门窗节能设计

陈庚星

陈庚星广东世纪达装饰工程有限公司，528251

摘要：门窗作为重要的建筑物外围护结构之一，起着遮风挡雨、隔热隔音、采光通风等方面的功能，对人们的工作和生活环境有着重要的作用。因此，提高其隔热和节能性能是铝合金门窗今后重点要解决的技术问题，也是铝门窗行业的发展方向。为了达到节约能源的效果，必须从热力学观点去考虑，热力学观点中热量的流失热量的（交换）分为热量的对流、热量传导和热量辐射。

关键词：门窗，节能，建筑设计

《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005（2005年4月4日发布、2005年7月1日实施，GB50189-93同时废止）适用于新建、改建和扩建公共建筑节能设计。门窗作为重要的建筑物外围护结构之一，起着遮风挡雨、隔热隔音、采光通风等方面的功能，对人们的工作和生活环境有着重要的作用。因此，提高其隔热和节能性能是铝合金门窗今后重点要解决的技术问题，也是铝门窗行业的发展方向。如何真正认识节能窗，怎样达到节能效果，要达到节能窗的效果应具备什么条件，想就这些问题谈一下自己的看法。

为了达到节约能源的效果，必须从热力学观点去考虑，热力学观点中热量的流失热量的（交换）分为热量的对流、热量传导和热量辐射。这3种方式符合一切热量的交换，当然也适用于建筑门窗及幕墙。对流是在门窗空隙间热冷气流的循环流动，导致气体产生对流带动热量的交换，热空气及冷空气间的对流，产生热量流失。热传导则通过物体本身的一个面把热量传导至另一个相对的面，热传导是由分子运动而进行的热量的传递。辐射传热是能量以射线即红外线直接传递。不论什么材料制成的窗，如能对上述3种热交换最有效的阻断，才能称为最好的节能窗。

要从三个主要方面考虑如何达到减少热量（或冷气）的流失，才能真正起到节能的作用。

第一，首先要从窗的结构设计考虑。

我们常在建筑中使用的窗型，一般为推拉窗、平开窗。由于结构不同对节能起着最为重要的作用。

推拉窗是两个窗扇在窗框上下滑轨中，利用窗扇左右滑动开启和关闭，开窗面积为窗框的一半。在窗体内侧虽有毛条加以密封，但在两个窗扇上面空隙和窗扇下面左右两滑轮间仍有空隙。如在冬天热气从窗扇上面空隙外流，冷气从窗扇下面空隙流入，夏天则反之。不论是铝和金或朔钢材料制成的推拉窗其节能性能都不理想。推拉窗不论用什么玻璃，什么窗框，其热能对流的损失远远超过窗框和扇框型的热传导和辐射损失，也远远超过玻璃对室内热量热辐射和热传导损失，所以说推拉窗的窗型结构就决定了它不是真正理想的节能窗。

平开窗分内外平开窗，是我国传统使用的一种窗型，正规的铝合金金平开窗其窗扇和窗扇间，窗扇和窗扇框一般正常的均应用良好的橡胶做密封压条。在窗扇关闭后，密封橡胶压条压得很紧，密封性能很好，很少有空隙，良好的密封条既便有空隙也是微乎其微的，很难形成对流，这种窗型的热量流失主要是玻璃和窗框窗扇型材的热传导和辐射，如果能很好地解决上述玻璃和型材的热传导，平开窗的节能性能会得到有利的保证。从结构上讲平开窗要比推拉窗的节能效果有明显的优势，平开窗可称为真正的节能窗型。

第二，玻璃的选用。窗体散热面大面积是玻璃，玻璃占不同类型窗面积的70%-90%，节能玻璃是关键。玻璃应该推广使用中空玻璃，而且在北方应推广使用Low-E型(低辐射)中空玻璃。在南方，以太阳辐射热为主的地区，应推广使用阳光镀膜玻璃。如果采用10+12A+10中空玻璃，那么其传热系数K达3.0W/（m2?K）左右，传热系数比单层玻璃低了近1/2，可以大大地降低能耗，因此，在保温性能要求比较高的情况下，应采用中空玻璃，如果中空玻璃内充入惰性气体，其K值还以可降至1.3W/（m2?K）。国外发达国家已基本不用单玻和白玻璃了，因为它们不利于节能和改善居住环境。推广使用双道密封和用聚硫中空玻璃胶制做的中空玻璃，中空玻璃间隔条应采用连续弯角式结构，如果用四角插接式的，在接头处必须用丁基胶作密封处理。单道密封中空玻璃不可用，用硅酮结构胶做二次密封的中空玻璃也不可取，因为它们的使用寿命均比较短。配件对门窗性能有重要影响，同时又起着重要的装饰作用，因而不可忽视。

我公司在成都有一个正在施工的项目。由于节能的需要，东、西朝向采用了中空玻璃，窗框采用隔热型材；南北朝向采用了单层玻璃，窗框采用普通的铝型材。通过下表对比可知，“中空玻璃+隔热型材”的模式节能效果要比“单层玻璃+普通铝型材”效果好。

不同朝向、不同窗墙面积比，确定外窗传热系数要求如下：

朝向规格措施窗墙面积比设计传热系数K［W/（m2?K）］标准K限值

南断热桥铝合金单玻窗(玻璃6mm)0.274.74.7

东断热桥铝合金中空玻璃窗0.333.143.2

西断热桥铝合金中空玻璃窗0.323.143.2

北断热桥铝合金单玻窗(玻璃6mm)0.184.74.7

第三，最后才是窗框材料的节能。框材总的要求应该是强度好，隔热性能好，易制做成各种造形，又要易于回收和有利于环境保护。铝合金窗框材要改进其隔热性能，宜做成断桥或复合式的。现在的建筑市场上，存在两种主要的隔热铝门窗技术。一种是源于欧洲的穿条式隔热技术，另外一种是来自于北美的注胶式隔热技术。注胶式与穿条式都属于“断热冷桥技术”范畴。在铝合金型材截面不变的情况下，通过改变隔热条和胶条的尺寸，分别装配不同厚度的中空玻璃，从而达到不同的隔热设计要求，以供不同地区、不同类型的建筑、不同要求的业主选择。

在没有精确计算的情况下，可采用下表估算窗的传热系数K［W/（m2?K）］：

常用外窗热工性能参数

材料普通铝合金窗K［W/（m2?K）］断热铝合金窗K［W/（m2?K）］PVC塑料窗K［W/（m2?K）］

透明玻璃6.05.54.7

镀膜玻璃5.55.04.5

中空玻璃4.03.5~3.03.5~2.5

Loe-E中空玻璃3.53.0~2.02.5~2.0

我国建筑用能已超过全国能源消费总量的1/4，并将随着人民生活水平的提高逐步增加到1/3以上。公共建筑用能量巨大，浪费严重。制定并实施《公共建筑节能设计标准》，有利于改善公共建筑的热环境，提高暖通空调系统的能源利用效率，从根本上扭转公共建筑用能严重浪费的状况，为实现国家节约能源和保护环境的战略，贯彻有关政策和法规作出贡献。

作者简介：

陈庚星（1979年8月-），男，汉族，广东世纪达装饰工程有限公司，建筑装饰设计专业工程师，研究方向：建筑幕墙设计，施工