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據(jù)了解，衡量建筑是否節(jié)能，主要考慮三個(gè)要素，即熱量的流失(熱量的交換)、熱量的對(duì)流以及熱量的傳導(dǎo)和輻射。熱傳導(dǎo)是由門(mén)窗使用的材料本身分子運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的熱量傳遞，通過(guò)材料本身的一個(gè)面?zhèn)鬟f到另一個(gè)面，導(dǎo)致熱量流失;輻射主要是以射線形式直接傳遞，導(dǎo)致熱量流失;對(duì)流是通過(guò)門(mén)窗的間隙造成熱冷空氣的循環(huán)流動(dòng)，通過(guò)氣體對(duì)流使得熱量交換，導(dǎo)致熱量流失。門(mén)窗的熱量流失主要通過(guò)以下方式：型材熱量傳導(dǎo)損失、通過(guò)玻璃的輻射熱量損失、通過(guò)門(mén)窗縫隙的空氣對(duì)流熱量損失。因此，提高建筑門(mén)窗節(jié)能效果可采取以下關(guān)鍵性技術(shù)措施。
1、選擇合適的朝向和窗墻面積比，減少太陽(yáng)輻射傳熱
根據(jù)太陽(yáng)高度角和方位角的變化規(guī)律，建筑的南向開(kāi)窗夏季可以減少太陽(yáng)輻射得熱，冬季可以增加太陽(yáng)輻射得熱，是最有利的建筑朝向。比如：我們所處的地方(蘇州)夏季的主導(dǎo)風(fēng)為東南風(fēng)，東南向建筑有利于自然通風(fēng)，而太陽(yáng)輻射得熱又不是很強(qiáng)，所以在蘇州，東南朝向是推薦朝向。
為了避免開(kāi)窗面積過(guò)大影響建筑能耗，在建筑節(jié)能的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)建筑物的開(kāi)窗作了要求，即窗墻面積比。其含義為：整棟建筑外墻面上的窗及陽(yáng)臺(tái)門(mén)的透明部分的總面積與整棟建筑的外墻面的總面積之比。這里窗的面積強(qiáng)調(diào)的是透明部分的面積，即具有采光功能部分窗的面積，假如開(kāi)窗的背面設(shè)有墻體或遮擋不應(yīng)計(jì)入窗面積。
通常窗戶的傳熱熱阻比墻體的傳熱熱阻要小得多，因此，建筑的冷、熱耗量隨窗墻面積比的增加而增加，相反，窗墻面積比設(shè)計(jì)越小，熱量損耗就越小，節(jié)能效果越佳。一般而言，不同朝向的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和日照率不同，窗戶所獲得的太陽(yáng)輻射熱也不相同，南、北朝向的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和日照率高，窗戶所獲得的太陽(yáng)輻射熱多。GB50176-1993《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定采暖居住建筑當(dāng)墻體按最小傳熱阻設(shè)計(jì)時(shí)，各朝向窗墻面積比為：北向不大于0.20;東、西向不大于0.25(單層窗)或0.30(雙層窗);南向不大于0.35.
2.選用適宜的窗型，減少熱量對(duì)流
門(mén)窗窗型是影響節(jié)能性能的第一要素。常用窗型一般為推拉窗、平開(kāi)窗，推拉窗的節(jié)能效果差，而平開(kāi)窗的節(jié)能效果優(yōu)越。推拉窗在窗框下滑軌來(lái)回滑動(dòng)，上部有較大的空間，下部有滑輪間的空隙，窗扇上下形成明顯的對(duì)流交換，熱冷空氣的對(duì)流形成較大的熱損失，此時(shí)，不論采用何種隔熱型材作窗框都達(dá)不到節(jié)能效果。
平開(kāi)窗的窗扇和窗框間一般有橡膠密封壓條，在窗扇關(guān)閉后，密封橡膠壓條壓得很緊，幾乎沒(méi)有空隙，很難形成對(duì)流，熱量流失主要是玻璃、窗扇和窗框型材本身的熱傳導(dǎo)、輻射散熱和窗扇與窗框接觸位置的空氣摻漏，以及窗框與墻體之間的空氣滲漏等。
通常，平開(kāi)窗保溫性能要高于推拉窗20%左右，因?yàn)榇皯舻睦滹L(fēng)滲透耗熱量在整窗耗熱量中占有一定比例(約10%～30%)，而平開(kāi)窗氣密性要高于推拉窗1～2個(gè)等級(jí)，所以，從節(jié)能角度考慮，應(yīng)盡量選用平開(kāi)窗。
3.合理選用中空玻璃，控制輻射熱量
在窗戶中，玻璃面積占窗戶面積的65%～75%，它主要是通過(guò)熱輻射使得能量的損耗，所以我們?cè)谶x擇建筑門(mén)窗玻璃時(shí)，就得合理的選擇玻璃，來(lái)控制通過(guò)門(mén)窗的輻射傳熱，從而保證整體建筑的節(jié)能效果。
玻璃節(jié)能以傳熱系數(shù)考核，傳熱系數(shù)越小，保溫性能越好，節(jié)能越高;傳熱系數(shù)越大，保溫性能越差，節(jié)能越低。各種不同的玻璃具有不同的傳熱性能，如表1所示：表1常見(jiàn)玻璃的傳熱系數(shù)(W/㎡.K)表1常見(jiàn)玻璃的傳熱系數(shù)(W/㎡.K)
從表1中可以看出，單片玻璃傳熱系數(shù)最高，不適合用于節(jié)能門(mén)窗，中空玻璃節(jié)能性能優(yōu)于單玻，Low-E中空玻璃節(jié)能性能最佳。
中空玻璃是指兩片或多片平板玻璃其周邊用間隔框分開(kāi)，并用密封膠密封，使玻璃層間形成有干燥氣體空間的產(chǎn)品。由于在兩片玻璃之間形成了一定的厚度并被限制了流動(dòng)的空氣或其他氣體層從而減少了玻璃的對(duì)流和傳導(dǎo)傳熱，因此，它具有較好的隔熱能力。
低輻射玻璃(又稱Low-E玻璃)具有良好的光譜選擇性，在大量通過(guò)可見(jiàn)光的基礎(chǔ)上，能阻擋相當(dāng)部分的紅外線進(jìn)入室內(nèi)，特別是遠(yuǎn)紅外線幾乎完全被其反射回去而不透過(guò)玻璃，既保持了光線高透過(guò)率，又在很大程度上減少室內(nèi)熱負(fù)荷，能夠阻斷熱量通過(guò)玻璃的傳輸，具有良好的節(jié)能的效果。
由LOW-E玻璃組合而成的中空產(chǎn)品，其阻熱性能可以比普通中空玻璃提高一到二倍以上，具有極佳的陽(yáng)光控制和熱控能力。在炎熱的夏季室外溫度高于室內(nèi)溫度，LOW-E中空玻璃可以防止室外熱量輻射到室內(nèi)，在寒冷的冬季由于室內(nèi)溫度比室外溫度高，LOW-E 中空玻璃可以防止室內(nèi)溫度向室外輻射，并防止溫度的擴(kuò)散損失。LOW-E中空玻璃良好的隔熱作用，使之成為節(jié)能門(mén)窗玻璃最為理想的選擇。
4選用合適的窗框材料，降低熱量傳導(dǎo)
窗用型材約占外窗洞口面積的15%～30%，是建筑外窗中能量流失的另一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，通過(guò)窗框的熱損失在窗戶的總熱損失中占有一定的比例，因此，窗用型材的選用也是至關(guān)重要的。窗框材料的導(dǎo)熱系數(shù)決定門(mén)窗不同的能耗，導(dǎo)熱系數(shù)越大，傳熱能力越強(qiáng)，能耗越大。我國(guó)常用的窗框材料有鋁合金、pvc塑料、鋼材、斷熱鋁合金等，表2列出了4種窗框材料的導(dǎo)熱系數(shù)。
由表可知，PVC塑料材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)最低，有利于隔熱，但其強(qiáng)度、耐久性、防火等都不及鋁合金材料，況從環(huán)保的角度考慮，塑料型材在鋸切時(shí)會(huì)放出毒煙霧，火災(zāi)時(shí)放出有毒氣體“二惡英”，屬于不環(huán)保產(chǎn)品，不推薦使用。鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)非常大，熱傳導(dǎo)很快，不利于節(jié)能。鋁合金型材對(duì)紫外線、可見(jiàn)光、紅外線有很好的反射能力，其表面的反射能力與表面狀態(tài)和顏色有關(guān)，對(duì)熱輻射的反射能力最高可達(dá)90%，這對(duì)于阻隔太陽(yáng)輻射熱是很有利的，但鋁合金的導(dǎo)熱性能很高，也不利于節(jié)能。
為避開(kāi)鋁合金自身的不足，開(kāi)發(fā)了斷熱鋁合金型材，斷熱鋁合金型材的原理是在鋁中間穿入隔熱條，將鋁型材斷開(kāi)形成斷橋，有效阻止熱量的傳導(dǎo)，它不僅保留了鋁型材的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也大大降低了鋁型材傳熱系數(shù)，節(jié)能效果比較好，是門(mén)窗節(jié)能的最佳選擇。
隔熱型材的生產(chǎn)方式主要有兩種，一種是采用隔熱條材料與鋁型材，通過(guò)機(jī)械開(kāi)齒、穿條、滾壓等工序形成 “隔熱橋”，稱為隔熱型材“穿條式”;另一種是把隔熱材料澆注入鋁合金型材的隔熱腔體內(nèi)，經(jīng)過(guò)固化，去除斷橋金屬等工序形成“隔熱橋”，稱為“澆注式”隔熱型材。隔熱型材的內(nèi)外兩面，可以是不同斷面的型材，也可以是不同表面處理方式的不同顏色型材。
但受地域，氣候的影響，避免因隔熱材料和鋁型材的線膨脹系數(shù)的差距很大，在熱脹冷縮時(shí)二者之間產(chǎn)生較大應(yīng)力和間隙;同時(shí)隔熱材料和鋁型材組合成一體，在門(mén)窗上，同樣和鋁材一樣受力。因此，要求隔熱材料還必須有與鋁合金型材相接近的抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度，膨脹系數(shù)和彈性模量，否則就會(huì)使隔熱橋遭到斷開(kāi)和破壞。
5提高門(mén)窗的密閉性，減少空氣對(duì)流傳熱
門(mén)窗的氣密性是指在門(mén)窗關(guān)閉狀態(tài)下，阻止空氣滲透的能力。門(mén)窗氣密性等級(jí)的高低，對(duì)熱量的損失影響極大，室外風(fēng)力變化會(huì)對(duì)室溫產(chǎn)生不利的影響，氣密性等級(jí)越高，則熱量損失就越少，對(duì)室溫的影響也越小。因此，提高門(mén)窗的密閉性，減少冷風(fēng)滲透，也是提高窗戶節(jié)能性的一種途徑。
居住建筑和公共建筑窗戶的氣密性，在GB50176-1993《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：在冬季室外平均風(fēng)速大于或等于3.0m/s的地區(qū)，對(duì)于1～6層建筑，不應(yīng)低于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑外窗空氣滲透性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》GB7107規(guī)定的Ⅲ級(jí)水平;對(duì)于7～30層建筑，不應(yīng)低于上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Ⅱ級(jí)水平;在冬季室外平均風(fēng)速小于3.0m/s的地區(qū)，對(duì)于1～6層建筑，不應(yīng)低于上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Ⅵ級(jí)水平;對(duì)于7～30層建筑，不應(yīng)低于上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Ⅲ級(jí)水平。
空氣滲透主要在窗框與窗扇之間，扇框與玻璃之間，窗框與墻體之間進(jìn)行。采用理想的密封條可以最大限度減少窗框與窗扇之間、窗框與玻璃之間的空氣滲透。密封條以材料分有橡膠條、塑料條或橡塑結(jié)合;以形狀分有條狀、刷狀、片狀;固定方法有粘貼、擠緊或釘接等。密封膠條必須具有足夠的拉伸強(qiáng)度、良好的彈性、良好的耐溫性和耐老化性，斷面結(jié)構(gòu)尺寸要與門(mén)窗型材匹配。
因?yàn)橘|(zhì)量不好的膠條耐老化性差，經(jīng)太陽(yáng)長(zhǎng)期暴曬，膠條老化后變硬，失去彈性，容易脫落，不僅密封性差，而且造成玻璃松動(dòng)產(chǎn)生安全隱患。洞口密封材料的質(zhì)量直接影響窗框與墻體之間的密封，既影響著房屋的保溫節(jié)能效果，也關(guān)系到墻體的防水性能，因此，也須正確選用洞口密封材料。
門(mén)窗框的四邊與墻體之間的空隙，通常使用聚氨酯發(fā)泡體進(jìn)行填充，此類材料不僅有填充作用，而且還有很好的密封保溫和隔熱性能，另外應(yīng)用較多的密封材料還有硅膠、三元乙丙膠條。當(dāng)窗戶的密封性能達(dá)不到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)拿芊獯胧?，例如在縫隙處設(shè)置橡皮、氈片等制成的密封條或密封膠，提高窗戶的氣密性。
6結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)，節(jié)能門(mén)窗越來(lái)越受到市場(chǎng)的青睞。近年來(lái)，我國(guó)在節(jié)能門(mén)窗的研究開(kāi)發(fā)和技術(shù)引進(jìn)方面做了大量工作，總體上說(shuō)門(mén)窗節(jié)能有較大提高，但與先進(jìn)國(guó)家相比，仍有較大差距，我們應(yīng)借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情進(jìn)行實(shí)際研究，提高門(mén)窗檔次，以滿足建筑節(jié)能發(fā)展的需要。
以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請(qǐng)及時(shí)溝通、指正。
