《建筑节能设计中外窗的分析与设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑节能设计中外窗的分析与设计（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1建筑节能设计中外窗的分析与设计【摘要】：窗是建筑围护结构中的开口部位，是建筑耗能的关键部位，窗户的能耗占整个建筑能耗的一 半左右，改进窗户的节能是提高建筑节能水平有效、快捷的措施. 如何减少窗户的能量损失,就要从多 个方面考虑才能真正起到节能的作用。这就不仅包括窗所使用的材料，还包括朝向，窗墙面积比，窗的 类型等等。 【关键词】：建筑节能 外窗 分析 设计 【正文】:随着能源危机和环境问题的日益严重，社会各界人士都开始从不同角度与方法去改善与解决这两大问题。而建筑业作为能耗大户，更应该对此下更大的努力去面对这些问题。在我国，建筑能耗占总能耗的 30%以上，这是个十分巨大的数字。我国单位面积建
2、筑能耗是发达国家的 2 到 3 倍，在这方面上，我们还有很多路要走，任重而道远。窗是建筑围护结构中的开口部位，是建筑耗能的关键部位，窗户的能耗占整个建筑能耗的一半左右，改进窗户的节能是提高建筑节能水平有效、快捷的措施. 如何减少窗户的能量损失,就要从多个方面考虑才能真正起到节能的作用【1】。这就不仅包括窗所使用的材料，还包括朝向，窗墙面积比，窗的类型等等。 1.外窗的朝向对建筑节能的影响建筑方位因素是外窗节能设计的首要因素( 占13.8% 的比重) 。大面积的玻璃窗应避免东照西晒, 建筑的朝向应朝南北向放置。当建筑无遮挡时, 南向的窗在冬天的白天能接受相当大的太阳辐射能,这些太阳热的获得,可以
3、帮助减少冬季的室内加热费用。在夏天， 由于太阳的高度角增大，所得的太阳辐射能反而很小( 从图1可见) , 减少了室内的冷负荷, 很大程度上减少了空调系统的能耗。所以，建筑设计时，应充分考虑窗户的朝向，从而达到节能的目的【2】。这是外窗节能设计的出发点。 2.外窗窗墙面积比对建筑节能的影响外窗窗墙面积比是窗户洞口面积与房间立面单元面积（即房间层高与开间定位线围成的面积）的比值。是建筑设计中一个很重要的数据。普通窗户的保温隔热性能比外墙差很多。夏季白天通过窗户进入室内的太阳辐射热也比外墙多得多。窗户开的越多越大， 即窗墙面积比越大，则采暖和空调的能耗也越大。 图 1 北纬 40 的太阳日总辐射照度
4、 因此，从节能的角度出发，必须限制窗墙面积比。在国家颁布的各类地区建筑节能设计标准中，窗墙比是一个重要的参数。窗户的面积既要满足（采光率） ， （窗地比） 。还应兼顾保温和节能（窗墙比） 。规范鼓励在满足自然采光的范 围内，外窗的面积越小越好。但是，我国地大物博，不同地区的气候条件相差太大。在夏热冬冷地区，较大的开窗面积能加强房间通风。带走室内余热和2积蓄冷量，减少空调运行时的能耗，南窗也大大有利于冬季日照。另外，若窗口面积太小、采光亦自然减少，所增加的室内照明用电能耗将超过节约的采暖能耗将得不偿失。因此，这些地区在进行围护结构节能设计时，不能过分依靠减少窗墙比，重点应是提高窗的热工性能。窗的
5、热工性能好，窗墙比就可适当提高，给建筑设计也提供了更大的灵活性。从经济角度来说, 提高外窗的热工性能所需资金不多，却要比提高外墙热工性能的资金效益高 3 倍以上。 3.外窗类型对建筑节能的影响在建筑中常使用的窗型一般为推拉窗、平开窗和固定窗。 3.1 推拉窗推拉窗是两个窗扇在窗框上下滑轨中,利用窗扇左右滑动开启和关闭,开窗面积为窗框的一半。这种窗户的结构,使冬天热气从窗扇上面空隙外流,冷气从窗扇下面空隙流入,夏天则反之。不论是铝合金或塑钢材料制成的推拉窗,其节能性能都不理想。推拉窗不论用什么玻璃, 什么窗框,其对流损失的热能远远超过窗框和扇框型的热传导和辐射损失,也远远超过玻璃对室内热量热辐射
6、和热传导损失,所以说,推拉窗的窗型结构决定了它不是真正理想的节能窗。 3.2 平开窗平开窗分内外平开窗,是我国传统使用的一种窗型,密封性能很好, 很少有空隙,良好的密封条既便有空隙也是微乎其微的,很难形成对流,这种窗型的热量流失主要是玻璃和窗框窗扇型材的热传导和辐射,如果能很好地解决上述玻璃和型材的热传导,平开窗的节能性能会得到有利的保证.从结构上讲,平开窗要比推拉窗的节能效果有明显的优势,平开窗可称为真正的节能窗型。 3.3 固定窗固定窗，窗框嵌在墙体内，玻璃直接安在窗框上，用密封胶，把玻璃和窗框接触的四边密封。如密封胶密封的严密，空气很难通过密封胶形成对流，因此对流热损失极少，玻璃和窗框的
7、热传导是主要损失的源头，对大面积玻璃和少量框型材，在材料形式上采取有效措施，可以大大提高节能效果。从结构上讲，固定窗是节能效果最理想的窗型。固定窗的缺点是无法通风通气，所以又在固定窗上开装小型上翻下翻窗，或者在大的固定窗的一侧安装一个小的平开窗，专门作为定时放风通气使用【3】。 4.窗的所选材料对建筑节能的影响 4.1 玻璃门窗玻璃种类较多。不同种类的玻璃，其透光率、遮阳系数、传热系数是大不相同的。导热性和遮阳性，有着双重性。对于冬天，我们希望太阳辐射得到热量，使室内温度升高。但夏天又希望减少太阳辐射，避免进入室内。因此，对于不同地区，应选择相应传热系数和遮阳系数的玻璃。目前普遍采用的中空玻璃
8、是以两片或多片玻璃，用间隔条来控制各片玻璃之间的间距。周边用密封胶翻结密封，使玻璃层间形成干燥气体，或充以惰性气体，具有隔音、隔热、防结露和降低能耗的作用。玻璃的间距以 12 mm 为最佳超过 12 mm 隔热反而不好。目前节能窗通常采用三层普通中空玻璃或双层(一层 Low-E 玻璃+一层白玻)，Low-E 玻3璃即低辐射镀膜玻璃，其常用的离线 Low-E 玻璃又分为单银高透型 Low-E 膜玻璃，遮阳型Low-E 膜玻璃及双银 Low-E 膜玻璃，由于膜层强度较差，Low-E 玻璃一般都制成中空玻璃使用；严寒地区宜选用单银高透型。Low-E 膜玻璃，其透光率 Tr60%，遮蔽系数 Se0.6
9、，其他地区宜选用遮阳型 Low-E 膜玻璃，其透光率 Tr60%，遮蔽系数 0.3Se0.6，双银 Low-E 膜玻璃属于高级 Low-E 玻璃，其综合节能效果远优于其他 Low-E 玻璃，在我国各地均适用。中空玻璃有 4 个表面，由外而内依次为 1、2、3、4，Low-E 膜应位于第 2 面或第 3 面，北方寒冷地区 Low-E 膜应置于第 3 面。南方炎热地区 Low-E 膜应置于第 2 面，确定 Low-E 膜位于第 2 面或第 3 面时，还应综合考虑建筑节能和外观装饰效果【4】。 4.2 框料目前节能窗的框架类型很多，如断热铝材、断热钢材、塑料型材、玻璃钢材及复合材料(铝塑、铝木等)。
10、其中，断热铝材节能效果比较好，使用比较广，他不仅保留了铝型材的优点，同时，也大大降低了铝型材传热系数。隔热铝材分为两大类型：穿条式；注胶式。“穿条式”是将由玻璃纤维强化的聚酰胺尼龙 PA66 制成的隔热条穿入特定槽口的铝型材之间后机械滚压方式复合成一体，这种隔热工艺在欧洲已有 30 年的使用历史；而注胶式隔热铝材是在特别设计的型材空腔内灌筑聚胺酯发泡材料，待冷凝定型后再将型材铣成铝材互不相连的两部分，从而制成隔热型材。目前国内超过 86%的隔热铝合金型材都是用滚压穿条式生产的。这种型材选择时需要注意的是隔热条的选择。应采用聚酰胺尼龙(PA66)作为基材, 采用玻璃纤维作为强化物合理配比。因其线
11、形膨胀系数接近铝，具备较高的机械强度及耐高温性能，而且可以充分保证其尺寸精度的稳定性，鉴于此基础，用聚酰胺尼龙(PA66)为基材的隔热条在复合加工后可以充分承担及胜任门窗的受力承载，装配精度等综合要求。但目前市场上存在用 PVC、尼龙 6 等其他材质替代 PA66, 以石粉、云母、碳酸钙等普通填充材料替代玻璃纤维作为强化的现象，在降低成本的同时却牺牲了强度和耐热性，这样很容易造成隔热铝门窗的抗风压性、气密性、水密性等基本性能的丧失。 4.3 密封材料洞口密封材料的质量，既影响着房屋的保温节能效果，也关系到墙体的防水性能，应正确选用。目前钢塑门窗框的四边与墙体之间的空隙，通常使用聚氨酯发泡体进行
12、填充。此类材料不仅有填充作用，而且还有很好的密封保温和隔热性能。另外应用较多的密封材料还有硅胶、三元乙丙胶条,其质量的好坏直接影响门窗的气密性和长期使用的节能效果【5】。 5.窗在设计时对建筑节能的影响随着城市土地的日益稀缺，点式住宅项目也日益增多。这些单体平面在实际使用中对通风十分不利，特别是在夏季，室内积聚的热量难以散失，必须采用人工通风或空调降温，大大增加了建筑使用的能耗。所以，更加要做好建筑单体的通风设计，主要从平面和剖面两方面考虑。平面的通风设计应注重以下几个问题：窗的设计尽可能按有利于空气的贯穿进行布局。房间的门窗位置应合理安排，窗户的朝向应有利于形成穿堂风，从而增加房间内的空气流
13、动；从通风的角度来讲，窗户可通风面积的大小是决定室内风速的关键，但前提是必须要保证进风口和出风口的同时存在，才能由于正负风压的作用而形成空气的流动。同时增大4进风口和出风口，能增强室内穿堂风的效果(见图2)。也有利于室内保持较为稳定的风速和均匀的流场，提高人体舒适度；窗户的开启形式对通风面积和气流的流场均产生较大的影响。从通风的角度考虑，对于有利于建筑通风的窗户应尽可能采用提高通风面积的形式，窗户开启的角度和位置要慎重考虑，科学设计，将室内空气主流场控制在房间剖面的主要使用高度；当建筑内部不具备形成穿堂风的情况下，有必要通过导风板的设计尽可能增加形成空气流通的条件。如一个房间只能单侧墙开窗时，
14、可考虑在此墙上相距一定距离开设两个窗户，两窗之间设置垂直挡风板(见图3)。当主导风在水平方向上与该挡风板夹角较大时，在挡板的两侧就会形成明显正负风压区，气流就会从第一个迎风窗进入而从另一窗户流出，实现单侧开窗的通风。因此，此做法较为适合在房间朝向与当地主导风向夹角较大时采用。 图2对流风示意图 图3单侧通风示意图除了平面通风设计时应对窗位置重点考虑之外，窗布局对建筑剖面的通风设计其实也十分重要，一般进出风口的高低决定了流通室内空气流动的方向，对人体的舒适度影响较大。因此，一般应结合房间的实际使用功能设计剖面的通风高度。如办公室，通风高度应设在人坐姿的头部位置；住宅内的通风高度控制可按不同功能要
15、求确定，起居室、书房、餐厅应以坐姿为参考，厨房应以站姿为参考，卧室可以卧姿为参考。窗台的高度应按实际通风要求进行相应调整，才能获得较为理想的通风效果。在节能方面有很好的成效【6】。【结语】：上述为从多方面分析建筑外窗对建筑节能的综合影响。从中可以得之有许多方面可以使建筑的能耗下降。面对日益出现的种种问题与危机，建筑工作者们应该有高度的社会责任感与主人翁精神，努力通过实践去改善重重问题。让我们的生活更加美好！ 【参考文献】：【1】. 冉春雨、白莉、张淑秘、马大雷建筑外窗对建筑节能的影响分析 吉林建筑工程学院市政与 环境工程学院【2】. 杜宗翰 建筑节能的关键是门窗节能 中国建筑金属结构协会会长 【3】. 郑琼 浅谈建筑节能窗的设计措施 上海市建筑设计研究院 【4】. 马立群 郎晓霞 建筑节能与窗玻璃的选择 青岛理工大学 【5】. 黄夏东 建筑外窗及窗玻璃对建筑节能的影响 福建省建筑科学研究院 【6】. 辛立 论节能建筑中外门窗的设计 沈阳市规划设计研究院
