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1、二0一二年七月,培训教材,建筑门窗和中空玻璃节能技术,2,内容纲要,第三部分中空玻璃在建筑节能中的重要性及中空玻璃的技术要求一、中空玻璃在建筑节能中的重要性二、铝间隔条中空玻璃基本生产设备三、中空玻璃生产工艺流程及工序要求四、中空玻璃配套件的技术要求五、铝合金窗、塑料窗选用不同中空玻璃传热系数计算,3,第一部分“十二五”期间建筑门窗节能技术的发展与走向,建筑节能现状及发展趋势,一,门窗节能的重要性,二,门窗框型材的保温性能,三,玻璃的保温性能,四,一、建筑节能现状与发展国外现状及发展,随着世界经济的发展，各国能源的消耗量越来越高，世界能源需求量以每年大约2%的比率增长；在亚洲，过去的17年中这
2、一比率为3.5%，在中国、马来西亚、新加坡和泰国，这一增长比率更高，平均每年都超过了5%。对世界能源消费的长期预测表明，2050年能源消费将达到1975年的4倍。其中建筑物能耗占总能耗的11%25%。由此所带来的对环境、社会等的影响也日益引起人们的高度正视。,欧洲国家对住宅墙体的保温隔热和门窗的节能都提出了明确的要求，建筑师必需按国家相关规定进行设计和选用材料，对人体和生态环境产生不良影响的材料被严格禁止。从上世纪70年代初期开始，外墙、门窗保温隔热和密封技术得到了推广和加强，同时也使室内外空气的交换题目凸显出来；至上世纪80年代初，“智能型房屋呼吸系统”开始进入家庭，空气质量得到了进一步优化
3、，住宅能耗进一步降低。这种“房屋呼吸”概念，即通过对透风量的控制，形成室内外正负压差，让新鲜空气进入主要居室，然后经由卫生间和厨房，将污浊空气排出室外。,国外的现状及发展,欧洲,欧洲,在西欧和北欧的一些国家，高恬静度、低能耗的建筑非常普遍。其造价可能比一般建筑高出3，但因为节能和优化组合，每年的运营成本却可节约60。,一、建筑节能现状与发展欧洲门窗节能介绍：,8,对于欧洲其他国家现在的门窗节能要求，我们可以参见右图，其中上面的数字为2009年的要求，下面的字体为2012的要求。到2012年，除了西班牙Uw3.1W/m2*K和法国Uw2.6W/m2*K外，其他国家的Uw都在2.0W/m2*K以下
4、，尤其在北欧地区，全部在1.5W/m2*K以下。,德国,法国,西班牙,英国,丹麦,挪威,瑞典,芬兰,波兰,俄罗斯,比利时,德国,德国建筑节能体系及技术在欧洲以至全世界都处于领先地位，其建筑节能的政策体系和技术措施对中国发展节能建筑应有一定借鉴作用。德国能源匮乏，石油几乎100依靠进口，天然气80依靠进口，节约能源是德国政府能源开发利用的一贯政策。在32年的时间里，门窗传热系数减低了63%，也就是说消耗的能源减少了63%。接下来，在2010年Uw降低到1.0W/m2*K，到2013年将降低到0.8W/m2*K左右.,9,一、建筑节能现状及发展德国,由于60年代末的石油危机，欧洲颁布了几项法律法规
5、，以减少建筑能源消耗。德国的传热系数在1995年以前叫K值（同我国现在一致），之后改为U值。1977年德国要求型材K值不超过3.5W/m2*K，到1995年降低为1.8W/m2*K，降低了接近一半；而到了2002年则要求整窗Uw值不超过1.7W/m2*K，2009年降低为1.3W/m2*K。在32年的时间里，门窗传热系数减低了63%，也就是说消耗的能源减少了63%。接下来，在2010年Uw将降低到1.0W/m2*K，到2013年将降低到0.8W/m2*K左右，门窗的传热系数要求基本向墙体靠近。,10,图1德国门窗节能要求变化历程,英国,英国政府从1986年开始制订国家节能计划，将建筑节能由低到
6、高分为10个等级。政府强制执行节能计划。目前英国的新建住宅基本上都达到了最高节能等级的要求，按新规范设计的节能型住宅比传统住宅在能量消耗上的花销要减少75。,法国,在法国，民居建筑的能源消费占法国能源总消费的45，排放的温室气体占法国温室气体总排放量的25。法国家庭的电力消耗20年翻了一倍，其中34用于取暖、8用于烹调、15用于热水、43属于其他用途。为了科学合理地用电，法国政府在引导居民节约电力，减少能源消耗，以及先进建筑物的能源利用效率等方面采取了诸多措施。12,美国是经济技术高度发达的国家，建筑业、钢铁产业和汽车产业长期被称为经济的“三大支柱”，建筑业也相称发达。美国的建筑与中国的建筑在
7、形式上有着质的差别。美国人口约2.5亿，目前住宅自有率为66，人均栖身面积59平方米，居世界榜首。美国的住宅几乎全部为三层以下。,美国,美国,从2000年起，美国房屋所耗能源超过了交通业和工业界，房屋如今消耗美国能源总供给的1/3。近年来，为了节能和环保，美国能源部正在鼎力推广“零能耗住宅”新技术。通过改进建筑设计和材料，美国房屋能耗已比1980年减少了30。美国能源部以为，应该通过外墙（如太阳能吸热壁）、窗户和建筑材料等，不借助任何机械装置，直接利用太阳能进行房屋天然供暖、降温及照明，以减少房屋降温或供暖所需的能源消。据美国绿色建筑协会的最新数据，5年内，美国50的新建筑将是绿色建筑。固然建
8、筑成本提高约2，但运营和维护成本将大幅下降，通常两年之内即可收回建筑部门的投资。,亚洲,在亚洲地区，跟着亚洲经济的发展，越来越多的国家已经意识到了进步能源使用效率的重要性，积极的致力于这方面的工作。很多国家的制造商也积极提倡采用节能规范和节能标识，国为这将使他们能更有效地在国际和国内市场上竞争。现在亚洲的韩国、泰国、菲律宾、马来西亚等国家都已经实施了节能规范和标识。,16,一、建筑节能现状与发展中国节能现状与发展,我国建筑的能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等)约占全社会总能耗的30。,其中最主要的是采暖和空调，占到20。而这“30”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例，如果再加
9、上建材生产过程中耗掉的能源(占全社会总能耗的16.7)，和建筑相关的能耗，将占到社会总能耗的46.7。,门窗能耗占建筑能耗的45%-50%,居住建筑的单位总能耗是发达国家的3倍左右,外窗能耗是发达国家的1.52.2倍,门窗空气渗透率为发达国家的3-6倍.这表明我国建筑节能水平与国外发达国家的差距还较大.,17,中国节能现状与发展,在全国实施建筑节能50的基础上，2004年7月1日北京市的居住建筑节能设计标准(节能65)正式实施。该“标准是在第二步节能设计标准(节能50)的基础上，再节能30。而且这部分节能率完全由提高建筑物围护结构的热工性能来实现，而不考虑靠采暖系统效率的提高来分担。继北京之后
10、，天津、济南、青岛、郑州、开封、洛阳等许多城市陆续执行了节能65的政策。其他地区也陆续制定地方性的建筑节能政策逐步执行节能65政策。,18,中国节能现状与发展,随着国家节能减排形势的需要，建筑节能指标必将进一步提高。今年1月份筑住建部公布了十二五建筑节能专项规划(征求意见稿),到十二五末期,建筑节能形成1.16亿吨标准煤节能能力。其中发展绿色建筑，加强新建建筑节能工作，新建建筑执行不低于65%标准，形成4500万吨标准煤节能能力。深化供热体制改革，全面推进供热计量收费，推进北方采暖地区既有建筑供热计量及节能改造达到4亿平方米，形成2700万吨标准煤节能能力。,加强公共建筑节能监管体系建设，推动
11、节能改造与运行管理，形成1400万吨煤节能能力。推动可再生能源与建筑一体化应用，形成常规能源替代能力3000万吨标准煤。北京等直辖市和有条件的地区率先推广节能75%，今后更高建筑节能标准的实施，特别是严寒和寒冷地区将主要是依靠提高门窗的节能保温性能这条途径来实现。,中国节能现状与发展,20,二、门窗节能的重要性,一般普通外门窗的保温隔热性能比外墙差很多，而且外门窗和墙连接的周边又是保温的薄弱环节，因此，从降低建筑能耗的角度出发，必须要求建筑外门窗的保温性能。建筑门窗对建筑能耗高低的影响主要有以下几个方面：一是窗的传热系数影响冬季采暖、夏季空调时的室内外温差传热；二是窗受太阳辐射影响而造成室内得
12、热；三是因门窗密封性差室内外冷热空气交换造成的能耗。在冬季，通过窗户进入室内的太阳辐射有利于建筑节能，因此，减小窗的传热系数抑制温差传热以及提高窗户密封性能是降低窗热损失的主要途径之一；而夏季，通过窗口进入室内的太阳辐射热成为空调降温的负荷，因此，减少进入室内的太阳辐射热以及减少窗的温差传热及提高窗户密封性能都是降低空调能耗的途径。,21,二、门窗节能的重要性,在整体建筑中，通过围护结构的传热耗热量约为72%，通过门窗缝隙的空气渗透耗热量约为28%。窗户的传热量占22，略低于外墙，但把通过窗户的传热量与空气渗透耗热量相加，即约占全部建筑能耗的50%左右。窗户的热工性能优劣将极大地影响到建筑的采
13、暖和空调能耗。使用节能门窗是降低建筑能耗的重要途径。,22,二、门窗节能的重要性,按照民用建筑热工设计规范GB50176，我国根据气候的不同，分为五个气候区域，从北往南，分别是：严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区，见以下图1：,全国建筑节能设计气候分区,23,中国建筑热工设计分区图,分区指标严寒地区：最冷月平均温度-10寒冷地区：最冷月平均温度0-10夏热冬冷地区：最冷月平均温度010；最热月平均温度2530夏热冬暖地区：最冷月平均温度10；最热月平均温度2529温和地区：最冷月平均温度013；最热月平均温度1825,严寒：采暖为主；寒冷：采暖为主，也需空调；夏热冬冷：空
14、调、采暖；夏热冬暖：空调为主,建筑热工设计分区及设计要求.,24,中国各气候分区门窗节能要求,右图是我国各气候分区门窗节能要求，其中红色字体为现在的要求，黑色字体为建筑节能70%的要求。通过这个分布图可以看出，我国不同气候分区的门窗传热系数要求大致跟欧洲的变化历程相近，现在北京的节能要求为整窗Kw值小于2.8W/m2*K，跟德国1984年的水平基本一致，而东北地区为2.2W/m2*K,跟德国1995年的水平相近。为了达到建筑节能70%的要求，北京地区整窗Uw值需要达到2.0W/m2*K，东北地区需要达到1.5W/m2*K,这还不及德国现在的节能,25,二、门窗节能的重要性,按照公共建筑节能设计
15、标准GB50189和居住建筑节能设计标准规定的指标要求，不同的地区对于门窗有不同的指标，而居住建筑节能设计标准不仅规定了指标，同时在各个地区也分别规定了A、B甚至C的气候分区，这样规定的目的就是细化不同地区的节能指标。,26,三、门窗框扇型材的保温性能,虽然每种材质具有固定的导热系数，但通过制作成空腔结构或复合结构的窗框型材，其热传导性能会发生改变。因此，型材断面结构的设计对于窗框保温性能至关重要。而门窗框扇型材的结构设计其实是复合设计理念的发展。钢窗从实芯钢框发展为空腹钢框乃至断热钢框；铝窗从普通铝合金框发展成为断热型铝合金框；木窗从实木结构发展成为复合结构；塑窗从单腔结构发展成为两腔、三腔
16、结构，乃至最新出现的七腔、八腔结构的型材。只要设计合理，导热性能高的钢、铝材料，也能制作成为保温性能较好的窗框材料。而相比较之下，塑料与木材由于本身具有优良的保温性能，所以这两种窗框型材的保温设计更简便、保温程度更高、节能成本也更低。,三、门窗框扇型材的保温性能导热系数和导热率,导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,），在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米度（W/mK，此处为K可用代替）。导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。通常把导热系数较低的材料称为保温材料，而把导热系数在0.05瓦/米度以下的材料称为高效保温材料。,导热率是指当物体内温度降低1度时，单位时间内通过单位截面的热量。导热率是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。所以同类材料的导热率都是一样的，并不会因为厚度不一样而变化。,28,三、门窗框扇型材的保温性能,
