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节能建 筑中怎样提高门窗的保温隔热性能

  传统建筑中,通过窗 的传热量占建筑总能耗20%以上;节能建筑中,墙体采 用保温材料热阻增大以后,窗的热 损失占建筑总能耗的比例更大。导致门 窗能量损失的原因是门窗与周围环境进行的热交换,其过程包括:通过玻 璃进入建筑的太阳辐射的热量;通过玻璃的传热损失;通过窗 格与窗框的热损失;窗洞口 热桥造成的热损失;缝隙冷 风渗透造成的热损失。 

  据了解,影响门 窗热量损耗大小的因素很多,主要有以下几方面:门窗的传热系数。门窗的 传热系数是指在单位时间内通过单位面积的传热量。传热系数越大,则在冬 季通过门窗的热量损失就越大。门窗的 传热系数又与门窗的材料、类型有关。门窗的气密性。门窗的 气密性是指在门窗关闭状态下,阻止空气渗透的能力。门窗气 密性等级的高低,对热量 的损失影响极大,室外风 力变化会对室温产生不利的影响,气密性等级越高,则热量损失就越少,对室温的影响也越小。窗墙比系数与朝向。窗墙比 例是指外窗的面积与外墙面积之比。通常门 窗的传热热阻比墙体的传热热阻要小得多,因此,建筑的冷、热耗量 随窗墙面积比的增加而增加。作为建 筑节能的一项措施,要求在 满足采光通风的条件下确定适宜的窗墙比。一般而言,不同朝 向的太阳辐射强度和日照率不同,窗户所 获得的太阳辐射热也不相同。门窗节 能途径主要是保温隔热。其措施包括:提高门窗的保温性能;提高门窗的隔热性能,提高门窗的气密性。

  选择节能窗型。窗型是 影响节能性能的第一要素。推拉窗的节能效果差,而平开 窗和固定窗的节能效果优越。推拉窗 在窗框下滑轨来回滑动,上部有较大的空间,下部有滑轮间的空隙,窗扇上 下形成明显的对流交换,热冷空 气的对流形成较大的热损失,此时,不论采 用何种隔热型材作窗框都达不到节能效果。平开窗 的窗扇和窗框间一般有橡胶密封压条,在窗扇关闭后,密封橡 胶压条压得很紧,几乎没有空隙,很难形成对流,热量流失主要是玻璃、窗扇和 窗框型材本身的热传导、辐射散 热和窗扇与窗框接触位置的空气掺漏,以及窗 框与墙体之间的空气渗漏等。固定窗 由于窗框嵌在墙体内,玻璃直 接安装在窗框上,玻璃和 窗框已采用胶条或者密封胶密封,空气很 难通过密封胶形成对流,很难造成热损失。在固定窗上,玻璃和 窗框热传导为主要热损失的来源,如果在 玻璃上采取有效措施,就可以 大大提高节能效果。因此,从结构上讲,固定窗 是最节能的窗型。

  设计合 理的窗扇比和朝向。一般来说,窗户的 传热系数大于同朝向、同面积 的外墙传热系数,因此,采暖耗 能热量随着窗墙比例的增加而增加。在采光 和通风允许的条件下,控制窗 墙比例比设置保温窗帘和窗板更加有效,即窗墙 面积比设计越小,热量损耗就越小,节能效果越佳。热量损 耗还与外窗的朝向有关,南、北朝向 的太阳辐射强度和日照率高,窗户所 获得的太阳辐射热多。在《民用建 筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》中,虽对窗 墙面积比和朝向做了有选择性的规定,但还应 结合各地的具体情况进行适当调整。有专家提出:考虑到 起居室在北向时的采光需要,南、北向的 窗墙面积比可取0.3;考虑到 目前一些塔式住宅的情况,东、西向的 窗墙面积比可取0.35;考虑到 南向出现落地窗、凸窗的机会较多,南向的 窗墙面积比可取0.45。这样虽 然增大了南向外窗的面积,但可充 分利用太阳能的辐射热降低采暖能耗,实现既 有宽敞明亮的视野又不浪费能源的目的。

  使用节能材料。由于新型材料的发展,组成窗的主材(框料、玻璃、密封件、五金附 件以及遮阳设施等)技术进步很快,使用节 能材料是门窗节能的有效途径。

  框料:窗用型 材约占外窗洞口面积的15%~30%,是建筑 外窗中能量流失的另一个薄弱环节,因此,窗用型 材的选用也是至关重要的。目前节 能窗的框架类型很多,如断热铝材、断热钢材、塑料型材、玻璃钢材及复合材料(铝塑、铝木等)。其中,断热铝 材节能效果比较好,使用比较广,它不仅 保留了铝型材的优点,同时也 大大降低了铝型材传热系数。断热铝 材是在铝合金型材断面中使用热桥(冷桥)技术使型材分为内、外两部。目前有两种工艺:一种是 注胶式断热技术(即浇注切桥技术),这种技 术既可以生产对称型断热型材,也可以 生产非对称型材。由于利 用浇注式处理流体填补成型空间原理,其成品精度非常高。另一种 是断热条嵌入技术,即采用由聚酞胺66和25%%玻璃纤维(PA66GF25)合成断热条,与铝合 金型材在外力挤压下嵌合组成断热铝型材。这种型材不仅强度高(接近铝合金),而且它的机械性能好、隔热效果佳。由于隔 热条的加入使型材形成多种断面形式,有良好的强度。另外隔 热条中的玻璃纤维排列有序,能够长 时间承受高拉应力和高剪切应力,隔热条 的线形膨胀系数接近铝,有非常好的加工性能;同时内、外型材 可以由不同颜色和表面处理方式的型材组成,增强了装饰效果;并且可抗多种酸、碱化学物质的腐蚀。

  玻璃:在窗户中,玻璃面 积占窗户面积的65%~75%。普通玻 璃的热阻值很小,而且对 远红外热辐射几乎完全吸收,单层普 通玻璃是无法达到保温节能效果的。门窗玻璃种类较多。不同种类的玻璃,其透光率、遮阳系数、传热系 数是大不相同的。导热性和遮阳性,有着双重性。对于冬天,我们希 望太阳辐射得到热量,使室内温度升高。但夏天 又希望减少太阳辐射,避免进入室内。

  因此,对于不同地区,应选择 相应传热系数和遮阳系数的玻璃。为了降 低导热性和提高遮阳性,目前,门窗玻 璃常用的处理方法有:

  玻璃镀膜。用物理 或化学镀膜工艺,改变玻 璃表面的热反射特性,将太阳 辐射直接反射回去,从而提 高玻璃的遮阳隔热性能。镀膜玻 璃又分为热反射玻璃(又称阳光控制玻璃)和低辐射玻璃(又称Low-E玻璃),热反射 玻璃可通过配置膜层的结构和厚度,在较大 范围改变遮阳性能。由于对红外线高反射、不吸热的材料镀膜,Low-E玻璃可 反射太阳能波段的热辐射,从而有 效地控制了玻璃的遮阳性能,同时也 明显降低了玻璃的传热系数。

  玻璃着色。在制造 过程中加入色剂,着色玻 璃的遮阳性和隔热性能优于透明玻璃。通过吸 收部分阳光的直接透过,从而减 少太阳辐射热进入室内;但由于 吸收热量使自身温度升高,增加了温差传热,降低了保温效果。

  中空玻璃。中空玻 璃是以两片或多片玻璃,采用间 隔条来控制中空玻璃的内外两片的间距。双玻璃 周边用密封胶翻结密封,使玻璃 层间形成干燥气体,具有隔音、隔热、防结露 和降低能耗的作用。

  密封材料:洞口密封材料的质量,既影响 着房屋的保温节能效果,也关系 到墙体的防水性能,应正确 选用洞口密封材料。目前塑 钢门窗框的四边与墙体之间的空隙,通常使 用聚氨酯发泡体进行填充。此类材 料不仅有填充作用,而且还 有很好的密封保温和隔热性能。

  另外应 用较多的密封材料还有硅胶、三元乙丙胶条。其他部 分的密封用密封条,密封条 分为毛条和胶条。密封胶 条用于玻璃和扇及框之间的密封,在塑钢 门窗中起着水密、气密及 节能的重要作用。密封胶 条必须具有足够的拉伸强度、良好的弹性、良好的 耐温性和耐老化性,断面结 构尺寸要与塑钢门窗型材匹配。质量不 好的胶条耐老化性差,经太阳长期暴晒,胶条老化后变硬,失去弹性,容易脱落,不仅密封性差,而且造 成玻璃松动产生安全隐患。密封毛 条主要用于框和扇之间的密封,毛条的 安装部位一般在门窗扇上,框扇的 四周围或密封桥(挡风块)上,增强框 与扇之间的密封,毛条规 格是影响推拉门窗的气密性能的重要因素,也是影 响门窗开关力的重要因素。毛条规 格过大或竖毛过高,不但装配困难,而且使 门窗移动阻力增大,尤其是 开启时的初阻力和关闭时的最后就位阻力较大;规格过 小或竖毛条高度不够,易脱出槽外,使门窗 的密封性能大大降低。毛条需经过硅化处理,质量合 格的毛条外观平直,底板和竖毛光滑,无弯曲,底板上没有麻点。胶条、毛条都起着密封、隔音、防尘、防冻、保暖的作用。其质量 的好坏直接影响门窗的气密性和长期使用的节能效果。


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