件的設定

在鋁合金型材空腔填充聚氨酯泡沫對節(jié)點傳熱系數的影響分析環(huán)節(jié)，為保證研究結果的準確性，把握二者之間的相互關系，需要研究人員創(chuàng)設相應的研究條件，將整個研究放置于某一場景下，從而提升研究結果的準確性以及實踐意義。具體來看，選擇導熱系數為0.033W/（m·K）的板材來替代建筑門窗使用的玻璃，板材的厚度與玻璃的厚度一致，以此為基礎，設定研究相關研究條件，如表1所示。

表1 不同實驗材料及其導熱系數參考值

2.2 模擬試驗

在整個模擬試驗過程中，為了保證試驗研究結果的準確性，更好地反映出聚氨酯泡沫對于鋁合金型材節(jié)點傳熱系數的影響，研究人員需要依據研究條件，設置不同的模擬試驗，并對試驗對象在相同試驗條件下，不同的試驗數據進行記錄、對比以及分析，通過這種方式，為后續(xù)建筑材料優(yōu)化使用以及建筑能耗的控制提供了技術參考[3]。為增加模擬試驗數據的實用性，研究人員可以選擇現階段較為常見，使用頻率較高的鋁合金型材作為研究對象，鋁合金型材的節(jié)點結構如圖1所示。

圖1 鋁合金型材的節(jié)點結構

在完成節(jié)點結構設置之后，研究人員插入22mm厚度的玻璃，將長度為L的隔熱條安裝在相應位置，其中鋁合金型材節(jié)點厚度D在模擬分析環(huán)節(jié)，可以設置不同的厚度進行數據模擬以及分析，將整個研究節(jié)點框架作為后續(xù)模擬研究的基礎，在此基礎上，開展必要的模擬工作。例如鋁合金型材空腔內分別填入聚氨酯泡沫，聚乙烯海綿、框密封膠條等材料，其中研究人員根據相關建筑規(guī)范以及建筑標準，將聚氨酯泡沫填充到空腔之中；聚乙烯海綿的高度控制在9mm，與鋁合金型材內腔壁的距離保持在2mm；研究人員使用框密封膠條對鋁合金型材進行密封處理。

2.3數據分析

在完成上述試驗模擬之后，為更好地判定聚氨酯泡沫、聚乙烯海綿、框密封膠條對于鋁合金型材節(jié)點導熱系數的影響差異，研究人員需要借助于Therm軟件，對模擬試驗中產生的數據進行分析，準確判定鋁合金型材節(jié)點導熱系數，在不同場景的差異。在模擬試驗環(huán)節(jié)，鋁合金型材節(jié)點導熱系數的變化情況如表2所示。

表2 不同填充條件下鋁合金型材節(jié)點導熱系數變化情況

借助于軟件模擬分析，可以發(fā)現由于聚氨酯泡沫的填充作用，鋁合金型材節(jié)點導熱系數明顯要低于其他兩種填充物質，并且隨著隔熱條長度的增加，節(jié)點導熱系數數值越低，節(jié)能效果越明顯。

3 結語

為準確分析鋁合金型材空腔填充后聚氨酯泡沫對其節(jié)點傳熱系數的影響，在研究過程中，通過分析聚氨酯泡沫的材料特性，對不同條件下，鋁合金型材空間填充聚氨酯泡沫后期節(jié)點導熱系數進行分析評估，通過這種方式，準確把握導熱節(jié)點系數與聚氨酯泡沫之間的關系，為后續(xù)建筑方案的制定、優(yōu)化提供了必要參考，增強了施工方案的針對性與指向性，提升了建筑項目的節(jié)能屬性。