建筑材料性质对节点传热系数的影响——铝合金型材空腔填充聚氨酯泡沫

季春波

（大连固瑞聚氨酯股份有限公司 辽宁大连 116000）

0 前言

随着我国城市进程的加快和建筑理念的转变，施工企业在施工材料选择、施工方案制定的过程中，除了采取必要措施把控项目建筑质量之外，还需要从绿色节能层面出发，做好建筑材料的选择和应用工作。以建筑门窗为例，其作为建筑围护结构的重要组成，在建筑热量交换、传导方面发挥着关键性作用，根据相关研究结构公布的数据来看，门窗整体能耗为建筑墙体的5～6倍，热量损失占整个建筑物热量损失的40%左右。为控制能量损耗，建筑企业在门窗施工环节，将铝合金型门窗与聚氨酯泡沫结合起来，通过在铝合金型材中填充一定量的聚氨酯泡沫来改变其节点传热系数，从而改变建筑物内整体的热量传导方式，在降低能耗的同时，营造出舒适的居住环境。

1 聚氨酯泡沫性能分析

聚氨酯泡沫以异氰酸酯和聚醚作为主要原料，通过发泡剂、阻燃剂、催化剂的共同作用，形成性状稳定的高分子聚合物。作为一种成熟建筑材料，聚氨酯泡沫在实践环节，表现出极好的保温性与防水性，根据相关研究机构公布的数据来看，聚氨酯泡沫导热系数较低，导热系数在0.00223～0.0333W/（m·K）之间，其导热系数仅为挤塑板的一半，是目前导热系数最低的建筑材料，因此被广泛应用于建筑外墙保温层、管道保温层之中，并取得了较好的实践效果。从过往实践经验来看，施工人员通过将穿条发泡型材空腔内注入聚氨酯发泡胶。聚氨酯发泡胶的使用，将穿条型材腔体内注入聚氨酯发泡材料，阻止穿条腔内产生对流现象，从而使隔热效果更好，并增加了铝型材的连接强度。

2 铝合金型材空腔填充聚氨酯泡沫对其节点传热系数的影响分析

2.1 研究条件的设定

在铝合金型材空腔填充聚氨酯泡沫对节点传热系数的影响分析环节，为保证研究结果的准确性，把握二者之间的相互关系，需要研究人员创设相应的研究条件，将整个研究放置于某一场景下，从而提升研究结果的准确性以及实践意义。具体来看，选择导热系数为0.033W/（m·K）的板材来替代建筑门窗使用的玻璃，板材的厚度与玻璃的厚度一致，以此为基础，设定研究相关研究条件，如表1所示。

表1 不同实验材料及其导热系数参考值

2.2 模拟试验

在整个模拟试验过程中，为了保证试验研究结果的准确性，更好地反映出聚氨酯泡沫对于铝合金型材节点传热系数的影响，研究人员需要依据研究条件，设置不同的模拟试验，并对试验对象在相同试验条件下，不同的试验数据进行记录、对比以及分析，通过这种方式，为后续建筑材料优化使用以及建筑能耗的控制提供了技术参考[3]。为增加模拟试验数据的实用性，研究人员可以选择现阶段较为常见，使用频率较高的铝合金型材作为研究对象，铝合金型材的节点结构如图1所示。

图1 铝合金型材的节点结构

在完成节点结构设置之后，研究人员插入22mm厚度的玻璃，将长度为L的隔热条安装在相应位置，其中铝合金型材节点厚度D在模拟分析环节，可以设置不同的厚度进行数据模拟以及分析，将整个研究节点框架作为后续模拟研究的基础，在此基础上，开展必要的模拟工作。例如铝合金型材空腔内分别填入聚氨酯泡沫，聚乙烯海绵、框密封胶条等材料，其中研究人员根据相关建筑规范以及建筑标准，将聚氨酯泡沫填充到空腔之中；聚乙烯海绵的高度控制在9mm，与铝合金型材内腔壁的距离保持在2mm；研究人员使用框密封胶条对铝合金型材进行密封处理。

2.3数据分析

在完成上述试验模拟之后，为更好地判定聚氨酯泡沫、聚乙烯海绵、框密封胶条对于铝合金型材节点导热系数的影响差异，研究人员需要借助于Therm软件，对模拟试验中产生的数据进行分析，准确判定铝合金型材节点导热系数，在不同场景的差异。在模拟试验环节，铝合金型材节点导热系数的变化情况如表2所示。

表2 不同填充条件下铝合金型材节点导热系数变化情况

借助于软件模拟分析，可以发现由于聚氨酯泡沫的填充作用，铝合金型材节点导热系数明显要低于其他两种填充物质，并且随着隔热条长度的增加，节点导热系数数值越低，节能效果越明显。

3 结语

为准确分析铝合金型材空腔填充后聚氨酯泡沫对其节点传热系数的影响，在研究过程中，通过分析聚氨酯泡沫的材料特性，对不同条件下，铝合金型材空间填充聚氨酯泡沫后期节点导热系数进行分析评估，通过这种方式，准确把握导热节点系数与聚氨酯泡沫之间的关系，为后续建筑方案的制定、优化提供了必要参考，增强了施工方案的针对性与指向性，提升了建筑项目的节能属性。