高性能建筑的門窗設(shè)計(jì)分析

【摘要】當(dāng)今社會(huì)可持續(xù)發(fā)展已成為目前的重要發(fā)展戰(zhàn)略，而在建筑工程中的可持續(xù)設(shè)計(jì)就是其中的一個(gè)重要的表現(xiàn)形式，可持續(xù)設(shè)計(jì)的最終目的是為了實(shí)現(xiàn)建筑的更好的利用資源并不斷減少對(duì)環(huán)境影響。而窗戶的選擇和設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能和環(huán)保的目標(biāo)上起著重要的作用。本文就高性能建筑門窗設(shè)計(jì)的問題著手，重點(diǎn)闡述了高性能建筑門窗設(shè)計(jì)的基本問題。

【關(guān)鍵詞】高性能門窗；門窗設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)

一、高性能建筑門窗相關(guān)內(nèi)容

（1）高性能建筑用窗的重要性。窗戶在建筑學(xué)上是指墻或屋頂上建造的洞口，它的主要作用是用來讓光線或者空氣進(jìn)入到室內(nèi)，調(diào)節(jié)室內(nèi)的亮度和環(huán)境，同時(shí)還能夠起到有效的隔音效果。高性能建筑用窗是基于可持續(xù)設(shè)計(jì)而存在的，它的具體應(yīng)用對(duì)于實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能和環(huán)保的目標(biāo)及對(duì)居住者的舒適性、滿意度和工作效率方面扮演著重要的角色。（2）高性能建筑用窗應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景。高性能建筑在當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展異常迅速，因?yàn)樗哂薪^對(duì)的生態(tài)優(yōu)勢(shì)，而這一方面的優(yōu)勢(shì)對(duì)于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要作用。高性能建筑使用的能夠都是清潔的，能夠有效地降低能源的消耗，而且采用的綠色建材能夠減低有效地降低污染，同時(shí)高性能建筑全壽命周期成本最低化，也使能源得到節(jié)約。而在高性能建筑中高性能用窗是最主要的表現(xiàn)形式之一，高性能建筑用窗的應(yīng)用也越來越普遍，并且在未來的發(fā)展中占據(jù)更重要的地位，以達(dá)到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。（3）最新門窗技術(shù)、系統(tǒng)和設(shè)計(jì)策略。一是最新門窗技術(shù)。最新的門窗技術(shù)要數(shù)節(jié)能窗的技術(shù)了，我們都知道在建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)中，主要包括四個(gè)方面，它們分別是門窗、墻體、屋面以及地面，而在這四者之中，窗戶的絕熱性能使最差的，所以對(duì)于室內(nèi)熱環(huán)境以及建筑節(jié)能的影響也是最大的。雖然木門窗的隔熱效果相對(duì)優(yōu)良，但是為了保護(hù)森林，目前已經(jīng)大幅度的減少木制門窗的使用，所以在原料的選擇上有最初的鋼窗發(fā)展為目前的塑料窗、鋁窗玻璃鋼窗以及復(fù)合材料窗，對(duì)于窗框采用密封條的方式，有效達(dá)到減少能耗以及舒適度提高的目的。而我國在這一方面上的實(shí)踐，相較于發(fā)達(dá)國家還是有一段差距的，主要還是應(yīng)用雙層玻璃塑料鋼窗或中空玻璃等新型節(jié)能窗。二是最新門窗系統(tǒng)。至于最新門窗系統(tǒng)，最前衛(wèi)、最主要的就是窗戶的自動(dòng)控制管理系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)中主要包括六個(gè)模塊，分別是雨水檢測(cè)單元、風(fēng)速檢測(cè)單元、溫度檢測(cè)單元、主控制單元、窗戶開啟控制單元以及電源模塊。整個(gè)系統(tǒng)六個(gè)模塊協(xié)調(diào)工作，能夠有效地完成在各種不同情況下窗戶能夠自動(dòng)的開啟和關(guān)閉，是系統(tǒng)通過從主機(jī)接收收編碼信號(hào)、執(zhí)行開啟窗戶的大小、檢測(cè)窗戶角度的位移、分析判斷偏轉(zhuǎn)角度方向以及最后的執(zhí)行如何補(bǔ)氣等，這樣的流程使窗戶的使用在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境上都得到了明顯的改善，充分發(fā)揮了其在通風(fēng)換氣以及降低濕度的效果，從而也使經(jīng)濟(jì)效益得到明顯的提高。三是最新門窗設(shè)計(jì)策略。上面我們提到過高性能的建筑門窗使用的最終目的就是實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約和環(huán)境的環(huán)保，所以高性能建筑門窗的設(shè)計(jì)策略的出發(fā)點(diǎn)就是節(jié)能和環(huán)保。從而這就需要從兩個(gè)方面進(jìn)行相關(guān)的舉措，一方面就是高性能建筑門窗的自身材料的問題，一方面就是在使用高性能建筑門窗是所應(yīng)用到的輔助節(jié)能和環(huán)保的技術(shù)措施。

二、高性能建筑門窗設(shè)計(jì)的基本問題

（1）建筑能耗、節(jié)能設(shè)計(jì)。建筑能耗。根據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)查顯示，在采暖住宅建筑中，門窗的傳熱熱損失加上空氣滲透熱損失，在傳熱熱損失中所占的比例高達(dá)50％左右，其中傳熱和空氣滲透大約各占一半，所以可以得到的結(jié)論就是門窗的保溫性和氣密性對(duì)于采暖能耗具有重大的影響。所以我國基于這種現(xiàn)狀對(duì)于不能適應(yīng)舒適和節(jié)能的要求的門窗已經(jīng)不再給予使用，這種門窗也逐漸被功能質(zhì)量、保溫性和氣密性普遍較好的門窗來代替。例如我國當(dāng)前各種類型保溫節(jié)能門窗大量的涌現(xiàn)，就是響應(yīng)了這一現(xiàn)象的趨勢(shì)需要，同時(shí)從具體的實(shí)踐中我們還了解到塑鋼門窗、單框雙玻彩板鋼窗以及鋁合金窗在保溫性、氣密性以及其他的功能質(zhì)量方面都相對(duì)較好。而且再有了這樣的物質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，還相應(yīng)的實(shí)行了一系列的提高建筑門窗保溫隔熱性能的措施。我們要了解門窗在使用的過程中的能源消耗的具體途徑，這其中包括因?yàn)殚_啟密封處是室外的空氣進(jìn)入而導(dǎo)致的能量的損失；還包括室內(nèi)和室外溫度不同，然后再通過窗框的熱傳導(dǎo)帶來的能量的損失；最后一種能量的損失是由于采光玻璃的輻射以及傳到引起的，所以這就跟進(jìn)一步的證明了提高建筑門窗的保溫性能和降低空氣滲透性能，是節(jié)約采暖能耗、改善室內(nèi)熱環(huán)境的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而為了降低建筑門窗的能源消耗電量，同時(shí)能夠有效地提升建筑門窗的保溫隔熱性能，在通常情況下，我們采取以下三方面的措施：就是在用作窗框的原材料的正確選擇，一般情況下窗框采用擁有低導(dǎo)熱系數(shù)的材料，而這種材料多數(shù)為新型復(fù)合類的材料，例如我們經(jīng)常會(huì)見到的PVC塑料型材、玻璃鋼型材以及一些比較高檔的鋁木復(fù)合材料等。這些材料的應(yīng)用相較于金屬類的窗框，對(duì)于窗框的熱傳導(dǎo)而帶來的能量損失的程度大大的降低，是針對(duì)上面我們提到的第二種能源消耗途徑提出的具體措施。而針對(duì)于第一種途徑能源的大量消耗問題，我們采取的措施設(shè)計(jì)合理的密封結(jié)構(gòu)，在這基礎(chǔ)上還需要選擇性能比較好的用來密封的膠條進(jìn)行相關(guān)的輔助應(yīng)用。最后一種措施就是通過增加玻璃的層數(shù)和玻璃之間的距離，使空氣的氣層厚度盡可能的增加，然后再采用鍍膜玻璃等相關(guān)措施，有效提高玻璃材料的熱阻值，這樣再高溫或者寒冷的天氣，室內(nèi)外溫差相對(duì)較大的情況下就能夠防止結(jié)露和結(jié)霜的現(xiàn)象的發(fā)生，給雙層玻璃材料中間一個(gè)具有一定厚度并且相對(duì)穩(wěn)定的干燥的空氣層，從而也有效地減少了能量、能源的消耗，以上面的兩種措施相比較，這種通過增加玻璃的層數(shù)和玻璃之間的距離減少能耗的方式受到越來越廣泛的采用。二是節(jié)能設(shè)計(jì)。所謂節(jié)能窗就是指能夠?qū)?dǎo)熱、對(duì)流以及輻射三種方式進(jìn)行最有效的阻隔的窗子。而為了更有效的減少熱量的損失，其實(shí)保證節(jié)約能源，合理的選擇窗的結(jié)構(gòu)則是至關(guān)重要的，而我國在建筑工程結(jié)構(gòu)中用到的窗型主要有推位窗、固定窗以及平開窗三種。推拉窗主要構(gòu)造在窗框上具有相應(yīng)的上下兩個(gè)軌道，利用窗扇左右滑動(dòng)完成開啟和關(guān)閉，但是這種窗子因?yàn)榛夐g有空隙的存在，很容易形成對(duì)流，就算加裝密封條，但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，窗的上下空隙也會(huì)逐漸加大，能量就會(huì)隨時(shí)嚴(yán)重；平開窗就是傳統(tǒng)的外開或者內(nèi)開的窗子形式，這種形式密封性在窗扇關(guān)閉之后就會(huì)相當(dāng)好，所以這種窗子的節(jié)能效果要比推拉窗效果明顯，是真正的節(jié)能窗；從結(jié)構(gòu)上來說，這種窗型的節(jié)能效果是最理性的窗型。窗的節(jié)能措施主要包括兩個(gè)方面，一方面是合理確定窗墻比，另一方面是減少傳熱量，主要的方式控制失熱和控制得熱，在失熱的控制中具體的措施主要包括設(shè)置空氣間層、在間層中填充導(dǎo)熱性能較低的氣體以及改善玻璃的熱工性能等。（2）門窗的可持續(xù)以及的生命周期設(shè)計(jì)。當(dāng)今世界許多能源的消耗問題和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻，所以人們也越來越多的關(guān)注高性能、可持續(xù)以及綠色的設(shè)計(jì)上，尤其是在人們的居住環(huán)境上，所以建筑工程中高性能的門窗的可持續(xù)設(shè)計(jì)以及門窗的全生命周期設(shè)計(jì)也越來越受到重視。

總之，在建筑工程以及人們居住環(huán)境不斷發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，高性能的建筑越來越受到人們、社會(huì)甚至整個(gè)國家和世界的重視，高性能門窗的使用在建筑能耗和節(jié)能方面起到舉足輕重的作用，為我國的可持續(xù)發(fā)展提供重要的支撐，為了使其能夠發(fā)揮最有力的作用，我們還需要根據(jù)文中的具體措施加以正確的實(shí)施，從而造就整個(gè)社會(huì)乃至整個(gè)世界都能夠達(dá)到可持續(xù)的發(fā)展。

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