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1、建筑节能门窗基本知识介绍徐州市建设机械金属结构协会/蒋柏先供稿什么是节能门窗衡量建筑门窗是否节能应该主要考虑三个要素，即热量的流失（热 量的交换）、热量的对流以及热量的传导和辐射。在建筑维护结构总能当中，建筑门窗的能耗占其能耗的49%.建筑门 窗为建筑物保温性能最薄弱的地位，因此提高门窗的保温性能是保证建 筑物能耗的主要途径，随着国家节能法规与建筑节能标准的出台，建筑 节能门窗也引起了社会关注，通常节能门窗题材成了商家、媒体炒作的 焦点。因为对节能门窗了解不深刻，很多门窗的广告宣传册上面可以看 到：“某某楼盘门窗采用某某品牌的隔热断桥铝门窗或彩色塑料的节能 门窗”以及采用某某品牌的Low-E中
2、空玻璃的节能门窗。”对节能门窗而 言，就只用了隔垫断桥型材或彩色塑料或是只采用了 Low-E中空玻璃 就是节能门窗吗？又何为节能门窗呢？它是一个系统的完美组合，各环 节性能的综合结果，缺一不可，衡量建筑门窗是否节能应该主要考虑三 个要素，即热量的流失（热量的交换）、热量的对流以及热量的传导和 辐射。1. 对流是通过门窗的间隙使用热冷空气的循环流动，通过气体对流使得 热量交换，导致热量流失；2. 热传导则是由门窗使用的材料本身分子运动而进行的热量传递，通过 材料本身的一个面传递到另一个面，导致热流失；3. 辐射主要是以射线形式直接传递，导致能耗损失。以三个要素来看， 节能门窗我们要注意以下几个方
3、面：一、型材的设计与选择首先选择不同材料的型材它们的性能不同，主要是热传导系数不同 决定了门窗的能耗，当你选择一种材料时，对型材截面的设计又非常的 重要。就拿铝合金型材来讨论：现还有大部分地区的建设单位在型材的 选择方面只考虑成本，不重视性能。为了避开铝合金自身的不足，开发 了隔热冷桥多腔体铝合金型材。使隔热冷桥的方式阻止了铝合金型材的 快速热传导，从而实现节能。可隔热断桥铝型材的设计，往往忽略细节。 框、扇料上面的隔热条不在同一侧（靠室外或室内），使得五金配件安 装之后，室内外型材通过金属五金配件绕过隔热条相互连接在一起，从 而使得热量快速传导，影响门窗的节能性能等等。当然，型材的改进是 否
4、对整窗能达到节能的效果，这也跟窗型的开启形式选择有关系，比如 像平开的门窗，采用隔热断桥铝合金型材节能效果比较明显。而对于推 拉门窗而言，采用隔热断桥铝型材也只能说是孤掌难鸣，由于推拉门窗 的结构形式所决定，它在关闭时两窗扇不在同一个平面，而两窗扇之间 以及四周没有密封压力的存在，只是依靠毛条进行重叠搭接，毛条之间 又存在间隙，形成对流现象，我们曾经在北京地区做过对基础建筑各部 件的传热系数及耗热量比例分析，其中一项内容是空气渗透能耗占整体 的23.2%，而空气渗透的能耗主要是通过门窗缝隙流失，可想而知，要 是采用推拉形式的门窗，空气渗透所损耗的能量将更为严重，因此推拉 门窗即使采用隔热断桥铝
5、型材也不属于节能门窗，由于推拉窗自身结构 所限止，其采用隔热断桥铝型材也是毫无意义的。二、玻璃的选择建筑门窗使用玻璃，在我国技术较为成熟，可根据各地区不同的节 能指标，选择不同性能的玻璃来满足节能的要求。我们知道，能源的损 耗主要是由对流、传导、和辐射三方面的因素。而玻璃主要是热辐射损 耗能量，所以我们在选择建筑门窗玻璃时，要保证整体建筑的节能，就 得合理的选择玻璃，应对各地不同建筑的需求，选择相应传热系数和 遮阳系数的玻璃。三、配件我们曾说过：“五金配件是门窗的心脏，而不是配角”。五金配件在节 能门窗里面所起的作用非同小可，不但与门窗的气密、水密以及抗风压 息息相关，在安全等性能上也起着非常
6、重要的作用。节能门窗五金配件 应考虑到以下几个方面：1. 五金配件材质的选择选择材质好的五金配件是好品质节能门窗的 基本保证。材质差的五金配件易老化、碎裂。这样就可导致门窗开启不 灵活或无法开启、关闭，这样不但不能保证建筑门窗的气密性能和节能， 还会给人们的生命安全带来危害。因此在选择五金配件时一定要选择有 品质保证的品牌产品，不能贪图便宜，以小失大。2. 节能门窗五金配件的合理配置与设计节能门窗的五金配件配置上 面，应选择锁闭良好的多点锁系统，保证门在受风压的作用下，扇、框 变形同步，有效保证密封材料的合理配合，使密封胶条能随时保持在受 压力的壮态下有良好的密封性能，而不能选择便宜、简易的单
7、点锁五金 配置，因单点锁五金配置时，在门窗受到正风压，或负风压时，门窗在没有锁闭点的位置就会发生变形。而变形之后无法恢复原位，从而导致 扇、框之间产生缝隙，使得热冷空气通过门窗缝隙循环流动，形成对流， 不能使门窗达到节能。四、正确的组装前面几点是门窗组件的要求，但合理的选择组件很重要，而正确的 把多种组件合理的组合成系统才是完善的节能门窗，所以我们在选择门 窗组装厂时，选择有实力、有经验的门窗组装厂也是很关键的。从衡量建筑门窗的三个要素看，推拉门窗由于结构原因，在关闭时两窗 扇不在同一个平面，而两窗扇之间以及四周没有密封压力的存在，只是 依靠毛条进行重叠搭接，毛条之间又存在间隙，形成对流现象，
8、因此推 拉门窗不属于节能窗。而其他开启形式的门窗就是节能门窗吗？其他开 启形式的的门窗也得全面考虑和合理的设计才能达到门窗节能的要求。 而只采用了节能型材或节能玻璃就是节能的门窗吗？从以上分析得知， 节能门窗，仅仅采用好的型材或玻璃以及配件是不够的，良好的材料的 完美组合，才是系统综合评价的要素。门窗传热系数K和U值的区别概念和定义相同。U值和K值都是衡量材料隔热性能的物理量，即 传热系数。建筑玻璃的U值和K值都定义为：在标准条件下，单位时 间内从单位面积的玻璃组件一侧空气到另一侧空气的传输热量。由此看 出，U值和K值的概念和定义是完全相同的。2. 习惯上采用的符号。玻璃组件的传热系数，欧美国
9、家大多用U来表示，日本工业标准JISR3209-1995和中国国标GB8484-87用K来表 示。在我国，多数镀膜玻璃制造商在其产品说明书上给出U值。在国外， 很多著名镀膜玻璃厂商给出U值，有些厂商给出K值，有些厂商指明U 值米值。根据定义，U值和K值国际单位制为w/m2.k，其中w为热功率、 m2为玻璃面积、k为开氏温度。除了国际单位，还有英制单位BTU/h.ft2. F，这里BTU为英制热量、h为小时、ft2为平方英尺、F为华氏温度。两种单位之间的换算关系为：1个U值等于5.678K值w/m2.k从以上分析看出，U值和K值的概念和定义是相同的，U值就是K 值，K值就是U值。但是由于以下原因
10、，同一产品的U值（或K值） 可能在不同的机构测试的数据有些差别。1. 测量方法。玻璃组件的U值（或K值）有两种常用的测量方法，一 种叫分光法，另一种叫标定热箱法。分光法采用远红外光谱测量和数学 物理运算相结合的方法，如美国加里福尼亚大学Lawrenze Berkley实 验室开发的Window4.1窗玻璃模拟计算软件；标定热箱法是一种热 工试验法，试验箱分冷室和热室，两室之间放置待测玻璃组件，测量稳 态条件下的热量传递。2. 标准条件。玻璃组件的传热系数是一种复杂的物理量，与玻璃组件 的辐射、传导、及环境气体的对流有关，换句话说不同条件下的传热系 数值有点差别，因此必须指定一种所谓的标准条件。
11、但是这个标准条件”在不同国家的标准中不相同。例如，美国采用ASHRAE标准条件，它分夏季白天标准条件和冬季夜间标准条件：ASHRAE夏季白天标准条件：室外温度90F(31.7C)，室内温度75F( 23.9C)，风速7.5英里/小时(3.4m/s)，直射太阳能密度248BTU/h.ft2 (783 W/m2)什么是彩色共挤塑料型材彩色共挤塑料是由PMMA、ASA彩色原料与PVC-U基料采用复合共挤 工艺生产的塑料异型材制作门窗，具有优异的稳定性、耐候性、耐热性、 耐腐蚀性、抗冲击性和耐化学腐蚀性，色彩更加光艳、靓丽，改变了通 体彩色塑料门窗固有的质量缺陷。彩色彩色共挤塑料型材的技术要求应 符合
12、JGJ/T140-2005附录A标准规定。什么是中空玻璃中空玻璃是一种良好的隔热、隔音、美观适用、并可降低建筑物自重的 新型建筑材料，它是用两片(或三片)玻璃，使用高强度高气密性复合 粘结剂，将玻璃片与内含干燥剂的铝合金框粘结，制成的高效能隔音隔 热玻璃。中空玻璃普通中空玻璃是由两层以上浮法玻璃构成，高性能中空玻璃是由一层 low-e+A+一层普通或浮法玻璃玻璃或两层以上low-e和浮法玻璃构成。 四周用高强高气密性复合粘结剂(密封胶应满足以下要求：使用的第一 道、第二道密封胶组份间色差应分明)，将两片或多片玻璃与密封条、 玻璃条粘接、密封。中间充入干燥气体，框内充以干燥剂，以保证玻璃 片间空
13、气的干燥度。可以根据要求选用各种不同性能的玻璃原片等与间 隔框（应用铝间隔框时须去污进行阳极化处理）、干燥剂（干燥剂的质 量、规格、性能必须满足中空玻璃制造及性能要求）、经胶结、焊接或熔接而制成。中空玻璃的技术要求应符合GB11944-89标准规定。中空玻璃常可采用5、6、mm厚片度等原片玻璃，空气层厚度常可采 用9、12、16mm等间隔。中空玻璃密封胶宽度：单道密封胶层宽度应计算确定，其最小宽度为102mm （限制使用，双道密封外层密封胶宽度应计算确定，其最小宽 度为5-7mm。中空玻璃的内表面不得有妨碍透视的污迹及胶粘剂飞溅 现象。在试验检测为露点将露点仪温度降到 W40度，使露点仪与试
14、样表面接触3min全部试样内表面无结露或结霜。中空玻璃主要用于需要建筑节能的建筑物上。什么是LOW-E玻璃一、Low-E玻璃又称低辐射玻璃是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。其镀膜层具有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性，使其与普通玻璃及传统的建筑用镀膜玻璃相比，具有以下明显优势：优异的热性能外门窗玻璃的热损失是建筑物能耗的主要部分，占建筑物能耗的50% 以上。有关研究资料表明，玻璃内表面的传热以辐射为主，占58%，这 意味着要从改变玻璃的性能来减少热能的损失，最有效的方法是抑制其 内表面的辐射。普通浮法玻璃的辐射率高达0.84,当镀上一层以银为基 础的低辐射薄膜后，其辐
15、射率可降至0.1以下。因此，用Low-E玻璃制 造建筑物门窗，可大大降低因辐射而造成的室内热能向室外的传递，达 到理想的节能效果。室内热量损失的降低所带来的另一个显著效益是环保。寒冷季节，因建 筑物采暖所造成的CO2、SO2等有害气体的排放是重要的污染源。如 果使用Low-E玻璃，由于热损失的降低，可大幅减少因采暖所消耗的 燃料，从而减少有害气体的排放。Low-E玻璃对太阳光中可见光有高的透射比，可达80%以上，而反射 比则很低，这使其与传统的镀膜玻璃相比，光学性能大为改观。从室外 观看，外观更透明、清晰，即保证了建筑物良好的采光，又避免了以往 大面积玻璃幕墙、中空玻璃门窗光反射所造成的光污染
16、现象，营造出更 为柔和、舒适的光环境。Low-E玻璃的上述特性使得其在发达国家获得了日益广泛的应用。我国 是一个能源相对匮乏的国度，能源的人均占有量很低，而建筑能耗已经 占全国总能耗的27.5%左右。二、目前的两种Low-E玻璃生产方法1.在线高温热解沉积法：在线高温热解沉积法Low-E玻璃在美国有多家公司的产品。如PPG公 司的Surgate200，福特公司的Sunglas H. RP。这些产品是在浮法 玻璃冷却工艺过程中完成的。液体金属或金属粉沫直接喷射到热玻璃表 面上，随着玻璃的冷却，金属膜层成为玻璃的一部分。固此，该膜层坚 硬耐用。这种方法生产的Low-E玻璃具有许多优点：它可以热弯，钢 化，不必在中空状态下使用，可以长期储存。它的缺点是热学性能比较 差。除非膜层非常厚，否则其u值只是溅射法Low-E镀膜玻璃的一 半。
