嚴寒地區的門窗系統與建筑節能

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　　1 引言

　　隨著科學技術的迅速發展，建筑節能已成為可能，并且隨著我國供熱分戶計量的逐步實施，房屋使用過程中的能源消耗勢必由用戶承擔，節約能源、節約支出將成為廣大居民的自覺要求，建筑節能已成為共同關注的焦點�！丁笆�二五”節能建筑專項規劃》中提出，到2015年，城鎮新建建筑執行不低于65%的建筑節能標準，城鎮新建建筑95%達到建筑節能。

　　2 建筑的熱量損失

　　我國地域遼闊, 熱工氣候區被劃分為嚴寒地區、寒冷地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區和溫和地區。嚴寒地區，建筑必須充分滿足冬季保溫要求，一般不考慮夏季防熱。對于嚴寒地區建筑的總得熱包括采暖設備（詞條“設備”由行業大百科提供）供熱、太陽輻射得熱和建筑物內部得熱(包括炊事、照明、家電和人體散熱)。這些熱量通過圍護結構的傳熱和通過門窗縫隙的空氣向外滲透熱損失向外散失。建筑物的總失熱包括圍護結構的傳熱熱損失和通過門窗縫隙的空氣滲透熱損失，其中,圍護結構的傳熱熱損失約占70%～80%，門窗縫隙的空氣滲透熱損失約占20%～30%。

　　通過表1可以看出，門窗的傳熱系數（詞條“傳熱系數”由行業大百科提供）遠大于其他圍護部分的幾倍，我國寒冷地區的住宅，在一個采暖周期內通過窗與陽臺門的傳熱和冷風滲透所引起的熱損失，占房屋能耗的45%～48%。因此，嚴寒地區門窗節能是建筑節能的重點，建筑門窗節能就是盡量減少室內外空氣通過門窗這個介質進行熱量傳遞。

　　3 門窗的節能措施

　　3. 1 合理選擇窗的朝向

　　嚴寒地區南向開窗在冬季照射的太陽輻射熱量最大,而夏季輻射熱量略小;在夏季東西向的輻射熱量大于南向，因此采用南向窗可以得到“冬暖夏涼的效果”，因此為滿足建筑物的采光通風要求而設置窗時,盡量多設置南向窗戶,并從單層窗、雙層窗、3 層窗中選擇合適層數，采取有效措施減少熱耗;而對其他朝向的窗戶,應在滿足居室采光環境質量要求的條件下盡量少設置。

　　3. 2 控制窗洞口面積

　　窗在建筑物中主要起采光、日照、通風、圍護的作用。在建筑設計時需要根據建筑物的不同采光要求、使用特點、結構類型等因素確定窗洞口的面積。現在很多建筑設計中，為了追求房間內的明亮，窗洞口的面積比普遍偏大。但是在建筑物的結構中，窗戶(包括陽臺門的透明部分)的保溫隔熱性能比外墻差很多，而且窗和墻連接的周邊又是冷風滲透的主要部位，這就造成了建筑物內部的采暖能耗向外散失大的問題。因此，從降低建筑能耗和提高室內熱舒適的角度出發，應限制窗墻面積比。我國《民用建筑熱工設計規范》(GB50176—93)中規定：采暖建筑中，當外墻熱阻低于規定的最小傳熱阻時，居住建筑各朝向的窗墻面積比，北向不應大于0.20;東西向不大于0.25(單層窗)或0.30(雙層窗);南向不大于0.35。在建筑設計過程中必須滿足規范規定以減少能耗。

　　3. 3 選擇適當開啟方式的窗

　　窗按開啟方式可以分為平開窗、推拉窗（詞條“推拉窗”由行業大百科提供）、懸窗、轉窗、固定窗等。目前,我國建筑物中用的比較廣泛的是平開窗、推拉窗。平開窗具有其構造簡單，制作、安裝、維修、開啟都很方便，并且通風面積大的特點。平開窗分內開、外開兩種。平開窗在關閉鎖緊狀態，橡膠密封條在框扇密封槽內被壓緊并產生彈性變形，形成一個完整密封體系，隔熱、保溫、密封、隔音性能較好。適用于寒冷、炎熱地區建筑或對密封、保溫有特殊要求的建筑。

　　推拉窗具有不占據室內空間的優點，外觀美麗、價格經濟、密封性較好，開啟方便，采光性能好。窗扇的受力狀態好、不易損壞，但通氣面積受一定限制。但無論采用哪種材料制作推拉窗，窗扇與窗框間不可避免存有一定的間隙，室內外冷熱空氣對流造成較大熱損失。為提高推拉窗隔熱性能，設計生產人員安裝和改進了密封毛條，但隨著時間的延長，在使用過程中，密封毛條表面磨損，空氣對流逐步加大，節能效果不斷降低。但總體來說仍然無法達到平開窗的熱工性能，能耗較高，所以在先進國家很少采用這種窗。

　　3. 4 優選新型門窗框材料門窗

　　目前，工程中普遍使用的門窗為鋁合金門窗（詞條“鋁合金門窗”由行業大百科提供）和塑鋼門窗。鋁合金型材由于導熱系數大，大大增加了門窗整體的傳熱系數，使得其保溫隔熱性能較差，且極易結露，這些都促使了鋁合金門窗的改進。解決鋁合金門窗導熱問題的最為常見的方法是設置隔熱斷。斷橋鋁門窗又叫鋁塑復合門窗，其原理是利用塑料型材(隔熱性高于鋁型材（詞條“鋁型材”由行業大百科提供）1250倍)將室內外2 層鋁合金既隔開又緊密連接成一個整體，構成一種新的隔熱型鋁型材（詞條“型材”由行業大百科提供），用這種型材做門窗，徹底解決了鋁合金傳導散熱快、不符合節能要求的致命問題，同時采取一些新的結構配合形式，徹底解決了“鋁合金推拉窗密封不嚴”的老大難問題。

　　玻璃鋼門窗是以不飽和聚酯樹脂作為基體材料，采用中堿玻璃纖維無捻粗紗及其織物作為增強材料（詞條“增強材料”由行業大百科提供），并添加其他礦物材料，通過加熱（詞條“加熱”由行業大百科提供）固化，拉擠生產出不同截面形式的空腹型材，然后加工制成的門窗。玻璃（詞條“玻璃”由行業大百科提供）鋼型材導熱系數為0.39W/(m·K)，只有金屬的1/1000~1/100,是優良的絕緣材料（詞條“絕緣材料”由行業大百科提供）。而且玻璃型鋼為空腹結構，所有的縫隙均有膠條、毛條密封，隔熱保溫效果顯著。玻璃鋼窗還具有輕質高強、隔音效果好、耐溫性好、尺寸穩定、耐腐蝕耐老化、使用壽命長等優勢。

　　除此之外，目前保溫較好的型材還有多腔塑料型材、鋁木復合型材、鋁塑復合型材等。用這些型材組成的窗，最低傳熱系數可達到1.5W/(m2·K)，甚至更好。

　　綜合說來，外墻自保溫的前景無疑是光明的。通過不斷完善材料的結構性能，同時開發性能更優良的保溫材料，使自保溫體系真正做到節能環保，不斷完善自保溫體系。

　　3. 5 選擇利于節能的玻璃

　　在嚴寒地區，希望在白天使室外的短波熱能更多地輻射到室內,在夜間避免或減少室內的長波熱能向外輻射,增強室內的溫室效應，中空玻璃可以達到這樣的要求。這些玻璃有普通中空玻璃、Low-E中空玻璃、多層Low-E中空玻璃，甚至是充惰性氣體的中空玻璃、真空玻璃等。研究表明，采用雙層玻璃窗時，其空氣間層的厚度應≥40mm，空氣間層隔熱作用才能更好地體現。而普通玻璃幾乎沒有任何的隔熱保溫性能，在嚴寒地區不宜直接單層用于住宅中。

　　3. 6 提高門窗的密閉性

　　首先，合理減少可開啟窗扇的面積，再滿足夏季通風的條件下，擴大固定窗扇的面積。其次，采取密封和密閉措施。在門窗的四邊與墻體之間的空隙，通常使用聚氨酯發泡體進行填充，還可使用硅膠、三元乙丙膠（詞條“三元乙丙膠”由行業大百科提供）條等�？蚺c扇間可用橡膠條、泡沫密閉條以及高低縫、回風槽等。扇與扇間可用橡膠條、高低縫及縫外壓條（詞條“壓條”由行業大百科提供）等。窗扇與玻璃之間的密封可用密封膏、彈性壓條等。

　　3. 7 門窗施工中保證節能效果

　　門窗安裝過程中，造成質量缺陷也會影響到門窗的保溫，進而影響到整個建筑物的節能。在門窗采購過程中，應選擇有性能標識的門窗材料、檢查材料質量檢測報告、選擇合適的門窗配套件。施工過程中應注意門窗洞口進行防水（詞條“防水”由行業大百科提供）處理，門窗安裝洞口應該用防水砂漿修整并且預留混凝土埋塊;塞縫時注意發泡劑的密封質量;保證門窗周圍防水涂料的粉刷質量。

　　4 結語

　　門窗在整個建筑節能中所處地位不容忽視, 而且隨著人們對居所美觀性和通透性追求的提升，大開度、落地式門窗應用越來越廣泛，這進一步增加了門窗散熱所占比例，提升了對門窗隔熱性能要求。既要注重新的隔熱材料的應用，也要從建筑設計、施工過程控制等方面努力。隨著門窗材質、密封和多項隔熱技術的綜合應用，門窗的美觀性和隔熱性都將得到持續提升，也給建筑的設計和使用提供了更加多種的選擇。【完】