傳統建築中,通過窗的傳熱量占建築總(zǒng)能耗20%以上;節能建築中,牆(qiáng)體采用保溫材(cái)料熱阻增大以(yǐ)後,窗的熱損失占(zhàn)建築總能(néng)耗的比例更大。導致門窗能量(liàng)損失的原因是門窗與周圍環境(jìng)進行的(de)熱交換(huàn),其過程包括:通(tōng)過玻(bō)璃進入建築的太陽輻(fú)射的熱量(liàng);通過玻璃的(de)傳熱損失;通過(guò)窗格與(yǔ)窗框的熱損失;窗洞口熱橋造成的熱損(sǔn)失;縫隙(xì)冷風滲透造成的熱損失。
據了(le)解,影響門窗熱量(liàng)損耗大小的因素很多,主要有以下幾方(fāng)麵:門窗的傳熱係數。門窗的傳熱係數是指(zhǐ)在單位時間內通過單位麵積的傳熱量。傳熱係數越大,則在冬季通(tōng)過門窗的熱量損失就越大。門窗的傳熱係數又(yòu)與門窗的材(cái)料(liào)、類型(xíng)有關。門窗的氣密性。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(duì)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(yǐng)響,氣密性等級越(yuè)高,則熱量損失就(jiù)越少,對室溫的影響也(yě)越小。窗牆比係數與(yǔ)朝向。窗牆比例是指外窗(chuāng)的(de)麵積與外牆麵(miàn)積之比。通常門(mén)窗的傳熱熱阻比(bǐ)牆體的傳熱熱阻要小得多,因此,建築的冷、熱(rè)耗量隨窗牆麵積比的增加而增(zēng)加。作為建築節能的一項措施,要求(qiú)在滿足采光通(tōng)風的條件下確定適宜的窗牆比。一般而言,不同朝向(xiàng)的太陽輻射強度和日(rì)照率不同,窗戶所獲得的(de)太(tài)陽輻射熱也不相同。門窗(chuāng)節能途徑主要是保(bǎo)溫隔熱。其措施包括:提高門窗的保(bǎo)溫性能;提高門窗的隔熱性能,提高門窗的氣密(mì)性。
選擇節能窗(chuāng)型。窗(chuāng)型是影響節(jiē)能性能的(de)第一(yī)要素。推拉窗的節能效果差,而平開窗和固定窗(chuāng)的節能(néng)效果(guǒ)優越。推拉窗在窗框下滑軌來回滑(huá)動,上部有較大的空間,下部有滑輪間的(de)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(bú)到節能效(xiào)果。平開窗的(de)窗扇和窗框間一般有(yǒu)橡膠密封壓條,在窗(chuāng)扇關閉後,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(rè)傳導、輻(fú)射散(sàn)熱和窗(chuāng)扇與窗框接觸位置的空氣摻(chān)漏,以及窗框與牆體之間的(de)空氣(qì)滲漏等。固定窗由於(yú)窗框嵌在牆體內,玻璃直接安裝在窗框(kuàng)上,玻璃和窗框已采用膠條(tiáo)或者密封膠密封,空氣很(hěn)難通過(guò)密封膠形成(chéng)對流,很難造成熱損失。在固定窗上,玻璃和窗框熱(rè)傳導為主要熱損失(shī)的來源,如果在玻璃上采取(qǔ)有(yǒu)效措施,就可以大大提高節能效果(guǒ)。因此,從結構上講,固定窗是最節能的窗型。
設計合理的窗扇比和(hé)朝向(xiàng)。一般來說,窗戶的傳熱係數大於同朝向、同麵積的外牆傳熱係數,因此,采暖耗能熱量隨著窗牆(qiáng)比(bǐ)例的增加而增加。在采光和通風允許的條(tiáo)件下,控製窗牆比例比設置(zhì)保溫窗(chuāng)簾和窗板更加有效,即窗牆麵(miàn)積(jī)比設計越(yuè)小,熱量損耗就越小,節能效果越佳。熱量損耗還與外窗的朝(cháo)向有關,南、北朝向的太陽輻射強度和日(rì)照率高,窗戶所獲得的(de)太陽輻射熱多。在《民用建築(zhù)節能設計標準(采暖居(jū)住建築部分(fèn))》中,雖(suī)對窗牆麵積比和朝向做了有選擇性的規定(dìng),但還(hái)應(yīng)結(jié)合各地的具體情況進行適當調整。有專家提出:考慮到起居室在北向時的采光需要,南、北向的(de)窗牆(qiáng)麵(miàn)積比可取0.3;考慮到目(mù)前一些塔式住宅的情況,東、西向的窗牆麵積比可取0.35;考慮到南向出現落地窗、凸窗的機會較(jiào)多,南向的窗牆麵積比可取0.45。這樣雖(suī)然增(zēng)大了南向(xiàng)外窗的麵積,但可充分利用(yòng)太陽能(néng)的輻射熱降低采暖能耗,實(shí)現既有寬敞明亮的視野又不浪費能源的目的(de)。
使用節能(néng)材料。由於新型材料的發展,組成窗的主材(框料、玻璃、密封件、五(wǔ)金(jīn)附件以及遮陽設施等)技術進步很快,使用(yòng)節能材料是(shì)門窗節能的有效途徑。
框料:窗用型材約占外窗(chuāng)洞(dòng)口麵積的(de)15%~30%,是建築外窗中(zhōng)能量流失的另一個薄弱環節,因此,窗用型材的選用也是至關重要的。目前節能窗的(de)框架類型很多,如斷熱鋁材、斷熱鋼材、塑料型材、玻璃鋼(gāng)材及複合(hé)材料(鋁塑(sù)、鋁木等)。其中,斷熱鋁材節能效果(guǒ)比較好,使用比較廣,它(tā)不僅保留了鋁型材的(de)優點,同(tóng)時也大大降低了鋁型材傳熱係數。斷(duàn)熱鋁材是在鋁合金型(xíng)材斷麵中(zhōng)使用熱橋(冷橋)技術使型材分為(wéi)內、外兩部。目前(qián)有兩種工藝:一(yī)種是注膠式斷熱技術(即澆注切橋技術),這種技術既可(kě)以生產對稱型斷熱型(xíng)材,也可(kě)以生產非對稱(chēng)型(xíng)材(cái)。由於利用(yòng)澆注式處(chù)理流體(tǐ)填(tián)補成(chéng)型空間原理,其成品精度非常高。另一種是斷熱條嵌入技術,即采用由聚酞胺66和25%%玻璃纖維(PA66GF25)合成斷熱條,與鋁合金型材在外力擠壓下嵌合組成斷熱鋁(lǚ)型材。這種型材不僅強度高(接近鋁合金),而且它的機械性能好、隔熱效果佳。由於(yú)隔熱條(tiáo)的加入使型材形成多種斷麵形(xíng)式,有良(liáng)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(lì)和高剪切應力,隔熱條的線形(xíng)膨脹係數接(jiē)近鋁,有非常好的加(jiā)工(gōng)性能;同時內、外型材可以(yǐ)由不同(tóng)顏色和表麵處理方式的型材組成,增強了裝飾效果;並且可抗(kàng)多種酸、堿化學物質的(de)腐蝕(shí)。
玻璃:在窗戶(hù)中(zhōng),玻璃麵積占窗戶(hù)麵積的65%~75%。普通(tōng)玻璃的熱阻值很小,而且(qiě)對遠紅外熱輻射幾乎完全吸收,單層普通玻璃是(shì)無法(fǎ)達到保溫節能效(xiào)果的。門窗玻(bō)璃種類較(jiào)多。不同種類的玻(bō)璃(lí),其透光率、遮陽係數、傳(chuán)熱係數是大不相同的。導熱(rè)性和遮陽性,有著(zhe)雙重性。對於冬天,我們希望太陽輻(fú)射得到(dào)熱量,使室內溫度升高。但夏天又希望減少太(tài)陽輻(fú)射,避免(miǎn)進入室內。
因此,對於不同地(dì)區,應選擇相應傳(chuán)熱係數和遮陽係數的玻(bō)璃。為了降低導熱性和提高遮陽性(xìng),目(mù)前,門(mén)窗玻璃常用的處理方法有:
玻璃鍍膜。用物理或(huò)化學鍍膜工藝,改變玻璃表(biǎo)麵的熱反射特性,將太陽(yáng)輻射直接反射回去,從而提高玻璃的遮陽隔熱性能。鍍膜玻璃又分為熱反射玻璃(又稱陽光控(kòng)製玻璃)和低輻射(shè)玻璃(又稱Low-E玻璃),熱反射玻璃可通(tōng)過配置膜層(céng)的(de)結構和厚度,在較大範圍改變遮(zhē)陽性能。由於對紅外線高反射、不吸熱的材料鍍膜,Low-E玻璃可反射太(tài)陽能波段的熱輻(fú)射,從而有效地控製了玻璃(lí)的遮陽性能,同時也明顯降低了玻璃的(de)傳熱係數。
玻璃著色。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明玻璃。通過吸收部分陽光的直接(jiē)透過,從(cóng)而減少(shǎo)太陽輻射熱進入室內;但由於吸(xī)收熱量使自(zì)身溫度升高,增加(jiā)了(le)溫差傳熱,降低了保溫效果。
中空玻璃。中空玻璃是以兩片或多片玻璃,采用間隔條來控製中空(kōng)玻璃的(de)內外兩(liǎng)片的間距。雙玻璃周邊用密封膠(jiāo)翻(fān)結密封,使玻璃(lí)層間形成幹燥氣(qì)體,具有隔音、隔熱、防結(jié)露和降低能耗(hào)的作(zuò)用。
密封材料:洞口密封材料的質量,既影(yǐng)響著房(fáng)屋的保溫節能效果,也關係到牆體的防水性能,應正確選用洞口密封材料。目前塑鋼門窗(chuāng)框(kuàng)的四邊與牆體之間的空隙,通常使用聚氨酯發泡體進(jìn)行填充。此類材料不僅有填(tián)充作用,而且還有(yǒu)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矽膠、三元乙丙膠條。其(qí)他部分的密封(fēng)用密封條,密封條分為毛條和膠條。密封膠(jiāo)條用於玻璃和扇及框之間的密封,在(zài)塑鋼門窗中起著水密、氣密及節能的重要作用。密封膠條必須具有足夠的拉(lā)伸強(qiáng)度(dù)、良好的彈(dàn)性、良好的耐溫性和耐老化性,斷麵結(jié)構尺寸要與塑鋼門窗型材匹配。質量不好的膠條耐老化性差,經太陽長期暴曬,膠條老化後變硬,失去彈性,容易脫落,不僅密封性(xìng)差,而且造成玻璃鬆動產生安全隱患(huàn)。密封毛條主要用於框和扇之間的密封,毛條的安裝部位一(yī)般在門(mén)窗扇上,框扇的四周(zhōu)圍或密封橋(擋風塊)上,增強框與扇之間的密(mì)封(fēng),毛條規格是影響推拉門窗的氣密性能的重(chóng)要因素,也是(shì)影響門窗開關力的重要因素。毛(máo)條規格過大或豎毛過高,不(bú)但裝配困難,而且使門窗移(yí)動阻力增大(dà),尤其是開啟時(shí)的初阻力和關閉(bì)時的最後就位阻(zǔ)力較大;規格過小或豎毛條高度不夠,易脫出槽外,使門窗的密封性能大大降低(dī)。毛條需經(jīng)過(guò)矽化處理,質量合格的毛條外觀平直,底板和豎毛光(guāng)滑,無彎曲,底板上沒有麻點。膠條、毛條都起著密封、隔音、防塵、防凍(dòng)、保暖的作用。其質(zhì)量的好壞直接影響門窗的氣密(mì)性和長(zhǎng)期使用的節能效果。