浅析建筑节能中外檐门窗隔热性能提高的必要性及相关措施

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摘要：在一般建筑中，门窗面积占建筑结构面积的30％，门窗能耗占建筑结构热损失的40％～50％，在建筑能耗中占相当大的比例，因而提高外檐门窗隔热节能性对整个建筑物节能，实现政府提倡的“三步节能”具有重要的意义。本文将对提高外檐门窗节能的相关措施进行深入讨论。

关键词：建筑节能、门窗节能、隔热性

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

2004年天津市建委正式公布天津市住宅三步节能设计标准。从2005年1月1日起实施。所谓“三步节能”，就是建筑供暖能耗节能强制性标准的第三阶段，即要求新设计的采暖居住建筑能耗水平在1980-1981年当地通用设计能耗水平的基础上节约65％，住宅能耗标准达到每平方米14.4瓦。对于居住者而言，居室保温效果的增强就意味着暖气、空调等能源消耗大大降低，将比传统住宅减少65％，由此可以节省一笔生活成本，例如电费、空调磨损等。采用分户计量方式或煤气采暖的用户还可以节省一大部分煤气费和供热费。

建筑节能的定义建筑节能包含两部分内容，一部分是加强围护结构的保温隔热能力，另一部分就是从供暖、供冷的热源、输送渠道及实现方式来节约能源。加强维护结构的保温隔热能力，须采用加厚外墙保温、中空双玻璃隔热窗、屋面保温等方式，来避免了住宅的外墙热损失、门窗热损失、屋顶热损失。

提高外檐门窗节能的相关措施

避免门窗热损失，一般采用中空双玻隔热窗。门窗的传热值一般是由三部分的值经过加权平均计算出来的，这三部分分别为：框体材料面积的传热值、玻璃边部的传热值及玻璃中央的传热值组成。三步节能要求窗的传热系数下降到2.7w/㎡·k，要提高窗的隔热节能特性，主要采取以下几方面措施：

隔热性能好的窗框材料

整个窗户中约１／４面积是窗框材料，高的隔热性能窗需要高隔热性能的窗框材料。具有隔热性能的窗框材料有： 塑钢、隔热断桥铝合金、、铝木复合、实木、铝塑复合、玻璃钢。前两种框体材料在市场上占有很大份额，塑钢在隔热、保温、隔音比断桥铝占优势，但是在抗风压性、外观色彩、使用寿命上不及断桥铝合金框体。铝木复合、纯木框体由于档次较高，一般用在别墅、高档公寓。铝塑复合、玻璃钢框体材料由于是近两年刚起步，技术工艺还不太成熟，专业加工厂家有限，所以市场份额不大。断桥隔热铝合金与玻璃钢强度大，可以制成窄的框、扇面积，这样可以使更多的太阳光通过，获得更多的能量。选用哪种材料做框体根据具体建筑风格、楼层高度等而确定。

中空玻璃

窗户中玻璃面积占窗户面积的58％～87％，由于普通玻璃的热阻值很小，单层玻璃是窗户保温节能薄弱的环节。国内外实践证明，使用中空玻璃是实现门窗节能的重要途径。

Ｌｏｗ－Ｅ镀膜中空玻璃提供超强的保温隔热性能，在降低日照升温的同时让阳光充分照入室内，透明度高，而且可以阻隔83%的有害紫外线照射。适用于朝北位置、透明度要求高的建筑。在南方地区，全年的气温较高，光照时间较长，宜采用镀膜玻璃。北方地区，考虑的多数是冬季采暖问题，对于控制阳光进入室内是不可取的，应该选择高透过率的原片玻璃作中空玻璃原片。而在需要控制噪音的地方，就需要采用３层或充气的中空玻璃，以达到使用的目的。另外，使用Ｌｏｗ－Ｅ镀膜玻璃虽然会损失一些太阳光，略微减少阳光热量获得，但是通过夜晚其优异的隔热性能，这些损失可以大大地得到补偿。而且使用Ｌｏｗ－Ｅ镀膜玻璃还可以减少紫外线的通过，可以减少室内物品褪色的可能。所以在北方地区，高档次的住宅还是应选用Ｌｏｗ－Ｅ镀膜玻璃。

中空玻璃间隔层冲入气体

中空玻璃内部充入气体可以提高隔热性能。充入气体的条件是具有化学稳定性和不反应的，氩气和氪气是普遍的选择。氩气很普通而且便宜的，在两层玻璃之间充入氩气能够做两件事情：1、可以减少热传导损失，因为氩气比空气具有低的传导率；2、减少对流损失，因为氩气比空气重，在玻璃层之间不流动。氪气的性能较氩气稍微好一些而且在小的间隔层内使用（约８ｍｍ），效果较好，但是氪气价格较贵。相对窄的间隔层需要的气体量少，而且多层窄的间隔层可以

减小压力破碎的可能。一般来讲，在白玻中空玻璃间隔层内充入足够比例（约９０％以上）的氩气，可以降低U值约５％，而在Ｌｏｗ－Ｅ中空玻璃内部充入惰性气体，可以降低１５％左右。

控制中空玻璃内部间隔层厚度

中空玻璃间隔层太小通过空气的热传导是很大的，如果空气间隔层太大，那么在室内侧暖玻璃表面的暖空气就会上升而室外侧冷玻璃表面的冷空气就会下降，形成对流，将室内的热量流失。能够达到最小对流损失的最好的中空玻璃间隔层厚度应该在12-16mm之间。通常使用特殊气体如氩气、氪气减少对流损失，这些气体分别适用于不同的间隔层厚度。

选用低传导中空玻璃间隔层

窗户玻璃周边的间隔条是一个弱的热链接。国内市场上，绝大多数中空玻璃间隔条使用的是传统的铝隔条，铝隔条虽然重量轻，但是导热系数大、热阻小，形成冷桥，使边部易出现结露现象。从能量效率观点出发，低传导间隔条是主要的改进方法。更重要的好处是可以提高门窗内表面底部的温度，以便更有效地减少结露。提高了隔热性能的暖边密封间隔条（如Ｓｗｉｇｇｌｅ暖边胶条）可以使玻璃内表面边部的温度较铝隔条提高5℃，更加有效的隔绝玻璃边部，这是很重要的改进。市场上出现很多不同的方法和材料，相应改进了性能。一般来说，将传统铝条更换成暖边Ｓｗｉｇｇｌｅ胶条做中空玻璃密封，可以提高近５％的隔热性能，而在充入氩气或者采用Ｌｏｗ－Ｅ的中空玻璃上通过改变密封方式，选用暖边密封的Ｓｗｉｇｇｌｅ系统，可以提高１５％－２０％的隔热性能，而且这些暖边密封间隔条也能够提高内部玻璃表面周边的温度并减少热应力，减少玻璃炸裂，在冬天可以减少８０％结露的可能。见表1、表2、表3

不同边部密封材料的热传导率数值表1

注：窗户尺寸：1200×600，此数据中空玻璃冲氩气

从上表1、2、3中可以看出使用暖边隔条技术对提高门窗的隔热保温性能效果是很显著的。三步节能要求K值在2.7 W/㎡·℃以下，要使用LOW-E玻璃，门窗成本加大很多，约增加100元/㎡。我们不妨使用暖边隔条技术，门窗成本仅加大10元/㎡。暖边隔条技术也存在缺点，如表面呈波浪状，不如铝隔条平整，且颜色单一。

提高中空玻璃密封性能

影响中空玻璃使用寿命的因素是密封剂的密封性能，密封剂的耐老化性能和干燥剂的吸附能力的大小，决定因素是密封剂的性能。因为不论干燥剂的吸附能力有多大，在中空玻璃的内部毕竟有量的限制，当中空玻璃内部的干燥剂完全吸附饱和后，再好的干燥剂也不能再对水蒸气吸附了，这时的中空玻璃也该失效了。只有当密封剂的密封性能好，水气渗透系数低时，进入中空玻璃内部的水蒸气的量才能很少，如果一直保持这个状态，仅用暖边隔条技术很少的干燥剂就能保证中空玻璃内部气体干燥，从而保证中空玻璃的效果。要保持密封剂长期不变，就必须要求密封剂有很好的耐老化性能。

根据使用目的不同，中空玻璃也应采用不同的形式；比如，在门窗的使用上，由于中空玻璃的四周边密封在窗框的内部，对于中空玻璃本身来讲，其边部不承受或很少承受风压载荷或其他载荷的作用，这时，对于中空玻璃周边的密封剂，仅要求具有良好的密封能就完全能够满足使用要求了，对这种形式的中空玻璃，首先考虑的应该是中空玻璃的隔热和隔音等性能的好坏以及产品使用寿命的长短；而对于幕墙（主要是隐框幕墙）使用的中空玻璃来说，为了保证幕墙整体的安全性能，中空玻璃必须使用结构胶粘接并用丁基胶双道密封，以保证中空玻璃的使用安全性能和寿命。对于胶条法中空玻璃来讲，使用在幕墙上，也需要双道密封，以保证中空玻璃的安全性能。

选用优质五金件

门窗的质量是由一系列完整的质量保证体系来决定的，制作门窗一定要重视每一个制作环节的系统工程，门窗的五金配件并不是一个配角的作用。好的五金件才才能保障门窗的抗风压性、气密性、水密性、隔音、隔热等物理性能和推拉、平开、上下悬及提拉机械性能。对门窗使用的灵活性、安全性、门窗的使用寿命也起很重要的作用。因此，我们应选用优质的五金配件，如德国诺托、丝吉利娅五金件。

提高门窗的安装水平 门窗安装水平的高低，不仅影响门窗的保温隔热性能，还影响到门窗以及采用的中空玻璃的使用寿命。在施工过程中必须至少有一名受过严格技术培训的安装工程师在现场指导门窗的安装施工，所有安装程序包括门窗组装尺寸匹配、窗框与洞口尺寸匹配、周边嵌逢密封形式等，都有严格的技术控制和要求，并很好地组织实施。因此我们应选择技术过硬、合格的安装施工技术队伍，确保门窗安装施工质量。

门窗的配置优选，施工安装队伍优选，还得考虑门窗的开启方式。门窗的能量会通过框扇、两个推拉扇之间损失一些。所以要提高门窗隔热保温性能措施，应选用固定窗、平开窗、上旋窗。

结论：加强门窗结构的保温隔热能力，采用加厚外墙保温、中空双玻璃隔热窗、屋面保温等方式，能有效避免住宅的外墙热损失、门窗热损失、屋顶热损失。选择好的门窗材料、选择好的门窗施工方式能最大限度的减小由于门窗造成的热能损耗，对于实现政府的三步节能具有重要的意义。