嚴(yán)寒地區(qū)的門(mén)窗系統(tǒng)與建筑節(jié)能

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　　1 引言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，建筑節(jié)能已成為可能，并且隨著我國(guó)供熱分戶(hù)計(jì)量的逐步實(shí)施，房屋使用過(guò)程中的能源消耗勢(shì)必由用戶(hù)承擔(dān)，節(jié)約能源、節(jié)約支出將成為廣大居民的自覺(jué)要求，建筑節(jié)能已成為共同關(guān)注的焦點(diǎn)�！丁笆�二五”節(jié)能建筑專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》中提出，到2015年，城鎮(zhèn)新建建筑執(zhí)行不低于65%的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，城鎮(zhèn)新建建筑95%達(dá)到建筑節(jié)能。

　　2 建筑的熱量損失

　　我國(guó)地域遼闊, 熱工氣候區(qū)被劃分為嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)和溫和地區(qū)。嚴(yán)寒地區(qū)，建筑必須充分滿(mǎn)足冬季保溫要求，一般不考慮夏季防熱。對(duì)于嚴(yán)寒地區(qū)建筑的總得熱包括采暖設(shè)備（詞條“設(shè)備”由行業(yè)大百科提供）供熱、太陽(yáng)輻射得熱和建筑物內(nèi)部得熱(包括炊事、照明、家電和人體散熱)。這些熱量通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱和通過(guò)門(mén)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(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱熱損失和通過(guò)門(mén)窗縫隙的空氣滲透熱損失，其中,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱熱損失約占70%～80%，門(mén)窗縫隙的空氣滲透熱損失約占20%～30%。

　　通過(guò)表1可以看出，門(mén)窗的傳熱系數(shù)（詞條“傳熱系數(shù)”由行業(yè)大百科提供）遠(yuǎn)大于其他圍護(hù)部分的幾倍，我國(guó)寒冷地區(qū)的住宅，在一個(gè)采暖周期內(nèi)通過(guò)窗與陽(yáng)臺(tái)門(mén)的傳熱和冷風(fēng)滲透所引起的熱損失，占房屋能耗的45%～48%。因此，嚴(yán)寒地區(qū)門(mén)窗節(jié)能是建筑節(jié)能的重點(diǎn)，建筑門(mén)窗節(jié)能就是盡量減少室內(nèi)外空氣通過(guò)門(mén)窗這個(gè)介質(zhì)進(jìn)行熱量傳遞。

　　3 門(mén)窗的節(jié)能措施

　　3. 1 合理選擇窗的朝向

　　嚴(yán)寒地區(qū)南向開(kāi)窗在冬季照射的太陽(yáng)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(mǎn)足建筑物的采光通風(fēng)要求而設(shè)置窗時(shí),盡量多設(shè)置南向窗戶(hù),并從單層窗、雙層窗、3 層窗中選擇合適層數(shù)，采取有效措施減少熱耗;而對(duì)其他朝向的窗戶(hù),應(yīng)在滿(mǎn)足居室采光環(huán)境質(zhì)量要求的條件下盡量少設(shè)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(fēng)、圍護(hù)的作用。在建筑設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)建筑物的不同采光要求、使用特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)類(lèi)型等因素確定窗洞口的面積�，F(xiàn)在很多建筑設(shè)計(jì)中，為了追求房間內(nèi)的明亮，窗洞口的面積比普遍偏大。但是在建筑物的結(jié)構(gòu)中，窗戶(hù)(包括陽(yáng)臺(tái)門(mén)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(fēng)滲透的主要部位，這就造成了建筑物內(nèi)部的采暖能耗向外散失大的問(wèn)題。因此，從降低建筑能耗和提高室內(nèi)熱舒適的角度出發(fā)，應(yīng)限制窗墻面積比。我國(guó)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50176—93)中規(guī)定：采暖建筑中，當(dāng)外墻熱阻低于規(guī)定的最小傳熱阻時(shí)，居住建筑各朝向的窗墻面積比，北向不應(yīng)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(shè)計(jì)過(guò)程中必須滿(mǎn)足規(guī)范規(guī)定以減少能耗。

　　3. 3 選擇適當(dāng)開(kāi)啟方式的窗

　　窗按開(kāi)啟方式可以分為平開(kāi)窗、推拉窗（詞條“推拉窗”由行業(yè)大百科提供）、懸窗、轉(zhuǎn)窗、固定窗等。目前,我國(guó)建筑物中用的比較廣泛的是平開(kāi)窗、推拉窗。平開(kāi)窗具有其構(gòu)造簡(jiǎn)單，制作、安裝、維修、開(kāi)啟都很方便，并且通風(fēng)面積大的特點(diǎn)。平開(kāi)窗分內(nèi)開(kāi)、外開(kāi)兩種。平開(kāi)窗在關(guān)閉鎖緊狀態(tài)，橡膠密封條在框扇密封槽內(nèi)被壓緊并產(chǎn)生彈性變形，形成一個(gè)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(qū)建筑或?qū)γ芊�、保溫有特殊要求的建筑�?/P>

　　推拉窗具有不占據(jù)室內(nèi)空間的優(yōu)點(diǎn)，外觀(guān)美麗、價(jià)格經(jīng)濟(jì)、密封性較好，開(kāi)啟方便，采光性能好。窗扇的受力狀態(tài)好、不易損壞，但通氣面積受一定限制。但無(wú)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(nèi)外冷熱空氣對(duì)流造成較大熱損失。為提高推拉窗隔熱性能，設(shè)計(jì)生產(chǎn)人員安裝和改進(jìn)了密封毛條，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，在使用過(guò)程中，密封毛條表面磨損，空氣對(duì)流逐步加大，節(jié)能效果不斷降低。但總體來(lái)說(shuō)仍然無(wú)法達(dá)到平開(kāi)窗的熱工性能，能耗較高，所以在先進(jìn)國(guó)家很少采用這種窗。

　　3. 4 優(yōu)選新型門(mén)窗框材料門(mén)窗

　　目前，工程中普遍使用的門(mén)窗為鋁合金門(mén)窗（詞條“鋁合金門(mén)窗”由行業(yè)大百科提供）和塑鋼門(mén)窗。鋁合金型材由于導(dǎo)熱系數(shù)大，大大增加了門(mén)窗整體的傳熱系數(shù)，使得其保溫隔熱性能較差，且極易結(jié)露，這些都促使了鋁合金門(mén)窗的改進(jìn)。解決鋁合金門(mén)窗導(dǎo)熱問(wèn)題的最為常見(jiàn)的方法是設(shè)置隔熱斷。斷橋鋁門(mén)窗又叫鋁塑復(fù)合門(mén)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(yè)大百科提供）1250倍)將室內(nèi)外2 層鋁合金既隔開(kāi)又緊密連接成一個(gè)整體，構(gòu)成一種新的隔熱型鋁型材（詞條“型材”由行業(yè)大百科提供），用這種型材做門(mén)窗，徹底解決了鋁合金傳導(dǎo)散熱快、不符合節(jié)能要求的致命問(wèn)題，同時(shí)采取一些新的結(jié)構(gòu)配合形式，徹底解決了“鋁合金推拉窗密封不嚴(yán)”的老大難問(wèn)題。

　　玻璃鋼門(mén)窗是以不飽和聚酯樹(shù)脂作為基體材料，采用中堿玻璃纖維無(wú)捻粗紗及其織物作為增強(qiáng)材料（詞條“增強(qiáng)材料”由行業(yè)大百科提供），并添加其他礦物材料，通過(guò)加熱（詞條“加熱”由行業(yè)大百科提供）固化，拉擠生產(chǎn)出不同截面形式的空腹型材，然后加工制成的門(mén)窗。玻璃（詞條“玻璃”由行業(yè)大百科提供）鋼型材導(dǎo)熱系數(shù)為0.39W/(m·K)，只有金屬的1/1000~1/100,是優(yōu)良的絕緣材料（詞條“絕緣材料”由行業(yè)大百科提供）。而且玻璃型鋼為空腹結(jié)構(gòu)，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(zhì)高強(qiáng)、隔音效果好、耐溫性好、尺寸穩(wěn)定、耐腐蝕耐老化、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。

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

　　綜合說(shuō)來(lái)，外墻自保溫的前景無(wú)疑是光明的。通過(guò)不斷完善材料的結(jié)構(gòu)性能，同時(shí)開(kāi)發(fā)性能更優(yōu)良的保溫材料，使自保溫體系真正做到節(jié)能環(huán)保，不斷完善自保溫體系。

　　3. 5 選擇利于節(jié)能的玻璃

　　在嚴(yán)寒地區(qū)，希望在白天使室外的短波熱能更多地輻射到室內(nèi),在夜間避免或減少室內(nèi)的長(zhǎng)波熱能向外輻射,增強(qiáng)室內(nèi)的溫室效應(yīng)，中空玻璃可以達(dá)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(shí)，其空氣間層的厚度應(yīng)≥40mm，空氣間層隔熱作用才能更好地體現(xiàn)。而普通玻璃幾乎沒(méi)有任何的隔熱保溫性能，在嚴(yán)寒地區(qū)不宜直接單層用于住宅中。

　　3. 6 提高門(mén)窗的密閉性

　　首先，合理減少可開(kāi)啟窗扇的面積，再滿(mǎn)足夏季通風(fēng)的條件下，擴(kuò)大固定窗扇的面積。其次，采取密封和密閉措施。在門(mén)窗的四邊與墻體之間的空隙，通常使用聚氨酯發(fā)泡體進(jìn)行填充，還可使用硅膠、三元乙丙膠（詞條“三元乙丙膠”由行業(yè)大百科提供）條等。框與扇間可用橡膠條、泡沫密閉條以及高低縫、回風(fēng)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(yè)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(mén)窗施工中保證節(jié)能效果

　　門(mén)窗安裝過(guò)程中，造成質(zhì)量缺陷也會(huì)影響到門(mén)窗的保溫，進(jìn)而影響到整個(gè)建筑物的節(jié)能。在門(mén)窗采購(gòu)過(guò)程中，應(yīng)選擇有性能標(biāo)識(shí)的門(mén)窗材料、檢查材料質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告、選擇合適的門(mén)窗配套件。施工過(guò)程中應(yīng)注意門(mén)窗洞口進(jìn)行防水（詞條“防水”由行業(yè)大百科提供）處理，門(mén)窗安裝洞口應(yīng)該用防水砂漿修整并且預(yù)留混凝土埋塊;塞縫時(shí)注意發(fā)泡劑的密封質(zhì)量;保證門(mén)窗周?chē)?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>防水涂料的粉刷質(zhì)量。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　門(mén)窗在整個(gè)建筑節(jié)能中所處地位不容忽視, 而且隨著人們對(duì)居所美觀(guān)性和通透性追求的提升，大開(kāi)度、落地式門(mén)窗應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這進(jìn)一步增加了門(mén)窗散熱所占比例，提升了對(duì)門(mén)窗隔熱性能要求。既要注重新的隔熱材料的應(yīng)用，也要從建筑設(shè)計(jì)、施工過(guò)程控制等方面努力。隨著門(mén)窗材質(zhì)、密封和多項(xiàng)隔熱技術(shù)的綜合應(yīng)用，門(mén)窗的美觀(guān)性和隔熱性都將得到持續(xù)提升，也給建筑的設(shè)計(jì)和使用提供了更加多種的選擇�！就辍�