【中國
門窗＆
配套材料網】我國南北氣候溫差較大,無論是北方冬季寒冷地區還是長江中下游夏熱冬冷地區,建筑
采暖和空調的能耗約占社會總能耗的1/4略強,建筑外
窗是建筑
圍護結構中很重要的一個組成部分,也是
建筑節能的最薄弱環節,住宅及辦公建筑的采暖和空調的能耗中有40%的熱量被外窗損失掉。從外窗的使用和構造功能上講,外窗的能耗主要是通過玻璃和窗框的熱傳遞,窗縫的
空氣滲透,太陽光
輻射得熱等幾個方面。要提高如夏熱冬冷地區建筑物的外窗
保溫節能性,需要綜合考慮以下幾個方面,才能取得理想的節能效果。
1、設計時控制窗墻面積比
窗和墻的面積之比是設計首先考考慮的問題,而窗墻比則是窗戶洞口面積與房間立面單元面積,即建筑層高與開間定位線圍成的面積的比值。普通外窗的能耗大大高于外墻體。
金屬單框低輻射
中空窗的
傳熱系數一般為2.7W/(m2?K)～3.4W/(m2?K),也是大于外墻
導熱系數的。由此可見,控制外窗的開洞面積,能有效的控制建筑物內部采暖和空調的能耗。若是單純從節省能耗來說,窗墻比的面積越小越好,其值如果太小,又會影響到正常的室內
采光和通風,對利用
太陽能也是不利的。
2、外窗用玻璃的選擇
1)透明玻璃,以6mm厚度單層透明玻璃為例,其
遮陽系數SC=0.99,傳熱系數k=5.58W/(m2?K),都是比較高的值,表明單層透明玻璃對陽光輻射的阻隔能力是很低的,而保溫性能也是較差的。
2)
中空玻璃,常見的透明中空玻璃是由兩片或幾片玻璃,以有效的支撐框均勻的隔離開,周邊粘結
密封,使玻璃層間形成
干燥氣體空間。透明中空玻璃之間的空氣層一般為12mm厚度時,其傳熱系數k值可以達到3W/(m2?K)以下,但
遮陽系數SC值仍在0.87左右,對太陽直接輻射的傳入影響并不明顯,其保溫節能作用效果有限。
3)
鍍膜玻璃是應用在建筑物的外窗,可以有效的限制紅外線與
可見光的進入數量,減少紫外線的透射。主要有
熱反射鍍膜玻璃,
低輻射鍍膜玻璃即Low2E玻璃。將Low2E玻璃和中空玻璃相結合,形成Low2E中空玻璃。該種玻璃具有較高的阻熱,
隔聲和防止
結露的性能,密封性能也好,具備了更低的傳熱系數和更優良的遮陽系數,選擇范圍在0.2～0.7之間,比普通中空玻璃的保溫節能效果有大的提高。
3、窗框及窗扇材料的選擇
1)鋼,
鋁材質框,窗框及窗扇材料的
導熱面積雖然不大,但其導熱系數卻是很大,其
傳導熱的損失能占整個窗戶散熱量的70%左右。其中單層玻璃的
鋁合金窗的傳熱系數k=6.2W/(m2?K)而單層玻璃的
塑鋼窗傳熱系數k=4.5W/(m2?K),傳熱量減少了約25%。
2)斷熱
鋁合金窗框,若是采用非
金屬材料的高
強度增強尼龍隔熱條,對
鋁合金窗
型材進行有效的隔熱。普通中空玻璃的鋁合金窗的傳熱系數k=3.9W/(m2?K),采用斷熱鋁合金窗的傳熱系數k=3.4W/(m2?K)。如果斷熱鋁合金窗框與Low2E中空玻璃配合采用的話,可使鋁合金外窗的傳熱系數k=2.5W/(m2?K)甚至更低,也由于其結構嚴密,裝飾性能良好應該是很理想的外窗結構形式。
3)
PVC塑料鋼窗框,
PVC塑料鋼型材窗框或者斷熱鋁合金型材窗框及扇的
斷面形式不同,所形成的外窗傳熱系數差別也較大,常用的PVC
塑料型材的傳熱系數k=1.9W/(m2?K),在選擇節能窗框及扇的型材時必須認真選材。如果是選擇中空玻璃加塑料鋼窗框時,其傳熱系數k=2.5W/(m2?K)～2.8W/(m2?K),甚至于更小,這是塑料鋼窗作為節能窗的首選窗型之一。
4、選擇適宜的外窗結構形式
4.1
平開窗的結構性平開窗常見的有平內開及平外開兩種結構形式,窗框與窗扇之間的開啟連接是采取三級階梯狀密閉的,形成水密和
氣密兩個獨立的結構形式。獨立的氣密系統可以有效的保證窗的密封不透氣,是多年來相對較好的保溫節能型窗。
4.2
推拉窗的結構性推拉窗的使用比較多是由于制作安裝相對簡單,通風效果好且使用方便,造價較低的原因。該窗型主要結構是框包扇及扇包框兩種形式。最常見的是框包扇形式,即是將窗扇插入框內槽中左右滑動,采取外,中,內三級階梯式密封,提高外窗的
氣密性。但隨著使用時間的延長,滑動輪及
密封條上的毛刷很容易
變形和
磨損,導致窗框與窗扇之間的空隙不斷增大,保溫性能差及氣密性大大降低,增加能耗用量。另外,由于冷熱空氣的
對流大小與窗扇周邊空隙大小成正比,如將推拉窗設計成單滑道形式,即其中的一扇玻璃鑲嵌在窗框及中梃上,形成一
固定扇,另一扇在其內側推拉活動,則可使框扇內總縫隙長度減短近一半,這樣既提高了外窗的氣密性能,又可以使
高層建筑推拉窗的安全使用得到保證。
4.3固定窗的結構性過去固定窗在北方的應用比較多,現階段已經很少采用。固定窗是把窗玻璃直接固定在窗的型材上,而窗的型材又固定在留置的洞口內,在正常情況下固定窗的密封性和保溫效果應該是最好的,但不能通風換氣。
5、外窗
密封材料的采用選擇首先是玻璃與窗體材料,現在玻璃裝配是采取干法和濕法兩種鑲嵌形式,干法是在玻璃與窗框之間采用
耐候性好的
彈性密封條,效果還是可以的。而濕法是在玻璃與窗框之間采用高粘度
聚氨酯雙面膠帶和
硅膠粘結,將玻璃固為一體,密封性好同時對窗的整體性和
剛度有所加強。其次是窗扇與窗框,推拉窗基本都是采用
毛條來封閉窗扇之間及扇與框之間的縫隙,而毛條本身的氣密性是極差的,是影響外窗節能效果的薄弱部位。平開窗是用
橡膠條密封的,如
三元乙丙材料。但這些材料也存在
熱脹冷縮的問題,因此,研制更好的密封材料以滿足
耐久性的氣密問題,是非常必要和迫切的。最后是窗框與墻體,玻璃與玻璃的問題。窗框與墻體之間要采用高效,保溫,隔聲好的彈性材料作填充料,一般是用
發泡的聚氨酯等可膨脹材料,
密封膠采用與基底相容并
粘結性能良好的中性
耐候密封膠。而玻璃與玻璃的采用,目前最多的是中空玻璃。現在中空玻璃周邊用間隔桓隔離開,框內裝入
干燥劑,并用密封膠密封,常用膠接或熔接方式進行密封處理。
6、窗的制作及安裝質量要求
1)制作外窗的型材和窗型結構要在滿足抗
風壓,嚴密性及水氣密性需要的前提下,將保溫節能放在首位考慮。
2)外窗的制作及安裝質量必須要滿足現行規范及標準的相關要求,尤其是外窗的幾何尺寸,
垂直度及外觀要求。
3)外窗的安裝位置應是在墻中心偏外側較好,并做到框四周充填密封嚴密,窗框及四周洞口和墻面外保溫作為一個整體考慮。從現狀分析,特別要考慮解決好窗框周邊的
滲水問題,這對整個節能保溫效果極其重要。
4)窗扇密封材料的選擇必須慎重,需要精心施工,安裝后要檢查窗扇搭接配合,不走扇和
撓曲,處理適當窗扇制作尺寸偏差超標和四周間隙不恰當問題,調整好同框內接觸部位的間隙寬窄均勻問題。
綜上淺述,在人口大增能源日益緊缺的社會,建筑采用保溫節能型外窗是極其需要的。外窗的玻璃和框的傳熱,窗戶的空氣滲透,
太陽輻射取熱方面及窗墻比,玻璃的選擇,窗框材料的選擇,外窗形式及密封材料選擇同樣重要,窗戶的制作安裝質量不容忽視,提高節能保溫效果是提高建筑水平的重要環節。【完】
