傳統(tǒng)建築中,通過窗的傳(chuán)熱量(liàng)占建(jiàn)築總能耗20%以上;節能建築中,牆體采(cǎi)用保溫材料熱(rè)阻(zǔ)增大以後,窗的熱損(sǔn)失(shī)占建築總能耗的比例更大。導(dǎo)致門窗能量損失的原因是門窗與周(zhōu)圍環境進行(háng)的熱交換,其過(guò)程(chéng)包括:通過玻璃進入建築的太陽輻射的熱量;通(tōng)過(guò)玻璃的傳熱損失;通過(guò)窗格與窗框的熱損失;窗洞口熱橋造(zào)成的熱(rè)損失;縫隙冷風滲透造成的熱損失(shī)。
據了解,影響門(mén)窗熱量損(sǔn)耗大小的因素(sù)很多,主要有以下幾方麵:門窗的傳熱係數。門窗的傳熱係數是指在單位時間(jiān)內通過單位麵積的傳熱量。傳熱係數越大,則在冬季通過門窗的(de)熱量損失就越大。門窗的傳熱係數又與門窗的材料、類型有關。門窗的氣密性(xìng)。門窗(chuāng)的氣(qì)密性是指在門窗關(guān)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(jí)大,室外風力(lì)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(shì)溫(wēn)的影響也越小。窗牆比係數與朝向。窗牆比(bǐ)例是指外窗的(de)麵積與外牆麵積(jī)之比。通常(cháng)門窗的傳熱熱阻比牆(qiáng)體的傳熱(rè)熱阻要小得多,因此,建(jiàn)築的冷、熱耗量隨窗牆(qiáng)麵積比的增加而增加。作為建築節能的一項措施,要求在(zài)滿足采光通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照率不同,窗戶所獲得的太陽輻射熱(rè)也不相同(tóng)。門窗節(jiē)能途徑主要是保溫隔熱。其(qí)措施包括:提高門窗的保溫性(xìng)能;提高門窗的隔熱性能,提高門窗(chuāng)的氣密性。
選擇節能窗型。窗型是影響節能性(xìng)能的第(dì)一要素。推拉窗的節能效果差,而(ér)平開窗和固定窗的節(jiē)能效果優越。推拉窗在(zài)窗框(kuàng)下滑軌來回滑動,上部有較大的空間,下部有(yǒu)滑輪(lún)間的空隙,窗扇上(shàng)下形成明顯的對(duì)流交換,熱冷空氣(qì)的對流形成較大的(de)熱損失,此時,不論采用何種隔(gé)熱型材作窗(chuāng)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(fēng)壓條,在窗扇(shàn)關閉(bì)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(shī)主要是玻(bō)璃、窗扇(shàn)和窗框型材本身的熱傳導、輻射散(sàn)熱和窗扇與窗框接觸位置的空氣摻漏,以及窗框與牆體之(zhī)間的空氣滲漏等。固定窗由於窗(chuāng)框嵌在牆體內,玻璃直接安裝在窗框上,玻璃和窗框(kuàng)已采用膠條或者密封膠密封,空氣很難通過(guò)密封膠形成對流(liú),很難造成熱損失。在固(gù)定窗(chuāng)上,玻璃(lí)和(hé)窗框熱傳(chuán)導為主要熱損失的來源,如果在玻璃上采(cǎi)取有效措施,就可(kě)以大大提高節能效果。因此,從結構上講,固定窗是最節能的窗(chuāng)型。
設計合理的窗扇(shàn)比和朝向。一般來說,窗戶(hù)的傳熱係數(shù)大於同朝向、同麵積的外牆傳熱係數,因(yīn)此,采(cǎi)暖耗能熱量隨著窗牆比例的增加而增加。在采光和通風允許的條件(jiàn)下,控製窗牆比例(lì)比設置保溫窗簾和窗(chuāng)板更加有效,即窗牆麵積比設計越(yuè)小,熱量損耗就越(yuè)小,節能效(xiào)果越佳。熱量損(sǔn)耗還與外窗的朝向有關(guān),南、北朝向的太陽輻射強度和日照率高,窗戶所獲(huò)得的太陽輻(fú)射熱多。在《民用建築節能設計標準(zhǔn)(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(hái)應結合各地的具體情況(kuàng)進行(háng)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、北向的窗牆麵積比(bǐ)可取0.3;考慮到目前一些塔式住宅的(de)情況,東、西向的窗牆麵積比可取(qǔ)0.35;考(kǎo)慮(lǜ)到南向(xiàng)出現落地(dì)窗、凸窗的機(jī)會較多,南向的窗牆麵積比可取0.45。這(zhè)樣雖然增大了南向外窗的麵積,但可充分利用(yòng)太陽能的輻射熱降低采暖能耗,實現既有寬敞明亮的視野又不(bú)浪費能源的目的。
使用節能材料。由於新型材料的發展(zhǎn),組成窗的主材(cái)(框料、玻璃、密封(fēng)件、五金附件以及遮陽設施等)技術(shù)進步很快,使用(yòng)節能材料是門窗節能的有效途徑。
框料(liào):窗(chuāng)用型材約占外窗洞口麵積的15%~30%,是建築外窗中能量流失的另一個薄弱環節,因此,窗(chuāng)用型材的選(xuǎn)用也是至關重要的。目前(qián)節能窗的(de)框架類型很多,如斷(duàn)熱鋁材、斷熱鋼材(cái)、塑料型材、玻璃鋼材及複合材料(鋁塑、鋁木等)。其中(zhōng),斷(duàn)熱鋁材節能效果比較好,使(shǐ)用比較廣,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係數。斷熱(rè)鋁材是(shì)在鋁合金型材斷麵中使用熱橋(冷橋)技術使(shǐ)型材分為內、外兩部。目前有兩(liǎng)種工藝:一種是注膠式斷熱技術(即澆注切橋技術),這種技術既(jì)可以生產對稱(chēng)型斷熱(rè)型材,也可以生產(chǎn)非對稱(chēng)型材。由於利用澆注式處理流體填補(bǔ)成型空間(jiān)原理,其成品精度非常高。另一種是斷熱條嵌(qiàn)入技術,即(jí)采用由聚(jù)酞胺66和25%%玻璃纖維(PA66GF25)合成斷(duàn)熱(rè)條,與鋁合金型材在外力擠(jǐ)壓下嵌合組成斷熱鋁型(xíng)材。這種型材不僅強(qiáng)度高(接(jiē)近鋁合金),而且它的機械性能好、隔熱效果佳。由於隔熱條的加入(rù)使型材形成多種斷麵形式,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(hé)高剪切應(yīng)力,隔熱條的線形膨脹係數(shù)接近(jìn)鋁,有非常(cháng)好的加工性能;同時內、外型材可以由不同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、堿化學物質的腐蝕。
玻璃:在窗戶中,玻璃麵積占窗戶麵積的65%~75%。普通玻璃的熱阻值(zhí)很小,而且對遠紅外熱輻射幾乎完全吸收,單層普通玻璃是無法達到保溫節能效果的。門窗玻璃種(zhǒng)類較(jiào)多。不同種類的玻(bō)璃,其透光率、遮陽係(xì)數、傳熱係數是大不相同的。導熱性和(hé)遮陽(yáng)性,有著雙重性。對於冬天,我們(men)希望太陽(yáng)輻射得到熱量,使室內溫度升高。但(dàn)夏天又希望(wàng)減少太(tài)陽輻射,避免進入室(shì)內(nèi)。
因此,對於不同地區,應選擇相應傳熱係數和遮陽係數的玻璃(lí)。為了降低導熱性和提高遮陽性,目前,門(mén)窗玻璃常用的處理方法(fǎ)有:
玻璃鍍膜。用物理或化學鍍膜工(gōng)藝,改(gǎi)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(néng)。鍍膜玻璃又分為熱反(fǎn)射玻璃(又稱陽光控製玻璃)和低輻射玻璃(又稱Low-E玻璃),熱反射(shè)玻璃可通(tōng)過配置膜層的結構(gòu)和厚度,在較大(dà)範圍改變遮陽性能。由(yóu)於對紅外線(xiàn)高反射、不吸熱的材料(liào)鍍膜,Low-E玻璃可反射太陽能波段的熱(rè)輻射,從而有效地控製了玻璃的遮陽性能,同時也明顯降(jiàng)低了玻璃的傳熱係(xì)數。
玻璃著色。在製造過程中加入色(sè)劑,著色玻璃的遮(zhē)陽性和隔熱性能優於透明玻璃。通(tōng)過(guò)吸收部分陽光的直接透過,從而(ér)減少太陽輻射熱進入室內;但由於吸收熱(rè)量使自身(shēn)溫(wēn)度(dù)升高,增加了溫差傳熱,降低了(le)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玻璃的內外兩片的間距。雙(shuāng)玻璃周邊用密封膠翻結密封,使玻璃(lí)層間形成幹燥氣體,具有隔音、隔熱、防結(jié)露和(hé)降低能耗的作(zuò)用(yòng)。
密封材(cái)料:洞口密封材料的質量,既影響著房屋的保溫節能效果,也關係到牆體的防水(shuǐ)性能,應正(zhèng)確選用洞口密封材(cái)料。目前塑鋼(gāng)門窗框的四邊與牆(qiáng)體之間的空隙,通常(cháng)使用聚氨酯發泡體進行填充。此類材料(liào)不僅(jǐn)有填充作用,而且還有很好的密封保溫和隔熱性能(néng)。
另外應用較多的密(mì)封材料還有矽膠、三元乙(yǐ)丙膠條。其他部分的密封用密封條,密封條分為毛條(tiáo)和膠條。密封膠條用(yòng)於玻璃和(hé)扇及框之間的密封,在(zài)塑鋼門窗中起著水密、氣密及節(jiē)能的重要作用。密封膠條必須具有足夠的拉伸強度、良好的彈性、良好的(de)耐溫性和耐老化性,斷麵結構(gòu)尺寸要與塑(sù)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(mì)封性差,而且造成玻璃鬆(sōng)動產生安全隱患。密(mì)封毛條主要用於框和扇之間的密封,毛條的安裝部位一般在門窗扇上,框扇的四(sì)周圍或密封(fēng)橋(擋風塊)上,增強框與扇之(zhī)間的(de)密封,毛條規(guī)格是影響推拉門窗的氣密性能的重要因素,也是影(yǐng)響(xiǎng)門窗開關力(lì)的重要因(yīn)素。毛條規格過大或豎毛過高,不但裝配困難,而且使門窗移動阻(zǔ)力增大,尤其是開啟時的初阻力和關閉時的最(zuì)後就位阻力較大;規(guī)格過小或豎毛條(tiáo)高度不夠,易(yì)脫出槽外(wài),使門窗的密封(fēng)性能大大降(jiàng)低(dī)。毛條需經過矽化(huà)處理,質量合格的毛條外觀(guān)平直,底板和豎毛(máo)光滑,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、保(bǎo)暖的(de)作用。其質量的好(hǎo)壞直接影響門窗的氣密性和(hé)長期使用的節能效果。