建筑節(jié)能門窗及技術研究現(xiàn)狀

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摘要：建筑節(jié)能標準越來越高，門窗節(jié)能為關鍵環(huán)節(jié)，為了提升建筑門窗的節(jié)能性，首先要對建筑節(jié)能門窗及技術的現(xiàn)狀進行研究。本文主要通過對門窗的結構設計、所使用的材料、遮陽系統(tǒng)技術及保溫密封性能等幾方面的現(xiàn)狀進行分析、探討，掌握結構設計、材料使用、技術應用的現(xiàn)狀及趨勢，為研發(fā)具有更好的節(jié)能效果、適用范圍更廣、更加經(jīng)濟的節(jié)能門窗提供參考。

關鍵詞：建筑節(jié)能；節(jié)能門窗；門窗材料；遮陽系統(tǒng)

正文：

建筑結構中門窗為比較特殊的環(huán)節(jié)，通過門窗使室內(nèi)外得以聯(lián)通，可以達到采光、通風采景的效果，又有遮陽、隔聲、防水的作用，才使建筑物適宜人類使用，為其賦予了生命的色彩，所以門窗在建筑中至關重要，有關數(shù)據(jù)表明通過門窗損失的能量約占建筑圍護部件總能耗的50%左右，比墻體、屋面、地面所占比重都多，因此，于建筑節(jié)能而言，門窗便成為提高節(jié)能標準的關鍵環(huán)節(jié)。

“十二五”規(guī)劃對建筑節(jié)能標準要求越來越高，同時也對節(jié)能門窗的設計和制造提出了新的要求。要想提高門窗的節(jié)能性能，就要從結構設計、材料選用和其它配套裝置設計著手研究。本文主要從門窗的結構設計、關鍵材料選用、遮陽技術及經(jīng)濟節(jié)能幾個方面了解建筑節(jié)能門窗及技術的研究現(xiàn)狀。

1 節(jié)能門窗結構設計

門窗結構的不同嚴重影響門窗的保溫隔熱性能。目前國內(nèi)廣泛使用的門窗結構為推拉窗、平開窗和固定窗。

推拉窗的優(yōu)點為不占用空間，工藝簡單，使用方便，但窗扇與窗框間不可避免的間隙導致室內(nèi)外冷熱空氣對流從而大大降低了門窗的隔熱性能。

近來，平行推拉上懸窗使用零件鏈接門窗扇與門窗框，并通過零件在設置的軌道內(nèi)滑動，使門窗扇在開啟時整體離開門窗框平面，閉合時整個門窗扇同時緊壓在框材上，大大提高了推拉窗的氣密性，達到了節(jié)能的目的。

平開窗與固定窗密閉性都良好，所以，造成熱損失的主要是通過玻璃及框架本體的熱傳導及輻射傳遞出去的。因而，對平開窗及固定窗的節(jié)能研究主要從型材選料的改進及研發(fā)新型節(jié)能材料入手（下文會詳細闡述）。也有一些學者從更細微的角度入手，如開窗方式采用遙控式來提高門窗的密閉性。

2 節(jié)能門窗關鍵材料

門窗整體節(jié)能效果由其各部分組成材料的性能決定，下面對目前窗框、玻璃材料現(xiàn)狀及發(fā)展進行分析。

2.1 窗框材料

木質(zhì)門窗、塑鋼門窗和鋁合金門窗為我國目前使用比較廣泛的窗框材料，以下就其材質(zhì)優(yōu)劣及現(xiàn)有技術對其改進方案進行簡述。

木質(zhì)門窗為我國傳統(tǒng)門窗使用材料，其保溫性能及牢固性都不如其它材料，成本卻很高，但其美觀性能比較強，且綠色環(huán)保，近年來，有些企業(yè)從歐洲引進最新的技術、裝備，使用集成木材制作門窗框扇。技術水平與國外同步，新型木質(zhì)牢固、導熱性低、生產(chǎn)工藝先進、美觀、環(huán)保，但由于其成本過高，在我國僅用于高端門窗?？蒲腥藛T繼續(xù)從樹木種類的選擇及加工工藝進行研究，以改進木質(zhì)門窗的質(zhì)地，節(jié)約生產(chǎn)成本。

塑鋼門窗比較堅固，但防火性差，燃燒后會放出有毒氣體，且材質(zhì)易老化，使用壽命短。針對這些問題科員人員進行了大量研究，對塑鋼本身性能的改進做了兩大突破，一是通過用馬來酸接枝順丁橡膠混合改性聚氯乙烯，同時加入硬脂酸鋅，使其改良斷裂強度比之前提升了50%。二是使用水滑石水滑石制備PVC 復合材料，提高了PVC 材料阻燃性能和抗紫外線性能，使其阻燃性能較改良前提升了50%。不僅對塑料本身性能進行了改進，并對塑鋼門窗型材的設計及選材提出新的要求，以減少建筑內(nèi)的能量損失。如對塑鋼型材增加厚度，在型材內(nèi)腔使用發(fā)泡材料填充來達到更好的保溫效果，更換襯材材料以降低門窗框的導熱性。

鋁合金門窗曾廣泛被業(yè)內(nèi)采用，但由于其保溫性能不及塑鋼門窗且導熱性好，這就增加了建筑內(nèi)部能量的流失，所以有段時間被塑鋼門窗取代。后來斷橋技術的推廣，在雙層鋁片之間加入塑料隔熱條，同時對鋁型材結構從新設計，不僅解決了鋁型材導熱性能好的問題，還起到了裝飾的作用，得到業(yè)界的歡迎，后來又對其進行改進，在隔熱條之間的空腔內(nèi)添加發(fā)泡材料增加保溫性能。之后又在此基礎上設計鋁木復合門窗，既進一步提高了其保溫性能又增加了視覺效果，達到了良好的裝飾作用。

2.2 玻璃材料

玻璃通過熱輻射及熱傳導造成建筑內(nèi)的熱量損失，且玻璃占窗戶80%左右的面積，所以，為保證窗戶的節(jié)能效果玻璃的選用則至關重要。

普通透明玻璃會透過90%以上的太陽輻射，且保溫性能較差，為了提高玻璃的節(jié)能性，研發(fā)人員經(jīng)過探究與實驗，將普通透明玻璃表面進行加工處理，使其輻射降低便衍生出了Low-E 玻璃。又將玻璃片與內(nèi)含干燥劑的鋁合金框架粘結，制成的中空玻璃，起到良好的隔聲隔熱性能。之后又將這兩種技術合二為一，并參入一些特殊元素，改進玻璃組合構造，使現(xiàn)在門窗使用的玻璃材料具有良好的隔聲、隔熱、保溫、環(huán)保、健康的性能。

3 節(jié)能門窗相關技術

對門窗的組成材料進行替換、改進自然能起到一定的節(jié)能效果，但為了更進一步節(jié)能則需要依托一些技術來配合。下面就節(jié)能門窗的遮陽技術及熱模擬技術進行簡述。

3.1節(jié)能門窗遮陽技術

炎熱的夏季，太陽輻射比較嚴重，建筑則需要起到很好的遮陽作用，此時節(jié)能門窗的遮陽效果則略顯不足，就需要依托遮陽系統(tǒng)來輔助，來達到更好的遮陽效果。

遮陽系統(tǒng)是一種必不可少的建筑措施。從設立位置分類，建筑遮陽可分為內(nèi)遮陽、外遮陽及中遮陽系統(tǒng)?？蒲腥藛T經(jīng)過不同的實驗、測試，研究出不同地區(qū)、不同位置朝向、不同建筑風格可采用的各種遮陽系統(tǒng)，以便于對璃遮陽和建筑外遮陽產(chǎn)品的選擇及搭配。通過采用不同的遮陽技術，與節(jié)能門窗相輔相成，加之后來研究對遮陽系統(tǒng)只能控制，遮陽系統(tǒng)不僅起到了節(jié)能的作用還可以調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，使其智能舒適。

3.2節(jié)能門窗熱模擬技術

如今計算機技術越來越發(fā)達，通過模擬不同氣候下室內(nèi)外環(huán)境及在該環(huán)境下對門窗的各項性能要求，來分析、研究門窗的節(jié)能性，可以大大降低研究成本，提高更新效率，縮短研發(fā)周期，很好的促進門窗節(jié)能方向的發(fā)展。

而模擬技術要面對的問題便是怎樣使模擬結果與實際情況更加貼切，這便需要結合更精準的算法并優(yōu)化、搜集設置更實際的參數(shù)、環(huán)境因素更加詳細來提高模擬技術的準確性。作為門窗設計有效的重要手段，計算機模擬技術將迎來更加嚴峻的考驗，這勢必會使其更加迅速的發(fā)展。

4 結論

“十二五”規(guī)劃深化了我國節(jié)能減排的戰(zhàn)略目標，建筑節(jié)能取得更大的進步，要依托于節(jié)能門窗的研發(fā)及推廣使用，隨著對節(jié)能門窗性能的深入研究，節(jié)能門窗的保溫性能在不斷提高，門窗結構在不斷優(yōu)化，綜合考慮環(huán)境因素，今后節(jié)能門窗不僅起到節(jié)能的效果更會使室內(nèi)環(huán)境智能化，使使用者更加舒適、健康，為人類創(chuàng)造更多的效益。

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