關(guān)于提升溫州地區(qū)建筑外窗節(jié)能效果的材料選型研究

苗家齊 曹育恒 周鳴

摘 要 文章以溫州市為例，對其在溫州市政府大力推進(jìn)建筑節(jié)能的背景下，對如何提升溫州地區(qū)建筑外窗節(jié)能效果的材料選型進(jìn)行了研究，通過分析比對認(rèn)為窗框選擇斷熱橋鋁合金窗框，玻璃采用Low-E中空玻璃更適合在溫州地區(qū)進(jìn)行節(jié)能推廣。

關(guān)鍵詞 外窗;節(jié)能;窗框;玻璃

目前溫州各類建筑的數(shù)量正在快速遞增中，隨著快速發(fā)展的同時也衍生出一些問題。建筑的使用能耗巨大，已經(jīng)達(dá)到了全市能耗的30%，如何降低能耗是當(dāng)下的熱點。溫州市人民政府在《關(guān)于推進(jìn)我市建筑節(jié)能與墻體材料革新工作的若干意見》（溫政發(fā)[2006]49號 二○○六年四月二十九日）中制訂了“到2010年，縣級以上城市新建商品住宅和公共建筑全面實施節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)，基本完成對高耗能的既有公共建筑的改造任務(wù)?！币_(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，任務(wù)還相當(dāng)艱巨。在建筑的各個組合部分中建筑外窗的絕熱性能是最差的，它產(chǎn)生的能耗約占建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)能耗的40%～50%。外窗也是建筑物保溫最薄弱的部位[1]。冬季保溫引起的能耗需求也占據(jù)很大比重，因此處理好建筑外窗的能耗就可以更高效的提升建筑的節(jié)能效果。

1溫州的氣候特點

溫州處于夏熱冬冷地區(qū)的南端[3]，即屬于海洋性氣候同時又屬于ⅢA子氣候分區(qū)，與同樣位于夏熱冬冷地區(qū)的其他城市的氣候條件有著差異性，也與同屬于此子氣候分區(qū)的其他城市有著明顯的區(qū)別，所以不能直接套用其他地區(qū)的外窗材料以及技術(shù)。溫州屬亞熱帶海洋季風(fēng)潤濕性氣候區(qū)，根據(jù)近十年的氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計，年平均氣溫18.6～19.5攝氏度，最冷月1月份平均氣溫6.9～9.8攝氏度，冬季日最低氣溫<0℃平均日數(shù)8天。溫暖舒適期（10～28℃）每年有9個月，出現(xiàn)時數(shù)總計6500小時，約占全年總時數(shù)的74%。年平均相對濕度72%～80%。溫州季風(fēng)顯著，春夏之間季風(fēng)交替頻繁，多臺風(fēng)。溫州晝夜溫差大，夏季白天外窗考慮隔熱，晚上可考慮自然通風(fēng)降溫，冬季外窗白天利用日照增溫，晚上考慮保溫防結(jié)露。因此應(yīng)根據(jù)溫州獨特的氣候特點選擇合適的材料。而目前基于溫州氣候特點的節(jié)能外窗技術(shù)研究卻非常少，嚴(yán)重制約了溫州建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。

2溫州建筑外窗的窗框選型

溫州屬于ⅢA子氣候分區(qū)，夏季炎熱冬季無嚴(yán)寒，全年降水充沛，氣候溫暖濕潤，伴有季節(jié)性季風(fēng)[4]。所以在窗框選型中應(yīng)偏向考慮夏季隔熱，冬季保溫可以達(dá)到減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)中窗框熱傳遞效率的效果;同時因全年溫差較大，平時氣候溫暖潮濕，所以在窗框材質(zhì)上應(yīng)考慮到對溫度中高溫到較低溫以及高濕度的耐受性;溫州地震強(qiáng)度等級較低，但夏季時季風(fēng)現(xiàn)象明顯所以應(yīng)考慮強(qiáng)風(fēng)對窗框結(jié)構(gòu)的影響。以下是市面上常見的幾種窗框材料：

2.1 PVC塑料窗框

塑料窗框的特點為導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫性能中等，造價低生產(chǎn)成本低。但是它會造成一些污染，而且其強(qiáng)度和剛度相對而言較差，很容易損壞。尤其溫州經(jīng)常會有臺風(fēng)天氣，面臨大風(fēng)的情況下塑料的強(qiáng)度較差，不利于在溫州地區(qū)推廣使用。

2.2 玻璃鋼窗框

玻璃鋼主要特點為耐腐蝕、抗老化、阻燃、保溫、長期光照不變形等特點。但是材質(zhì)自身相對粗糙，裝飾效果差，最關(guān)鍵的問題是玻璃鋼的結(jié)合處理。首先外表面涂層容易脫落，其次玻璃窗框的連接部件也不夠牢靠，在溫州這樣的多雨季節(jié)很難長時間維持好的效果。

2.3 木窗框

木窗框優(yōu)點有重量輕、強(qiáng)度較高，保溫隔熱性能好，易加工，生產(chǎn)能耗低，可自然降解，對環(huán)境污染很小。不足是容易濕漲、干縮，易于開裂、腐爛，需要經(jīng)常油漆維護(hù)，使用壽命短。尤其在溫州這樣雨水量大的城市，如果采用木結(jié)構(gòu)窗框會加劇材料的腐爛，使用壽命將會更短。

2.4 斷熱鋁合金窗框

斷熱鋁合金窗框具有強(qiáng)度高、重量輕、剛度較大、抗風(fēng)壓性能好、耐大氣腐蝕性強(qiáng)、密封性好、使用壽命長、采光面積大、裝飾效果好（可廣泛應(yīng)用于社會市場）的優(yōu)點。普通窗框?qū)嵯禂?shù)大，保溫性能差。可以結(jié)合多種熱橋阻斷技術(shù)來提高鋁合金窗框的保溫隔熱性能如穿入尼龍條法，經(jīng)過斷熱處理后，窗框的保溫性能可提高 30%～50%。

經(jīng)過對比斷熱鋁合金窗框具有壽命長、強(qiáng)度大、剛度較大、抗風(fēng)壓性能好、耐大氣腐蝕性強(qiáng)、密封性好、使用壽命長、采光面積大、裝飾效果好、保溫效果好的特點，針對溫州地區(qū)的氣候特點更適合在溫州地區(qū)進(jìn)行推廣。

3溫州建筑外窗的玻璃選型

在溫州地區(qū)進(jìn)行玻璃選型需要考慮以下幾點：①結(jié)合溫州地區(qū)的氣候特點，夏季考慮隔熱、冬季考慮保溫是玻璃選型中的重點。②從滿足居民生活舒適度的角度出發(fā)，外窗還要具有好的隔音降噪的效果，因為溫州也屬于車流量較大的城市。③玻璃裝飾效果好足夠清晰簡潔，有利于塑造好的城市形象。目前市面上主要的節(jié)能玻璃技術(shù)有中空玻璃、真空玻璃、吸熱玻璃、LOW-E中空玻璃。

3.1 普通吸熱玻璃

吸熱玻璃也稱作有色玻璃[5]。其中藍(lán)色和綠色玻璃在就具有好的隔熱效果，但是他的可見光透過性較差，而且整體的外觀不利于推廣，現(xiàn)代大眾的裝飾需求也更加看重成品的效果，在外觀上吸熱玻璃還是不盡如人意。

3.2 普通中空玻璃

中空玻璃的特性是具有好的隔熱效果和隔音效果，它主要阻隔了熱傳導(dǎo)和對流傳熱，加上中間的封閉空間，使得玻璃內(nèi)外的空氣無法對流，所以中空玻璃隔音效果還是不錯的。結(jié)合溫州的天氣情況，中空玻璃還有一個優(yōu)點就是不會產(chǎn)生結(jié)露，對比單片玻璃是一個主要優(yōu)勢。同樣外觀裝飾效果也是不錯的，無雜色更加簡潔大方。比較適合在溫州進(jìn)行推廣。

3.3 普通真空玻璃

真空玻璃與中空玻璃相似，主要區(qū)別是中間夾層的氣體幾乎很少，整體形成一個封閉的真空空間，所以中空玻璃具有的保溫性能、抗結(jié)露性能它都具備，而且在效果上還要優(yōu)于中空玻璃。但是真空玻璃目前主要用作各種學(xué)科的前沿技術(shù)研發(fā)，作為在溫州地區(qū)進(jìn)行推廣還是具有難度。因為其制作工藝相對復(fù)雜，造價同樣比較高，所以暫時不做考慮。

3.4 Low-E中空玻璃

Low-E玻璃又稱為低輻射玻璃[6]，它可以有效降低因為輻射而產(chǎn)生的室內(nèi)熱量向室外傳遞，所以在節(jié)能上同樣具備不錯的效果。它同樣具有優(yōu)異的光學(xué)性能，對于太陽光的透射比可以達(dá)到80%，但是它的反射率低。所以在實際外觀效果上，使用上更加清晰明亮也不會造成光污染。同時還具備好的隔音效果，對于在城鎮(zhèn)車流量大的環(huán)境背景下，最適合在溫州進(jìn)行推廣，使用后節(jié)能效果以及生活舒適度都會大大提升。

綜上所述，根據(jù)溫州地區(qū)的氣候特點，我認(rèn)為建筑外窗需要具備以下特點：①夏季有好的隔熱效果;②冬季有好的保溫效果;③可以抵擋季節(jié)強(qiáng)風(fēng)帶來的影響;④溫州雨水量大，外窗需要具備好的抗腐蝕性;⑤城市車流量大需要具備好的隔音效果;⑥外觀裝飾效果好，能夠建立好的城市形象。經(jīng)過分析比較我認(rèn)為采用LOW-E中空玻璃和斷熱鋁合金窗框組合的方式能夠取得不錯的節(jié)能效果，滿足以上的所有需求更適合在溫州地區(qū)進(jìn)行推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 付祥昭.夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002：73.

[2] 姜波，劉長濱.建筑節(jié)能信息的收集與應(yīng)用制度研究[J].建筑學(xué)報，2008，（9）：96-98.

[3] 侯余波，付祥釗.夏熱冬冷地區(qū)窗墻比對建筑能耗的影響[J].建筑技術(shù)，2001，32（10）：661-662.

[4] 王璇.對夏熱冬冷地區(qū)外窗節(jié)能問題的探討[J].長沙大學(xué)學(xué)報，2004，18（2）：53-56.

[5] 徐興雨.納米透明隔熱涂料的研制及其綜合節(jié)能評估[D].北京：中國石油大學(xué)（北京），2017.

[6] BRE.EcoHomes 2006 Pre Assessment Estimator[S].Building Research Establishment Ltd：Garston，2006.