淺談建筑節(jié)能門窗的設(shè)計與應(yīng)用

王瑞云

摘要：21世紀全球資源日益緊張，環(huán)境問題日益嚴重，節(jié)能降耗、保護環(huán)境勢在必行，其中建筑能耗占據(jù)我國能源消耗很大的比例，因此在節(jié)能降耗的號召下，建筑節(jié)能備受關(guān)注。文章所提到的節(jié)能門窗設(shè)計及方法措施適用于我國冬冷夏熱地區(qū)的居住建筑，希望對我國冬冷夏熱地區(qū)外門窗節(jié)能設(shè)計提供參考價值。

關(guān)鍵詞：建筑；節(jié)能門窗；設(shè)計；應(yīng)用

中圖分類號：TU201.5文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-3024（2016）09-04-02

前言

目前隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑節(jié)能環(huán)保問題也日益受到廣泛的關(guān)注，在這樣的形勢之下，節(jié)能建筑的理念應(yīng)運而生。其中節(jié)能門窗的應(yīng)用是實現(xiàn)綠色建筑節(jié)能環(huán)保的一項重要措施。因此，綠色建筑中節(jié)能門窗的設(shè)計與應(yīng)用就顯得十分重要。

1.節(jié)能門窗設(shè)計原則

建筑結(jié)構(gòu)門窗進行傳熱主要通過熱傳導(dǎo)、對流以及輻射三種方式進行。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)外出現(xiàn)溫差時，便會有熱量傳遞。所以在進行節(jié)能門窗設(shè)計時，就一定要重視熱量的傳遞問題，降低熱量損失，不斷提高建筑門窗的隔熱性。因此必須考慮降低熱量損失的方法，可以考慮增加門窗的傳熱阻、減少空氣對流等方式進行降低熱量損失。一般可以從門窗的傳熱系數(shù)、氣密性、滲透性以及遮陽系數(shù)四方面進行考慮。

在進行門窗節(jié)能設(shè)計時，主要遵循的設(shè)計原則有：（1）進行外部門窗設(shè)計應(yīng)用時，要在充分考慮建筑結(jié)構(gòu)采光、圍護及通風(fēng)的情況下進行，不能以犧牲屋內(nèi)環(huán)境的舒適度來達到節(jié)能設(shè)計。f2）在進行門窗設(shè)計應(yīng)用時，不僅要考慮門窗滿足相應(yīng)的節(jié)能要求和功能，還要考慮門窗的工程成本，并考慮門窗的生產(chǎn)制作情況以及安裝的可實行性。（3）在進行門窗設(shè)計應(yīng)用時，要保證屋內(nèi)的空氣環(huán)境質(zhì)量。（4）在進行門窗設(shè)計應(yīng)用時，不能對居住的環(huán)境、城市環(huán)境以及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

2.節(jié)能門窗的設(shè)計

對節(jié)能門窗的設(shè)計要從多方位全面考慮，既要優(yōu)化門窗材料、加強門窗氣密性措施及遮陽措施達到建筑節(jié)能的目標(biāo)，又要注重門窗本身持久耐用、綠色環(huán)保、通風(fēng)隔音、美觀大氣、綜合成本等性能。

2.1節(jié)能門窗材料設(shè)計

門窗框、扇材料，門窗玻璃材料，門窗密封材料是門窗節(jié)能材料設(shè)計的主要內(nèi)容。門窗框、扇材料：選擇傳熱阻高的門窗框、扇材料可以有效減少室內(nèi)外熱量的傳遞。材料的導(dǎo)熱系數(shù)越低，傳熱阻越高，因此要選擇導(dǎo)熱系數(shù)低的門窗框材。當(dāng)前我國的門窗框架多采用木質(zhì)、塑鋼、鋁合金材料制成，木質(zhì)門窗及塑鋼門窗的隔熱保溫效果比一般鋁合金門窗要好得多，但是當(dāng)鋁合金材料經(jīng)過斷熱處理后，經(jīng)過噴漆工藝，再經(jīng)過與隔熱條復(fù)合就可以得到更高性能的型材，保溫性能大大提高，這種復(fù)合材料已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

門窗玻璃材料：玻璃占據(jù)了門窗的大部分面積，門窗的綜合導(dǎo)熱系數(shù)在很大程度上取決于玻璃的結(jié)構(gòu)和物理性能。玻璃材料的透光系數(shù)、太陽直射透射率以及傳熱系數(shù)指標(biāo)對建筑物室內(nèi)溫度及環(huán)境影響很大，因此對玻璃結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及高性能

建筑建材裝飾玻璃材料的研究是節(jié)能門窗設(shè)計的重要方面。中空玻璃是目前最常用的，中空玻璃增加了空氣隔離層，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)很低，增加了中空玻璃的傳熱阻。此外在雙層玻璃之間的空隙加入導(dǎo)熱系數(shù)更小的惰性氣體例如氬氣或者氦氣，可以進一步增加玻璃的阻熱性能。智能玻璃隨著建筑節(jié)能的研究得到了新的發(fā)展，例如電致變色玻璃、光致變色玻璃、多功能鍍膜玻璃。

門窗密封材料：使用密封材料加強門窗框扇問的密封性是減少室內(nèi)外熱傳遞的有效方法。目前我國主要采用密封膠及密封條這兩種密封材料，需要根據(jù)門窗的材料選擇適當(dāng)?shù)拿芊獠牧稀?/p>

2.2節(jié)能門窗氣密性設(shè)計

門窗與墻體之間，玻璃與門窗框架之間，開啟扇與門窗框架之間都存在縫隙，這些縫隙加強了室內(nèi)外熱量的傳遞，增加了建筑物的能量損耗。為加強門窗的氣密性，在門窗設(shè)計時：（1）要提高門窗型材規(guī)格尺寸的準確度、穩(wěn)定性以及門窗組裝的精確度，增加開啟縫隙部

位的搭接量，減少開啟縫的寬度以達到減少空氣滲透的目的；（2）恰當(dāng)采用密封條或者密封膠等密封材料，增強門窗的氣密性；（3）加大對新型密封材料以及密封方式的研究與嘗試，同時注重引進國外先進的密封材料與技術(shù)，例如對于框與扇和扇與玻璃之間的間隙處理，采用三道密封等多種先進密封技術(shù)。

2.3節(jié)能門窗遮陽設(shè)計

遮陽設(shè)計同樣是節(jié)能門窗設(shè)計的重要內(nèi)容。對于冬冷夏熱的地區(qū)，遮陽設(shè)計要全面考慮。在炎熱的夏季，太陽輻射強烈，透過窗戶直射進入建筑物內(nèi)部的太陽光大大增加了室內(nèi)的熱量，造成室內(nèi)溫度升高，增加了建筑空調(diào)能耗。因此為建筑物的窗戶設(shè)置一些遮擋物，阻擋陽光直射，不但可以降低建筑物的空調(diào)系統(tǒng)的能耗，還可以改善建筑室內(nèi)空間的舒適度，是夏季隔熱非常有效的方法。但是太陽能本身也是一種能源，在寒冷的冬季有效利用太陽能，可以節(jié)省采暖能耗，因此遮陽設(shè)計還必須考慮冬季對太陽能的利用問題。根據(jù)不同的地區(qū)對夏天遮陽與冬天受陽的不同要求，在建筑設(shè)計中盡可能做到如下五點：（1）寒冷與夏熱冬冷地區(qū)多采用活動遮陽方式；（2）南方炎熱地區(qū)多采用固定遮陽方式；（3）加強內(nèi)外遮陽相結(jié)合；（4）遮陽應(yīng)在建筑設(shè)計中整體考慮：（5）采取投入少、節(jié)能明顯的遮陽措施，實現(xiàn)遮陽設(shè)計的優(yōu)化處理。

3.新型節(jié)能門窗的應(yīng)用

高科技材料的研發(fā)是新型門窗誕生的有力支撐，新型節(jié)能門窗不僅具備良好的節(jié)能、隔熱、保溫、防震、隔音性能，而且美觀大氣，能滿足人們對現(xiàn)代建筑特色的需求。

3.1玻璃鋼門窗

玻璃鋼門窗是以玻璃纖維及其制品為增強材料，以不飽和聚酯樹脂為基體材料，通過拉擠工藝生產(chǎn)出空腹異型材，然后通過切割等工藝制成門窗框，再配上毛條、橡膠條及五金件制成成品門窗。玻璃鋼節(jié)能門窗是一種新型的綠色節(jié)能環(huán)保建筑門窗，它綜合了以往傳統(tǒng)門窗例如木結(jié)構(gòu)門窗、鋼結(jié)構(gòu)門窗、鋁結(jié)構(gòu)門窗及塑鋼（PVC+鋼襯）門窗所具有的優(yōu)良性能，具備時尚美觀、防腐耐用、保溫節(jié)能、密封隔音隔熱等優(yōu)點。同時玻璃鋼門窗還具有自身獨特性能：輕質(zhì)高強、密封性能佳、節(jié)能保溫、尺寸穩(wěn)定性好、耐侯性。此外，玻璃鋼門窗可供選擇的顏色豐富多彩，可以制成形式各樣的彩鋼，且經(jīng)久耐用、不易褪色，給建筑物外觀增添活力與美感，制造成本適中，深受中高端消費者青睞。

3.2斷橋鋁門窗

斷橋鋁門窗是在傳統(tǒng)的鋁合金門窗和塑料門窗的基礎(chǔ)上利用結(jié)構(gòu)原理制作出來的一種新型門窗。斷橋鋁復(fù)合材料制作的主要工藝是利用高隔熱材料（尼龍隔熱條，隔熱性高于鋁型材1250倍），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。利用此種工藝加工出來的型材制作門窗，其隔熱性可以與塑鋼窗達到同等水平。斷橋鋁門窗繼承了塑料型材導(dǎo)熱率等的特性，擺脫了鋁合金門窗傳導(dǎo)散熱快、保溫隔熱能力低的弊端，同時又保留了鋁合金的優(yōu)良性能：易擠壓成型、易加工、抗腐蝕、美觀堅固、經(jīng)久耐用、重量輕等，實現(xiàn)了鋁合金和塑料的各自優(yōu)點相結(jié)合。此外，斷橋鋁門窗采用了一些新的結(jié)構(gòu)配合形式，成功克服鋁合金推拉窗密封不嚴的缺點。此種型材是一種創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu)設(shè)計，即兩面采用鋁材，中間用尼龍隔熱條做斷熱處理，以此獲得塑料和鋁合金兩種材料各自的優(yōu)良性能。此外，“65系列”的斷橋鋁型材可實現(xiàn)門窗的三道密封結(jié)構(gòu)，合理分離水汽腔，有效實現(xiàn)氣水等壓平衡，大幅度增加門窗的水密性和氣密性。

3.3鍍膜玻璃節(jié)能門窗

鍍膜玻璃節(jié)能門窗主要通過在玻璃表面鍍上多層金屬或其他化合物組成的膜來達到建筑物節(jié)能的目的，分為熱反射玻璃、低輻射玻璃、導(dǎo)電膜玻璃等。目前，市場上普遍采用低輻射玻璃（又稱LOW-E玻璃）作為節(jié)能門窗的主要材料，其由5層薄膜構(gòu)成，主要特點是極低的輻射率和對中遠紅外線的高反射性，表現(xiàn)在隔熱性和保溫性兩方面。研究表明，玻璃熱傳遞的主要途徑是通過玻璃內(nèi)表面的輻射為主，采用低輻射膜后可將內(nèi)表面的輻射率由0.84降低到0.15以下，大大降低了由室內(nèi)向室外的熱傳遞能量，同時也有效地隔絕了夏季熱傳遞造成的室內(nèi)溫度升高而帶來的能源浪費。低輻射玻璃既保溫又隔熱，起到了良好的低碳環(huán)保效果。

4.結(jié)語

綜上所述，只有將節(jié)能理念應(yīng)用到門窗設(shè)計中，積極開發(fā)新型門窗節(jié)能材料，合理應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，設(shè)計出符合綠色建筑理念的節(jié)能門窗，并將其合理的應(yīng)用到建筑物的建設(shè)過程中，才能夠顯著地降低建筑物的能耗，實現(xiàn)節(jié)約資源、綠色環(huán)保的目的。