节能门窗技术概述

节能门窗技术简述

泰诺风梁珍贵

摘要：

本文通过哥本哈根会议引出门窗节能的重要性，以欧洲门窗节能发展历程为借鉴、以欧洲现在的节能要求为目标，来说明中国门窗节能的现况和以后发展的方向。通过介绍门窗隔热的基本原理，来阐述符合国内不同气候分区门窗节能的典型窗型和不同配置，为中国节能窗的选用提供一些参考。

关键词：

低碳、建筑节能、门窗传热系数、气候分区、整窗U值配置

前言：

“低碳”是2009年底哥本哈根世界气候大会的主题，会上各国推出了各自的节能减排目标，中国承诺到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％－45％，并作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划中。这意味着我国必须在社会的各个经济领域采取切实的节能措施，以达到预定的目标。目前，建筑能耗已占我国全社会总能耗的40%；而门窗能耗又占建筑能耗的45％～50％，门窗是引起建筑能源损失的主要原因。因此，我们必须在各个方面提高门窗的隔热效果，引导大家使用优质节能门窗。

一．欧洲门窗节能介绍：

由于60年代末的石油危机，欧洲颁布了几项法律法规，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Kf值不超过3.5 W/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1.7 W/m2*K，2009年降低为1.3 W/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1.0 W/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。

图1 德国门窗节能要求变化历程

对于欧洲其他国家现在的门窗节能要求，我们可以参见图2，其中上面的黑色数字为2009年的要求，下面的红色字体为2012的要求。到2012年，除了西班牙Uw ≤3.1W/m2*K和法国Uw≤2.6W/m2*K外，其他国家的Uw都在2.0W/m2*K 以下，尤其在北欧地区，全部在1.5W/m2*K以下。

图2 欧洲各国门窗节能要求

二．中国门窗节能介绍：

中国是一个幅员辽阔的国家，气候区域的复杂性相当于整个欧洲。从北到南共分为5大气候分区，分别为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区。针对各区的气候条件，门窗的热工要求也不一样，越靠北传热

系数要求越低。图3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%。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2.2 W/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2.0 W/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要求。

图3 中国各气候分区门窗节能要求

三．门窗隔热基本原理：

为了提高门窗的热工性能，其核心工作就是降低从高温区向低温区的热量传递，以减少热量的流失。而热传递是通过传导、对流和辐射这三种方式来进行的，因此门窗幕墙的所有节能措施都是围绕这三者来进行的。

门窗是一个综合了各种材料的系统产品，整窗的传热系数Uw值跟玻璃、型材及中空玻璃间隔条三个因素相关，根据JGJ/T 151-2008《建筑门窗幕墙热工计算规程》，其整窗Uw的计算公式如下（见图4）：

图4 整窗Uw计算公式

其中: Uw — 整窗的传热系数 W/m2·K

Ug — 玻璃的传热系数 W/m2·K

Ag — 玻璃的面积 m2

Uf — 型材的传热系数 W/m2·K

Af — 型材的面积 m2

Lg — 玻璃的周长 m

Ψg — 玻璃周边的线性传热系数 W/m·K

下面分别对玻璃、型材和玻璃间隔条对传热系数的影响进行分析：

1. 玻璃

十多年前大部分使用的还是单片浮法玻璃，5mm的单片玻璃，U值大概只有5.8 W/m2*K左右，因此不是节能玻璃。我们可以采取以下技术措施来降低玻璃U值；

(1)使用中空玻璃：由两片浮法玻璃通过间隔条组成的中空玻璃，中间有

一层热导率约为0.026W／m·K的空气层，大大降低了通过玻璃的热传

导，如6+12A+6的中空玻璃的U值只有2.8 W/m2*K左右。

(2)在中空玻璃空气层填充惰性气体：因惰性气体分子大，流动性差，能

降低气体对流产生的热传递。一般充氩气相比空气能降低玻璃U值0.2

W/m2*K左右。

(3)使用LOW-E中空玻璃：即在中空玻璃的其中一片玻璃靠近空气层侧镀

上一层透明的低辐射膜，从而降低从高温区向低温区辐射传热和二次

传热。单片LOW-E玻璃U值一般在3.7 W/m2*K左右；而与另一片普

通浮法玻璃组成中空玻璃后，U值将在1.6-2.0W/m2*K之间；若使用隔

热性能效果更好双银Low-e玻璃，隔热效果可以达到1.5 W/m2*K；再

在此基础上填充惰性气体，可以达到1.3 W/m2*K.

(4)使用真空玻璃、气凝胶玻璃等，但现在市场上应用较少。

2.型材

为了提高铝合金型材的隔热性能，一般会在铝合金中间使用低导热率的隔热材料。按加工工艺来分，现在有穿条式和注胶式两种不同的隔热方式，其中市场上以使用穿条式为主。简单来说，穿条式隔热铝型材就是将两支预先挤出的铝材和热导率为0.3w/m.k的尼龙隔热条，通过开齿，穿条，滚压工序将三者组合成一体的复合型材。

穿条式隔热型材的传热系数影响因素如下：

（1） 隔热条宽度：一般来说，隔热条越宽，隔热效果越好

（2） 隔热条形状：C形条比I型条好

（3） 合理的型材设计：一般冷腔应设计为小空腔，玻璃厚度中心应尽量接近隔热条截面高度中心等

（4） 采取其他辅助措施：如在隔热腔内添加低导热的泡沫，采取加肋式隔热条等

以左固定右平开窗型为例，使用不同宽度隔热条的型材U值对比如表1：

表1 条宽度与型材U值对应表

3.玻璃间隔条

玻璃间隔条的隔热是整个门窗节能系统中的最后一个环节，专门用来解决玻璃周边的热量流失问题。普通的玻璃间隔条是铝合金加工的，同铝合金型材一样，这不是很好的隔热材料。现在市场上一般使用“暖边”间隔条来降低玻璃周边的热传导，从而降低整窗的U值和防止玻璃周边结露。如泰诺风的TGI（泰居安）隔热条，是由热导率为0.193w/m.k的聚丙烯和0.1mm的