傳統(tǒng)建築中,通過窗的傳熱(rè)量占建築總能耗20%以上;節能建築中,牆(qiáng)體采用保溫(wēn)材料熱阻增大以後,窗的熱損失占建築總能耗的比例更大。導致門窗(chuāng)能量損失(shī)的原因是門窗與周圍環境進行的熱交換,其過程包括:通過玻璃(lí)進入(rù)建築的太陽輻射的熱量;通過玻璃的傳熱損失;通過窗(chuāng)格與窗框的熱損失;窗洞口熱橋(qiáo)造成的熱(rè)損失;縫隙冷風滲透造成的熱損失。
據了解(jiě),影(yǐng)響門窗熱量損耗大小的因素很多,主要有以下幾方麵:門(mén)窗的傳熱係數。門窗的傳熱係數是指在單(dān)位時間(jiān)內通過單位麵積的傳熱量。傳熱係(xì)數越大,則在冬季通過門窗的熱量損失就越大。門窗的傳熱係數又與門(mén)窗的材料、類型有關。門窗的氣密(mì)性。門窗(chuāng)的氣密性是指在門(mén)窗(chuāng)關閉狀態下,阻(zǔ)止空氣滲透的能力。門窗氣密(mì)性等級的高低,對熱量的損失影響極大,室外風力變(biàn)化會對室溫產生不利的影響,氣密性等(děng)級越高,則熱量損失(shī)就越少,對室溫的影響也越(yuè)小。窗牆比(bǐ)係數與朝向。窗牆比例是指外(wài)窗的麵積與外牆麵積之比。通常門窗(chuāng)的傳熱熱阻比牆(qiáng)體的傳熱(rè)熱阻要小得多,因此,建築的冷、熱耗量隨窗牆麵積比的增加而增加。作為建築節能(néng)的一項措施,要求在(zài)滿足采(cǎi)光通風的條件下確定適宜的窗(chuāng)牆比。一般而言,不同朝向的(de)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。門窗節能途徑主要是保溫隔熱。其措(cuò)施包括:提高門窗的保溫性能;提高門窗的隔熱性能,提高門窗的氣密性。
選擇節能窗型。窗型是影響節能性(xìng)能的第一要素。推拉窗的節能效果差(chà),而平開窗和固定窗的節能效果優越(yuè)。推拉窗在窗框下(xià)滑軌來回滑動,上部有較大的空(kōng)間,下部有滑輪間的空隙,窗扇上下(xià)形成(chéng)明顯的(de)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(zhǒng)隔熱型材作窗框都達不(bú)到節能效果。平開窗的窗扇和(hé)窗框(kuàng)間一般有橡膠密封壓條,在窗扇關閉後,密封橡膠壓條(tiáo)壓得很緊,幾乎沒有空隙,很難形成對(duì)流,熱量流失(shī)主要(yào)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(wèi)置的空氣(qì)摻漏,以及窗框與牆體之間的空氣滲漏(lòu)等。固(gù)定窗由於窗框嵌在牆體內,玻璃直接安裝在窗框上,玻璃和窗框已采用膠條或者密封膠密封(fēng),空氣很難通過(guò)密封膠形成對(duì)流,很難造成熱損失。在固定窗上,玻璃和窗框熱傳導為主要熱損失的來源(yuán),如果在玻璃上采取有效措施,就可以大(dà)大提高(gāo)節能(néng)效果。因此,從結構上(shàng)講(jiǎng),固定窗是最節能的窗(chuāng)型。
設計合理的窗扇比和朝(cháo)向。一般來說,窗戶的(de)傳熱係數大於同朝向、同(tóng)麵積的外牆(qiáng)傳熱係數,因此,采暖耗能熱量隨著窗牆比例的增加而增加(jiā)。在采光和通(tōng)風(fēng)允許的條件下,控製窗牆比例比設置保溫窗(chuāng)簾和(hé)窗板更加有效,即窗(chuāng)牆麵積比設計越(yuè)小,熱量損耗就越小,節能效果越佳。熱量損耗還(hái)與外窗的朝向有(yǒu)關,南(nán)、北(běi)朝向的太陽輻射強度和日照率(lǜ)高,窗戶所(suǒ)獲得的太陽(yáng)輻射熱多(duō)。在《民用建築節(jiē)能設計標準(采暖居住建築部分)》中,雖對窗牆麵積比和朝向做了有選擇性的規定,但還應結合各地的具(jù)體(tǐ)情況進行適當調整。有專(zhuān)家提出:考慮(lǜ)到起居室在(zài)北向時的采光需要,南、北向的窗牆麵積(jī)比可取0.3;考慮到目前(qián)一些(xiē)塔式住宅的情況,東、西向的窗牆麵積比可取0.35;考慮到南向(xiàng)出(chū)現落(luò)地窗、凸窗的機會較多,南向的窗牆(qiáng)麵積比可取0.45。這樣雖然增(zēng)大了南向外窗的麵積,但(dàn)可充分利用太陽能(néng)的輻射熱降低采暖能耗,實現既有寬敞明亮的視野又(yòu)不浪費能源的目的。
使用節(jiē)能材料。由於新型材料(liào)的發(fā)展,組成窗的主材(框料、玻璃、密封件、五金附件以及遮陽設(shè)施等)技術進步很(hěn)快,使用節能材(cái)料是門窗節能的有(yǒu)效途(tú)徑。
框料(liào):窗用型材約占(zhàn)外窗洞口麵積(jī)的15%~30%,是建築外窗中能量流失的另一個薄弱環節(jiē),因此,窗用(yòng)型材的選用也是至(zhì)關重要的。目前節(jiē)能窗的框架類(lèi)型很(hěn)多(duō),如斷熱鋁(lǚ)材、斷熱鋼材(cái)、塑料型材、玻璃鋼材及複合材料(鋁塑、鋁(lǚ)木等)。其中,斷熱鋁材節能效果(guǒ)比較好,使用比(bǐ)較廣,它不僅保留了鋁型材的優點,同時也大大降低(dī)了鋁型材傳熱係數。斷熱鋁材是(shì)在(zài)鋁合金型材斷麵中使(shǐ)用熱橋(冷橋(qiáo))技術使型材分為內、外兩部。目前有兩種工藝(yì):一種是注膠式斷熱技術(即澆注切橋技術),這種技術既可以生產對稱型斷熱型材,也可以生產非對稱型(xíng)材。由於利用澆注式處理流體填補成型空間原理,其成品精度非常高。另一種是斷(duàn)熱條嵌入技術,即(jí)采用由聚(jù)酞胺66和(hé)25%%玻璃纖維(PA66GF25)合成(chéng)斷熱條(tiáo),與鋁合金型材在外力擠壓下嵌合組成斷熱鋁型材。這種型材不僅強度高(接近鋁合金),而且它的機(jī)械性能(néng)好(hǎo)、隔熱效果佳。由於隔熱條(tiáo)的加入使型材形成多種斷麵形式(shì),有良好的強度。另外隔熱條中的玻璃纖維排列有序,能夠長時間承受高拉應力和高剪切應力(lì),隔(gé)熱條(tiáo)的線形膨(péng)脹(zhàng)係(xì)數接近鋁,有非(fēi)常好的加工性能;同(tóng)時內(nèi)、外型材可以由不同顏色和表麵處理方式的型材組(zǔ)成,增強了裝飾效果;並且可抗多種(zhǒng)酸、堿化學(xué)物(wù)質的腐(fǔ)蝕。
玻璃:在窗戶中,玻璃麵積占窗戶麵(miàn)積的65%~75%。普(pǔ)通玻璃的(de)熱阻值很小,而且(qiě)對遠紅外熱輻射(shè)幾乎完全吸收,單(dān)層普通玻璃是無法達到(dào)保溫節能效果的。門窗玻(bō)璃種類較多。不同種類(lèi)的玻璃,其透光率、遮陽係數、傳熱係數是(shì)大不相同的。導熱性和遮陽性,有著雙重性。對於冬天(tiān),我們希望太陽輻(fú)射得到熱量,使室內溫度升(shēng)高。但夏天又(yòu)希望減少太陽輻射,避免(miǎn)進入室內。
因此,對於不同地區(qū),應選擇相應傳熱係數和遮陽係數的玻(bō)璃。為了降低導熱性和提(tí)高遮陽性,目前,門窗玻璃常用的處理方(fāng)法有:
玻璃鍍膜。用物理或化學鍍膜工藝,改變玻璃表麵的熱反射特性,將太陽輻射直接反射回去,從而提高玻璃(lí)的遮陽隔熱(rè)性能。鍍(dù)膜玻璃又(yòu)分為熱反射玻璃(lí)(又稱(chēng)陽光(guāng)控製玻璃)和低輻射玻(bō)璃(又(yòu)稱Low-E玻璃),熱反射玻璃可通過配置膜層的結構和厚度(dù),在較大範圍(wéi)改變(biàn)遮陽性(xìng)能。由(yóu)於(yú)對紅外線高反射、不吸熱的(de)材料鍍膜,Low-E玻璃可反射太陽能(néng)波段的熱輻射,從而有效地控製了玻璃的遮陽性能,同時(shí)也明顯降低了玻璃的(de)傳熱係(xì)數。
玻璃著(zhe)色。在製造過程中加入色劑,著色玻璃的遮陽性和隔熱性能優於透(tòu)明玻璃。通過吸收部分陽光的直接透過(guò),從而減少太(tài)陽輻射熱(rè)進入室內;但(dàn)由於吸收熱量使自身溫度升高,增加了溫差傳熱,降低了保(bǎo)溫效果。
中(zhōng)空玻璃。中空玻璃是以兩片或多片玻璃,采用間隔(gé)條來控製中空玻璃的內外兩片的間距。雙玻璃周邊用密封膠翻結密封,使玻璃層間形成幹燥氣體,具有隔音、隔熱、防結露和降低能耗的作用。
密封材料:洞口密封(fēng)材料的質量,既影響著(zhe)房屋的保(bǎo)溫節能效果,也關係到牆體的防水性能,應正確選用洞口密封材料。目前(qián)塑鋼門(mén)窗框的(de)四邊與牆體之間的空隙,通常使用聚氨(ān)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(hé)隔熱(rè)性能。
另(lìng)外應用較多的(de)密(mì)封材料還有矽膠、三(sān)元乙丙膠條。其他部(bù)分的密封用密(mì)封條,密封(fēng)條分為毛條和膠(jiāo)條(tiáo)。密封膠條用於玻(bō)璃和扇及框之間的密封(fēng),在塑(sù)鋼門窗中起(qǐ)著水密、氣密及節能的重要作用。密封膠條必須具(jù)有(yǒu)足夠的拉伸強度、良好的彈性、良好的耐溫性和耐老化(huà)性,斷麵結構尺寸要與塑鋼門窗型(xíng)材匹配。質量不好的膠條耐老化性差,經太陽長(zhǎng)期暴曬,膠條老化後變硬,失去彈性,容易脫落,不僅密封性差,而且造成玻璃鬆動產生安全(quán)隱患。密封毛條主要用於(yú)框和扇之間的密封,毛(máo)條的安裝(zhuāng)部位一般在門窗扇上,框扇的四周(zhōu)圍或密封(fēng)橋(擋風塊)上,增強框與扇之間的密封,毛條(tiáo)規格是影響推拉門窗的氣密性能的(de)重要因素,也是影響門窗開(kāi)關力的重要因素(sù)。毛條規格過大或豎毛過高,不但(dàn)裝配困難,而且使門窗移動阻力(lì)增(zēng)大,尤其是開啟時的初阻力(lì)和關閉時的最後就位阻力較大;規格過小或豎毛條高度不夠,易脫出槽外(wài),使門窗的(de)密封(fēng)性能大大降低。毛條(tiáo)需經過矽化處理,質量(liàng)合(hé)格的毛條外觀平直,底板和豎毛光滑,無彎曲,底板上沒有麻點。膠條、毛條(tiáo)都起著密封、隔(gé)音、防塵、防凍(dòng)、保暖的作用。其質量的好壞直接影響門窗的氣密性(xìng)和長期使用的節能(néng)效果。