建筑节能门窗及技术研究现状

建筑节能门窗及技术研究现状

作者：陈胜斌

摘要：

建筑节能标准越来越高，门窗节能为关键环节，为了提升建筑门窗的节能性，首先要对建筑节能门窗及技术的现状进行研究。本文主要通过对门窗的结构设计、所使用的材料、遮阳系统技术及保温密封性能等几方面的现状进行分析、探讨，掌握结构设计、材料使用、技术应用的现状及趋势，为研发具有更好的节能效果、适用范围更广、更加经济的节能门窗提供参考。

关键词：

建筑节能；节能门窗；门窗材料；遮阳系统

正文：

建筑结构中门窗为比较特殊的环节，通过门窗使室内外得以联通，可以达到采光、通风采景的效果，又有遮阳、隔声、防水的作用，才使建筑物适宜人类使用，为其赋予了生命的色彩，所以门窗在建筑中至关重要，有关数据表明通过门窗损失的能量约占建筑围护部件总能耗的50％左右，比墙体、屋面、地面所占比重都多，因此，于建筑节能而言，门窗便成为提高节能标准的关键环节。

“十二五”规划对建筑节能标准要求越来越高，同时也对节能门窗的设计和制造提出了新的要求。要想提高门窗的节能性能，就要从结构设计、材料选用和其它配套装置设计着手研究。本文主要从门窗的结构设计、关键材料选用、遮阳技术及经济节能几个方面了解建筑节能门窗及技术的研究现状。

1 节能门窗结构设计

门窗结构的不同严重影响门窗的保温隔热性能。目前国内广泛使用的门窗结构为推拉窗、平开窗和固定窗。

推拉窗的优点为不占用空间，工艺简单，使用方便，但窗扇与窗框间不可避免的间隙导致室内外冷热空气对流从而大大降低了门窗的隔热性能。

近来，平行推拉上悬窗使用零件链接门窗扇与门窗框，并通过零件在设置的轨道内滑动，使门窗扇在开启时整体离开门窗框平面，闭合时整个门窗扇同时紧压在框材上，大大提高了推拉窗的气密性，达到了节能的目的。

平开窗与固定窗密闭性都良好，所以，造成热损失的主要是通过玻璃及框架本体的热传导及辐射传递出去的。因而，对平开窗及固定窗的节能研究主要从型材选料的改进及研发新型节能材料入手（下文会详细阐述）。也有一些学者从更细微的角度入手，如开窗方式采用遥控式来提高门窗的密闭性。

2 节能门窗关键材料

门窗整体节能效果由其各部分组成材料的性能决定，下面对目前窗框、玻璃材料现状及发展进行分析。

2.1 窗框材料

木质门窗、塑钢门窗和铝合金门窗为我国目前使用比较广泛的窗框材料，以下就其材质优劣及现有技术对其改进方案进行简述。

木质门窗为我国传统门窗使用材料，其保温性能及牢固性都不如其它材料，成本却很高，但其美观性能比较强，且绿色环保，近年来，有些企业从欧洲引进最新的技术、装备，使用集成木材制作门窗框扇。技术水平与国外同步，新型木质牢固、导热性低、生产工艺先进、美观、环保，但由于其成本过高，在我国仅用于高端门窗。科研人员继续从树木种类的选择及加工工艺进行研究，以改进木质门窗的质地，节约生产成本。

塑钢门窗比较坚固，但防火性差，燃烧后会放出有毒气体，且材质易老化，使用寿命短。针对这些问题科员人员进行了大量研究，对塑钢本身性能的改进做了两大突破，一是通过用马来酸接枝顺丁橡胶混合改性聚氯乙烯，同时加入硬脂酸锌，使其改良断裂强度比之前提升了50%。二是使用水滑石水滑石制备PVC 复合材料，提高了PVC 材料阻燃性能和抗紫外线性能，使其阻燃性能较改良前提升了50%。不仅对塑料本身性能进行了改进，并对塑钢门窗型材的设计及选材提出新的要求，以减少建筑内的能量损失。如对塑钢型材增加厚度，在型材内腔使用发泡材料填充来达到更好的保温效果，更换衬材材料以降低门窗框的导热性。

铝合金门窗曾广泛被业内采用，但由于其保温性能不及塑钢门窗且导热性好，这就增加了建筑内部能量的流失，所以有段时间被塑钢门窗取代。后来断桥技术的推广，在双层铝片之间加入塑料隔热条，同时对铝型材结构从新设计，不仅解决了铝型材导热性能好的问题，还起到了装饰的作用，得到业界的欢迎，后来又对其进行改进，在隔热条之间的空腔内添加发泡材料增加保温性能。之后又在此基础上设计铝木复合门窗，既进一步提高了其保温性能又增加了视觉效果，达到了良好的装饰作用。

2.2 玻璃材料

玻璃通过热辐射及热传导造成建筑内的热量损失，且玻璃占窗户80%左右的面积，所以，为保证窗户的节能效果玻璃的选用则至关重要。

普通透明玻璃会透过90%以上的太阳辐射，且保温性能较差，为了提高玻璃的节能性，研发人员经过探究与实验，将普通透明玻璃表面进行加工处理，使其辐射降低便衍生出了Low-E 玻璃。又将玻璃片与内含干燥剂的铝合金框架粘结，制成的中空玻璃，起到良好的隔声隔热性能。之后又将这两种技术合二为一，并参入一些特殊元素，改进玻璃组合构造，使现在门窗使用的玻璃材料具有良好的隔声、隔热、保温、环保、健康的性能。

3 节能门窗相关技术

对门窗的组成材料进行替换、改进自然能起到一定的节能效果，但为了更进一步节能则需要依托一些技术来配合。下面就节能门窗的遮阳技术及热模拟技术进行简述。

3.1节能门窗遮阳技术

炎热的夏季，太阳辐射比较严重，建筑则需要起到很好的遮阳作用，此时节能门窗的遮阳效果则略显不足，就需要依托遮阳系统来辅助，来达到更好的遮阳效果。

遮阳系统是一种必不可少的建筑措施。从设立位置分类，建筑遮阳可分为内遮阳、外遮阳及中遮阳系统。科研人员经过不同的实验、测试，研究出不同地区、不同位置朝向、不同建筑风格可采用的各种遮阳系统，以便于对璃遮阳和建筑外遮阳产品的选择及搭配。通过采用不同的遮阳技术，与节能门窗相辅相成，加之后来研究对遮阳系统只能控制，遮阳系统不仅起到了节能的作用还可以调节室内环境，使其智能舒适。

3.2节能门窗热模拟技术

如今计算机技术越来越发达，通过模拟不同气候下室内外环境及在该环境下对门窗的各项性能要求，来分析、研究门窗的节能性，可以大大降低研究成本，提高更新效率，缩短研发周期，很好的促进门窗节能方向的发展。

而模拟技术要面对的问题便是怎样使模拟结果与实际情况更加贴切，这便需要结合更精准的算法并优化、搜集设置更实际的参数、环境因素更加详细来提高模拟技术的准确性。作为门窗设计有效的重要手段，计算机模拟技术将迎来更加严峻的考验，这势必会使其更加迅速的发展。

4 结论

“十二五”规划深化了我国节能减排的战略目标，建筑节能取得更大的进步，要依托于节能门窗的研发及推广使用,随着对节能门窗性能的深入研究，节能门窗的保温性能在不断提高，门窗结构在不断优化，综合考虑环境因素，今后节能门窗不仅起到节能的效果更会使室内环境智能化，使使用者更加舒适、健康，为人类创造更多的效益。