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來自:濟南森曼機械設備有限公司 發布日期:2015-7-4 
核心提示:衡量建筑是否節能,主要考慮三個要素,即熱量的流失(熱量的交換)、熱量的對流以及熱量的傳導和輻射。熱傳導是由門窗使用的材料本身分子運動而進行的熱量傳遞
衡量建筑是否節能,主要考慮三個要素,即熱量的流失(熱量的交換)、熱量的對流以及熱量的傳導和輻射。熱傳導是由門窗使用的材料本身分子運動而進行的熱量傳遞,通過材料本身的一個面傳遞到另一個面,導致熱量流失;輻射主要是以射線形式直接傳遞,導致熱量流失;對流是通過門窗的間隙造成熱冷空氣的循環流動,通過氣體對流使得熱量交換,導致熱量流失。門窗的熱量流失主要通過以下方式:型材熱量傳導損失、通過玻璃的輻射熱量損失、通過門窗縫隙的空氣對流熱量損失。因此,提高建筑門窗節能效果可采取以下關鍵性技術措施。
    1、選擇合適的朝向和窗墻面積比,減少太陽輻射傳熱
  根據太陽高度角和方位角的變化規律,建筑的南向開窗夏季可以減少太陽輻射得熱,冬季可以增加太陽輻射得熱,是最有利的建筑朝向。比如:我們所處的地方(蘇州)夏季的主導風為東南風,東南向建筑有利于自然通風,而太陽輻射得熱又不是很強,所以在蘇州,東南朝向是推薦朝向。
  為了避免開窗面積過大影響建筑能耗,在建筑節能的相關標準中,對建筑物的開窗作了要求,即窗墻面積比。其含義為:整棟建筑外墻面上的窗及陽臺門的透明部分的總面積與整棟建筑的外墻面的總面積之比。這里窗的面積強調的是透明部分的面積,即具有采光功能部分窗的面積,假如開窗的背面設有墻體或遮擋不應計入窗面積。
  通常窗戶的傳熱熱阻比墻體的傳熱熱阻要小得多,因此,建筑的冷、熱耗量隨窗墻面積比的增加而增加,相反,窗墻面積比設計越小,熱量損耗就越小,節能效果越佳。一般而言,不同朝向的太陽輻射強度和日照率不同,窗戶所獲得的太陽輻射熱也不相同,南、北朝向的太陽輻射強度和日照率高,窗戶所獲得的太陽輻射熱多。GB50176-1993《民用建筑熱工設計規范》規定采暖居住建筑當墻體按最小傳熱阻設計時,各朝向窗墻面積比為:北向不大于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.
    2.選用適宜的窗型,減少熱量對流
  門窗窗型是影響節能性能的第一要素。常用窗型一般為推拉窗、平開窗,推拉窗的節能效果差,而平開窗的節能效果優越。推拉窗在窗框下滑軌來回滑動,上部有較大的空間,下部有滑輪間的空隙,窗扇上下形成明顯的對流交換,熱冷空氣的對流形成較大的熱損失,此時,不論采用何種隔熱型材作窗框都達不到節能效果。
  平開窗的窗扇和窗框間一般有橡膠密封壓條,在窗扇關閉后,密封橡膠壓條壓得很緊,幾乎沒有空隙,很難形成對流,熱量流失主要是玻璃、窗扇和窗框型材本身的熱傳導、輻射散熱和窗扇與窗框接觸位置的空氣摻漏,以及窗框與墻體之間的空氣滲漏等。
  通常,平開窗保溫性能要高于推拉窗20%左右,因為窗戶的冷風滲透耗熱量在整窗耗熱量中占有一定比例(約10%~30%),而平開窗氣密性要高于推拉窗1~2個等級,所以,從節能角度考慮,應盡量選用平開窗。
    3.合理選用中空玻璃,控制輻射熱量
  在窗戶中,玻璃面積占窗戶面積的65%~75%,它主要是通過熱輻射使得能量的損耗,所以我們在選擇建筑門窗玻璃時,就得合理的選擇玻璃,來控制通過門窗的輻射傳熱,從而保證整體建筑的節能效果。
  玻璃節能以傳熱系數考核,傳熱系數越小,保溫性能越好,節能越高;傳熱系數越大,保溫性能越差,節能越低。各種不同的玻璃具有不同的傳熱性能,如表1所示:表1常見玻璃的傳熱系數(W/㎡.K)表1常見玻璃的傳熱系數(W/㎡.K)
  從表1中可以看出,單片玻璃傳熱系數最高,不適合用于節能門窗,中空玻璃節能性能優于單玻,Low-E中空玻璃節能性能最佳。
  中空玻璃是指兩片或多片平板玻璃其周邊用間隔框分開,并用密封膠密封,使玻璃層間形成有干燥氣體空間的產品。由于在兩片玻璃之間形成了一定的厚度并被限制了流動的空氣或其他氣體層從而減少了玻璃的對流和傳導傳熱,因此,它具有較好的隔熱能力。
  低輻射玻璃(又稱Low-E玻璃)具有良好的光譜選擇性,在大量通過可見光的基礎上,能阻擋相當部分的紅外線進入室內,特別是遠紅外線幾乎完全被其反射回去而不透過玻璃,既保持了光線高透過率,又在很大程度上減少室內熱負荷,能夠阻斷熱量通過玻璃的傳輸,具有良好的節能的效果。
  由LOW-E玻璃組合而成的中空產品,其阻熱性能可以比普通中空玻璃提高一到二倍以上,具有極佳的陽光控制和熱控能力。在炎熱的夏季室外溫度高于室內溫度,LOW-E中空玻璃可以防止室外熱量輻射到室內,在寒冷的冬季由于室內溫度比室外溫度高,LOW-E中空玻璃可以防止室內溫度向室外輻射,并防止溫度的擴散損失。LOW-E中空玻璃良好的隔熱作用,使之成為節能門窗玻璃最為理想的選擇。
4.選用合適的窗框材料,降低熱量傳導
  窗用型材約占外窗洞口面積的15%~30%,是建筑外窗中能量流失的另一個薄弱環節,通過窗框的熱損失在窗戶的總熱損失中占有一定的比例,因此,窗用型材的選用也是至關重要的。窗框材料的導熱系數決定門窗不同的能耗,導熱系數越大,傳熱能力越強,能耗越大。我國常用的窗框材料有鋁合金、PVC塑料、鋼材、斷熱鋁合金等,表2列出了4種窗框材料的導熱系數。
  由表可知,PVC塑料材質的導熱系數最低,有利于隔熱,但其強度、耐久性、防火等都不及鋁合金材料,況從環保的角度考慮,塑料型材在鋸切時會放出毒煙霧,火災時放出有毒氣體“二惡英”,屬于不環保產品,不推薦使用。鋼材的導熱系數非常大,熱傳導很快,不利于節能。鋁合金型材對紫外線、可見光、紅外線有很好的反射能力,其表面的反射能力與表面狀態和顏色有關,對熱輻射的反射能力最高可達90%,這對于阻隔太陽輻射熱是很有利的,但鋁合金的導熱性能很高,也不利于節能。
  為避開鋁合金自身的不足,開發了斷熱鋁合金型材,斷熱鋁合金型材的原理是在鋁中間穿入隔熱條,將鋁型材斷開形成斷橋,有效阻止熱量的傳導,它不僅保留了鋁型材的優點,同時也大大降低了鋁型材傳熱系數,節能效果比較好,是門窗節能的最佳選擇。
  隔熱型材的生產方式主要有兩種,一種是采用隔熱條材料與鋁型材,通過機械開齒、穿條、滾壓等工序形成“隔熱橋”,稱為隔熱型材“穿條式”;另一種是把隔熱材料澆注入鋁合金型材的隔熱腔體內,經過固化,去除斷橋金屬等工序形成“隔熱橋”,稱為“澆注式”隔熱型材。隔熱型材的內外兩面,可以是不同斷面的型材,也可以是不同表面處理方式的不同顏色型材。
  但受地域,氣候的影響,避免因隔熱材料和鋁型材的線膨脹系數的差距很大,在熱脹冷縮時二者之間產生較大應力和間隙;同時隔熱材料和鋁型材組合成一體,在門窗上,同樣和鋁材一樣受力。因此,要求隔熱材料還必須有與鋁合金型材相接近的抗拉強度、抗彎強度,膨脹系數和彈性模量,否則就會使隔熱橋遭到斷開和破壞。
5.提高門窗的密閉性,減少空氣對流傳熱
  門窗的氣密性是指在門窗關閉狀態下,阻止空氣滲透的能力。門窗氣密性等級的高低,對熱量的損失影響極大,室外風力變化會對室溫產生不利的影響,氣密性等級越高,則熱量損失就越少,對室溫的影響也越小。因此,提高門窗的密閉性,減少冷風滲透,也是提高窗戶節能性的一種途徑。
  居住建筑和公共建筑窗戶的氣密性,在GB50176-1993《民用建筑熱工設計規范》規定:在冬季室外平均風速大于或等于3.0m/s的地區,對于1~6層建筑,不應低于現行國家標準《建筑外窗空氣滲透性能分級及其檢測方法》GB7107規定的Ⅲ級水平;對于7~30層建筑,不應低于上述標準規定的Ⅱ級水平;在冬季室外平均風速小于3.0m/s的地區,對于1~6層建筑,不應低于上述標準規定的Ⅵ級水平;對于7~30層建筑,不應低于上述標準規定的Ⅲ級水平。
  空氣滲透主要在窗框與窗扇之間,扇框與玻璃之間,窗框與墻體之間進行。采用理想的密封條可以最大限度減少窗框與窗扇之間、窗框與玻璃之間的空氣滲透。密封條以材料分有橡膠條、塑料條或橡塑結合;以形狀分有條狀、刷狀、片狀;固定方法有粘貼、擠緊或釘接等。密封膠條必須具有足夠的拉伸強度、良好的彈性、良好的耐溫性和耐老化性,斷面結構尺寸要與門窗型材匹配。
  因為質量不好的膠條耐老化性差,經太陽長期暴曬,膠條老化后變硬,失去彈性,容易脫落,不僅密封性差,而且造成玻璃松動產生安全隱患。洞口密封材料的質量直接影響窗框與墻體之間的密封,既影響著房屋的保溫節能效果,也關系到墻體的防水性能,因此,也須正確選用洞口密封材料。
  門窗框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,此類材料不僅有填充作用,而且還有很好的密封保溫和隔熱性能,另外應用較多的密封材料還有硅膠、三元乙丙膠條。當窗戶的密封性能達不到節能標準要求時,應當采取適當的密封措施,例如在縫隙處設置橡皮、氈片等制成的密封條或密封膠,提高窗戶的氣密性。
6.結束語
  隨著我國建筑節能標準相繼出臺,節能門窗越來越受到市場的青睞。近年來,我國在節能門窗的研究開發和技術引進方面做了大量工作,總體上說門窗節能有較大提高,但與先進國家相比,仍有較大差距,我們應借鑒國外先進技術,結合我國國情進行實際研究,提高門窗檔次,以滿足建筑節能發展的需要。
 
 
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