双层玻璃窗是已建建筑的一种节能改造方法

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摘要：双层玻璃窗， 城市噪音，新建筑节能减噪，老建筑节能改造。

引言：十几年前，笔者卧室外窗面对城市交通干道，为了减少过往车辆的噪音，在普通铝合金推拉外窗的内墙侧，再加了一层90系列普通铝合金推拉窗，隔音效果非常好。改装的双层玻璃窗能隔声波，同样也可以减少空调机的能耗。最近笔者做过简单的测试，单层窗与双层窗对比，当太阳西晒正对窗户时，空调机节电0.16度/小时，节能效果显著。把节能作成为一项基本国策的今天，如何利用双层窗，改善已建建筑的节能和隔音环境，把隔音与节能共同考虑，做到一举两得。

一、已建建筑物的节能改造

新建筑节能的建筑设计方法很多，已建建筑物节能改造主要是在设备系统的改造，在本文建筑设计改造方面的一些探讨。

中国经济迅速发展，全国城乡到处大量新建筑，特别近几年，全国每年竣工的房屋面积大约20亿，其中公共建筑2～4亿。据统计已建成建筑面积大约420亿（其中城市建筑面积大约140）。至2004年，我国城乡建筑中只有3.2亿的居住建筑可算作节能建筑，其余99%以上已建建筑属于高耗能建筑。中国房屋建筑划分为民用建筑和工业建筑。民用建筑又划分为居住建筑和公共建筑。公共建筑则包含办公建筑（包括写字楼、政府部门办公楼等），商业建筑（如商场、金融建筑）、旅游建筑（如旅馆饭店、娱乐场所），科教文卫建筑（包括文化、教育、科研、医疗、卫生、体育建筑等），通信建筑（如邮电、通讯、广播建筑）以及交通建筑（如机场、车站建筑等）。

深圳经济特区建筑节能条例：

第二十六条 既有建筑物节能改造应当以公共建筑为改造重点，实施强制性改造与市场引导相结合。

第二十八条 既有建筑未达到现行建筑节能强制性标准和技术规范的，在进行围护结构和用能改造时，促进建筑节能改造规范化。

炎热的夏天，空调制冷负荷成为社会关注的焦点。夏天电网的电力负荷往往达到全年的负荷峰值。如果能通过窗户进入的太阳辐射热量减少，就会大大削减社会用电的高峰负荷。控制太阳辐射热进入窗户的做法大体分为两种，一种是使用玻璃窗隔热，另一种是加设遮阳措施。

玻璃窗隔热方法可以采用两种：隔热玻璃和特种构造玻璃窗。

隔热玻璃种类很多，价格不菲，多用于新设计的建筑物。

特种构造的玻璃窗最常见的普通双层三层玻璃窗。

双层窗在寒冷地区用得很多，常用来做保温窗，窗口有两层窗扇，而每一扇仅有一层玻璃。增加窗扇的层数是是提高窗户保温能力，因为两层窗之间所形成的空气层，加大了窗的热阻。据测定，双层玻璃的空气间层厚度以2~3为最好，当厚度小于1时，传热系数迅速变大，当大于3时，占地太大，而传热能力并不能减少很多。

人们主要利用增设窗户的静止空气夹层方法，来降低窗户的传热系数，也就是使用二层或者三层玻璃窗。这种方法有利于窗户的保温隔热，但是加层窗也增加了窗户的重量与造价，还降低了太阳光的透过率。

被动式太阳能房的采暖方式方法中，就有设置保温装置的南向双层玻璃窗。

双层窗在夏热冬暖地区多用于隔音，交通干线两侧的居民，利用多层窗减少噪音的影响。

双层窗不但能防寒隔音，也能隔热节能。普通双层窗中间有一层空气层，对于隔热和隔音起关键作用。

二、节能分析

在自然界中，只要存在温差，就会有传热，而且热能是由温度较高的部位传至温度较低的部位，其方式有辐射、对流和导热三种。

夏热冬暖地区的各种节能措施，用于控制太阳辐射热量进入对于建筑物。白天通过窗户进入室内的热量绝大部分源于太阳辐射，这是使夏天空调负荷增加或者室内过热的根本原因。炎热地区窗户节能的主要关键在于窗户隔热，在于尽量减少通过窗户进入的热量，则是主要矛盾所在。

西安建筑科技大学一栋住宅楼的结构冬季各部分耗热分布统计

外墙 26.6 %

屋面4.6 %

外窗 34.4%

外门6.4%

楼梯间内隔墙 8.7%

地面 2.8%

空气渗透耗热量16.7%

外窗、外门、地面、门窗缝隙引起的空气渗透量，占总耗热量的60.1%。以上数据是寒冷地区采暖房间耗热量的测算。反过来也对夏热冬暖地区的空调制冷房间的耗能量计算，有极大的参考意义。

建筑物的西晒房间，顶层房间过热，是一个普遍存在影响居民生活舒适性的问题，而太阳辐射热进入则是主要矛盾所在：现在已有越来越多的家庭安装空调，不仅在南方，我国北方住宅中空调也日益普及，而空调运行费用很高。大多数公共建筑的空调制冷费用更高，而制冷负荷最大的部分，也是通过结构进入的太阳辐射热量。

通常，单位面积外窗引起的空调制冷负荷是外墙的5~20倍。夏天通过窗户的日射得热大约占制冷机最大负荷的20%~30%。因此窗户隔热和遮阳是空调建筑节能设计的最有效的方法之一。

1、减少窗面积，空调房间的外窗面积不宜过大，普通窗墙比应保持在规定范围内。

2、为了提高窗户的隔热性能，通常采用吸热玻璃，镀膜玻璃，设置密封条，装设隔热窗帘，采用双层玻璃窗，减少日射得热，降低空调负荷。有报道，5厚的吸热玻璃可以吸收30%~40%的太阳辐射热，镀膜玻璃和贴膜玻璃可以分别反射30%和70%的太阳辐射热，其隔热节能效是很可观。

3、窗户遮阳是炎热地区的一种有效的防晒措施，在空调建筑中合理地设计遮阳，可以减少日晒得热的50%~80%。

4、设置空气夹层

玻璃是热的良导体，其导热系数为0.90W/（m・K）,单层玻璃的然阻很小，为了增加热阻，有效的方法就是再加一层玻璃，在玻璃之间有空气隔开。空气的保温性能比玻璃好得多，而且空气层还是长波辐射交换的热阻。但当空气层太簿哦，即在5~8以下时，夹层厚度越低，其传热系数就越大。适当地增加空气层厚度，就能增加热阻。但夹层的厚度加大至12以上时，就起不了多少作用。

5、窗户材料的选择

同样的窗框窗洞面积比为20~30%的窗户传热系数：K [W/（・K）]

铝合金单层窗： 6.4

铝合金双层窗： 3.0

塑钢单层窗： 4.7

塑钢双层窗： 2.3

6、玻璃颜色的选择

玻璃窗的玻璃颜色，普通玻璃透光率为0.89，遮阳系数0.99。绿着玻璃透光率为0.73，遮阳系数0.65。颜色玻璃的遮阳系数Sc低于透明玻璃，它通过吸收太阳能而减弱其进入室内，其夏季隔热性能比单片透明玻璃提高了30%。

着色玻璃主要有色，蓝色、茶色、灰色几种。色使用最普遍，价格与普通玻璃相差不大。

夏热冬暖地区住宅使用的外窗以推拉窗为主，无论是铝窗还是塑窗，均以单层普通玻璃窗（5~6）为主。镀膜、双层和中空玻璃在住宅上很少使用。

三、阻隔噪音

城市噪音污染是伴随城市发展而来的四大公害（水污染，空气污染，垃圾污染，噪音污染）。汽车增加，高架桥增加，快速干线增加，城市噪音的危害日益严重，对城市噪音污染进行防治，改善生活环境的条件，保障人体健康，促进经济和社会和谐发展的一项重要任务。

噪音是影响人体舒适的另一个因素。噪音对人们生活产生干扰，影响正常工作和休息，令人烦躁不安。生活在城市中心，交通干线两侧的居民，深受日夜不停的噪音干扰之苦，噪音已成为现代生活的一大公害。

窗户是簿壁轻质构件，隔音能力较差，特别是单层玻璃窗，加上密封不严，隔音效果问题相对突出。目前我国一般5厚的单玻塑料窗隔音量为21~24db, 而5+12A+5中空单框双玻塑料窗隔音量为24~29db. 塑料窗、铝合金窗在厚度相同、构造与密封情况相近的情况下，隔音量相近。

隔音窗要有足够厚的玻璃，层数也应在两层以上，同时两层玻璃不宜平行，以免引起共振。双层玻璃的厚度应不同，可以避免隔音窗的吻合效应。其次是保证玻璃与窗框，窗框与墙壁之间要密封。两层玻璃之间的窗框上，应布置窗帘杆，悬挂厚质窗帘布，可以增加隔音量。

根据测定：3玻璃，32空气间层，3玻璃，用粘结剂密封。隔音量为20～30(db)。

四、现有窗的改造

玻璃窗对于室内人体的热舒适性关系很大。玻璃窗状况如何，对室内的热环境、声环境和光环境都有很大的影响。

玻璃窗是建筑保温隔热相对薄弱的部位，通过玻璃窗使得室内得热或失热，可提高或降低室内的温度：东西晒，特别是西晒窗户，夏天，没有适当遮阳的情况下，太阳辐射热量大量进入室内，西晒房间热气腾腾。冬季，尤其是在寒冷地区、单薄的玻璃窗会使室内冷风习习，寒气逼人。

视觉舒适通过窗户进入室内的光线应该保证人体的视力健康，使人感到舒适愉悦，精神振奋，工作效率提高。其中室内获得的紫外线还有杀菌消毒、增进人体健康的作用。

新设计建筑节能窗，玻璃的热工性能上选择，中空玻璃，吸热玻璃，隔热玻璃，镀膜玻璃，隔热性能很好。缺点是价格太贵，每平米方面为300~500元。隔音效果差。

新设计建筑物利用双层普通窗作为节能措施，比其它单层节能窗多了一个隔音优点。

对噪音进行控制也是保护和改善生活环境，保障人体健康，促进经济发展，社会和谐的一项重要任务。

铝合金双层窗的传热为4.7，双层塑钢窗的传热为3。比普通玻璃窗的传热6，节能一半。隔音性能减少5~20db.

已建建筑节能改造，关键耗能最大是普通玻璃窗，拆掉旧窗改新窗是费用昂贵，工程量太大，使得已建建筑物的节能改造迟迟不能开展。

双层窗节能法，利用了原有的玻璃窗，再加一层普通的铝合金窗或塑钢窗，工程量小，施工方法简单，费用在每平米150~200元内，加在内侧不影响建筑物外观，同时还可以减少噪音。