建筑門窗設(shè)計對節(jié)能效果的影響探析

袁天皎

摘要：我們提倡節(jié)能減排和低碳生活。我國工業(yè)建筑門窗節(jié)能工程應(yīng)積極通過優(yōu)良的設(shè)計、優(yōu)良的施工和科學(xué)的管理，以達(dá)到節(jié)能的目的。在工業(yè)建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)（門窗、外墻、屋頂?shù)龋┲?，門窗的熱工性能最薄弱，是建筑物能量損失的最主要部分，同時也是影響室內(nèi)熱環(huán)境、加劇建筑能耗的重要因素。建筑物的熱能損失，大約70%通過門窗（其中傳熱損失為1/3，冷風(fēng)穿透1/3），只有大約30%通過外墻、屋頂和其他部分。因此，門窗節(jié)能是改善建筑熱環(huán)境、降低建筑能耗的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：建筑門窗設(shè)計；節(jié)能技術(shù)；作用

1影響門窗節(jié)能效果的主要因素

節(jié)能門窗最關(guān)鍵的是門窗結(jié)構(gòu)。由傳熱學(xué)原理可知，熱量的交換可分為導(dǎo)熱、對流及輻射三種方式，因此，門窗的散熱損失同樣也是由玻璃和窗框、窗扇型材的熱輻射和熱傳導(dǎo)所形成。無論什么結(jié)構(gòu)形式的門窗，如能對上述三種熱交換進(jìn)行最有效的阻斷，即有效地減少熱損失，才能稱為節(jié)能門窗。

2 建筑門窗的設(shè)計對節(jié)能效果影響分析

2.1 門窗開啟方式的節(jié)能設(shè)計

（1）推拉窗的設(shè)計形式

推拉窗是由兩個窗扇在窗框上、下滑軌中利用窗扇左右移動，完成開啟和關(guān)閉。其開窗面積為窗框的一半。由于在兩個窗扇上面及窗扇下面左右滑軌間有空隙的存在，很容易形成對流的有利條件。即便是加裝密封條，由于使用的時間延長，使密封條表面主體磨損，窗的上下空隙也會逐漸加大，其能量損失相對嚴(yán)重。此外，如果在具體安裝過程中使用低質(zhì)量的配件，會更加影響節(jié)能效果。

（2）固定窗的設(shè)計形式

所謂固定窗，顧名思義就是已經(jīng)固定好的，不能再進(jìn)行任何改變，這種形式的門窗設(shè)計形式有很好的氣密性和水密性，而作為一種節(jié)能窗口也有自己的弱點(diǎn)，即室內(nèi)室外的空氣交換效果會受到嚴(yán)重制約。

（3）平開窗的節(jié)能設(shè)計形式

平開窗是我國工業(yè)建筑中使用較為廣泛的一種窗型，分內(nèi)平開、外平開兩種。由于平開窗的窗扇和窗框之間有良好的密封壓條，窗扇關(guān)閉后會把密封條壓得很緊，因而從結(jié)構(gòu)上講，平開窗的節(jié)能效果要比推拉窗效果明顯。

2.2 門窗玻璃的節(jié)能設(shè)計

（1）Low-E玻璃的節(jié)能理念

Low-E玻璃又稱低輻射玻璃，是在玻璃表面鍍上多層金屬或其它化合物組成的膜系產(chǎn)品。其鍍膜層具有對可見光高透過及對中遠(yuǎn)紅外線高反射的特性。高反射薄膜和密封膠性能的優(yōu)劣直接決定Low-E玻璃的節(jié)能性能。

（2）中空玻璃的節(jié)能理念

中空玻璃是一種良好的隔熱、隔聲、美觀適用的新型建筑材料。使用高強(qiáng)度高氣密性復(fù)合粘結(jié)劑，將玻璃片與內(nèi)含干燥劑的鋁合金框架粘結(jié)而制成的中空玻璃，具有高效隔聲隔熱性能。

（3）Low-E中空玻璃的節(jié)能理念

為達(dá)到更好的保溫隔熱效果，將兩種技術(shù)復(fù)合使用，采用Low-E玻璃制作中空玻璃，并在玻璃間充氬氣或氦氣，可進(jìn)一步提高玻璃的節(jié)能性能。

2.3 門窗框型材的節(jié)能設(shè)計

（1）塑鋼門窗

塑鋼門窗是以聚氯乙烯（PVC）樹脂為主要原料，加上一定比例的穩(wěn)定劑、著色劑、填充劑、紫外線吸收劑等，經(jīng)擠壓出成型材，同時為增強(qiáng)型材的剛性，需在型材空腔內(nèi)填加鋼襯。塑鋼門窗防火性能略差，燃燒時會有毒氣排放，在防火要求條件比較高的情況下，不適合使用。并且塑鋼門窗容易老化、變色、龜裂，影響使用壽命。

針對塑鋼門窗的不足，用馬來酸接枝順丁橡膠共混改性聚氯乙烯，并加入硬脂酸鋅，改性后的PVC復(fù)合型材斷裂強(qiáng)度比順丁橡膠/聚氯乙烯復(fù)合型材提高了50%。使用水滑石/錫酸鋅改性的PVC材料，可提高PVC材料阻燃抑性能煙近50%。除了改進(jìn)塑料本身使用性能外，為進(jìn)一步提高塑鋼門窗保溫性能，對塑鋼門窗型材設(shè)計可采用兩種方式：一是通過增大型材厚度、壁厚及增加腔數(shù)來分隔空氣層；二是采用發(fā)泡材料填充型材空腔，從而減少空氣對流，以提高門窗保溫性能。

（2）木門窗

我國傳統(tǒng)門窗幾乎都是采用木材作為原料。隨著塑料門窗和鋁合金門窗的興起，保溫性能和力學(xué)性能都不好的木質(zhì)門窗逐步被市場淘汰，但近十幾年，使用集成木材制作的門窗框扇進(jìn)入市場。集成材木質(zhì)門窗力學(xué)強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、制作工藝先進(jìn)，并且木材環(huán)保、可再生，可應(yīng)用于高檔門窗和特殊工藝的工業(yè)廠房。

集成材木質(zhì)門窗需將木材進(jìn)行切割、干燥除菌、膠合等預(yù)處理，制作集成木材后才能作為原材料用于門窗生產(chǎn)。用硫酸鋁和水玻璃溶液處理速生材杉木木材，處理后木材尺寸穩(wěn)定性顯著提高，抗收縮系數(shù)可達(dá)34.21，穩(wěn)定系數(shù)達(dá)80%以上。用杉木、楊樹、巨桉等種不同人工林木材的膠合性后力學(xué)性能都有很大提高。

（3）鋁合金門窗

鋁合金門窗于20世紀(jì)70年代進(jìn)入我國，80年代后得到迅速發(fā)展。到90年代中期，隨著人們節(jié)能意識提高，保溫性能良好的塑鋼門窗發(fā)展迅速，鋁合金門窗的發(fā)展受到一定阻礙。斷橋技術(shù)原理是利用塑料隔熱條，將室內(nèi)外兩層鋁合金既隔開又緊密連接成一個整體，構(gòu)成一種新的隔熱型的鋁型材，解決了鋁合金傳導(dǎo)散熱快的問題。在設(shè)計生產(chǎn)中，增大塑料隔熱條寬度，并且在隔熱條之間空腔填充發(fā)泡材料，可以進(jìn)一步提升斷橋鋁合金門窗節(jié)能性能。

2.4 門窗節(jié)能措施設(shè)計

（1）設(shè)計適當(dāng)?shù)拇皦Ρ?/p>

適當(dāng)?shù)拇皦Ρ仁歉鶕?jù)具體的建筑結(jié)構(gòu)來確定門窗與建筑墻體的比例。通常，窗的傳熱系數(shù)大于具有相同朝向和面積的外墻傳熱系數(shù)。因此，窗墻的比例越大，能量損失的比例越大。

（2）設(shè)計合適的門窗朝向

建筑物外窗戶的方位也會影響其節(jié)能效果?？茖W(xué)設(shè)計門窗朝向，避免讓門窗處在主導(dǎo)風(fēng)向的方向，以避免冷風(fēng)灌入。一般來說，太陽輻射的強(qiáng)度在南北方向是更高的，它接受的輻射越多，所以考慮到這一點(diǎn)，建筑北向的窗墻為30%，東西方向的窗墻一般情況下為35%，南向的窗墻比宜為45%。北方寒冷地區(qū)宜在門窗處設(shè)計門斗，從而建立緩沖空間以降低冷風(fēng)深入。

（3）門窗與墻體的密封處理

一般情況下，在門窗之間的邊界和建筑墻壁之間的縫隙處，放置一些泡沫塑料密封件，或新型的具有良好密封性能的材料密封，也能收獲良好的節(jié)能效果。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，綠色節(jié)能技術(shù)逐漸滲透到各個行業(yè)，建筑門窗也有了一定的發(fā)展。為了達(dá)到保溫隔熱和低能耗的效果，各類節(jié)能門窗應(yīng)運(yùn)而生。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張琳.建筑節(jié)能新標(biāo)準(zhǔn)新要求與節(jié)能達(dá)標(biāo)規(guī)劃[J]。建筑科技。2012.

（作者單位：中海油石化工程有限公司）