门窗保温性能对建筑节能的影响

提高设计人员对建筑外窗节能的思想意识。前 已论述通过外墙保温实现节能的建筑物节能的潜力 很小， 且门窗造成的能耗占到了建筑总能耗的 ５０％ 左右， 所以建筑外窗的节能还是可观的。
在设计建筑外窗窗型时尽量标准化、规范化、以 满足生产、施工要求， 从而避免了由于窗形的多样校 化 难 以 满 足 生 产 、施 工 要 求 而 带 来 建 筑 外 窗 气 密 性
现今的建筑除其使用功能外， 还要能提供美好的 景观和开阔的视野， 这也促使很多开发商将大尺度的 景观窗做为楼盘卖点。过度加大建筑的窗洞尺寸， 加 剧热量的传递和辐射， 增加建筑外窗的能耗。另外虽 然窗户尺寸加大了， 但是其可开启面积却减小了， 增 加空调设备的投入， 使得建筑能耗问题更加突出。 ４．２ 建筑及窗户朝向不合理
１ 前言 在我国这个发展中国家， 建筑能耗占全社会
总能耗的 ３０％， 随 着 经 济 和 社 会 的 发 展 ， 这 个 比 例 还会不断增加。建筑能耗中， 建筑物的外围护结构 与 室 外 环 境 热 交 换 消 耗 的 能 源 占 很 大 份 额 。因 此 ， 建 筑 节 能 的 重 点 是 提 高 围 护 结 构 的 热 工 性 能 、降 低传热系数， 减少热损耗， 当外墙 Ｋ 值降低到 １．１Ｗ／（ｍ２·Ｋ）以 下 时 ， 再 减 少 Ｋ 值 对 降 低 建 筑 能 耗 的效果已不明显， 既通过外墙保温实现节能的潜 力已经很小， 况且通过外窗造成的能耗占到了建 筑总 能 耗 的 ５０％左 右 。 所 以 建 筑 节 能 的 关 键 是 外 窗的节能。 ２ 建筑外窗的能耗方式
玻璃大约占整个窗户面积的 ７５％， 是窗户节能 的重要环节。随着技术的不断进步， 玻璃的品种越 来越多， 单片玻璃分为透明玻璃、吸热玻璃、镀膜玻 璃（ 包括阳光控制型玻璃和 Ｌｏｗ－ Ｅ 玻璃） 等； 按其组 合结构可分为单层玻璃、中空玻璃、真空玻璃。几种 常见外窗的传热系数 Ｋ 见表 ４。
从表 ４ 可以看出来， 在窗框窗洞面积比、玻璃构
２００８．１
４５
ＴＭ
Ｄｏ ｏ ｒ ｓ ＆ Ｗｉｎ ｄ ｏ ｗ ｓ
ｂ ） 采用高效密封材料及合理的密封结构。窗 户的密封结构及其密封材料对窗户的密封性能起 决 定 性 的 作 用 。 在 框 、扇 搭 接 处 ， 采 取 阶 梯 式 多 道 密封结构设计， 密封效果要远远好于单一密封结 构 的 窗 户 。 研 究 资 料 表 明 ， 采 用 简 单 密 封 处 理 、隔 热 条 宽 度 为 １８ｍｍ 的 铝 合 金 窗 框 ， 其 传 热 系 数 达 ３．５０Ｗ／（ｍ２·Ｋ）， 而 设 计 为 冷 暖 腔 独 立 、采 用 空 腔 密 封 和 泡 沫 密 封 、 隔 热 条 宽 度 为 ４５ｍｍ 的 铝 合 金 窗 框 ， 其 传 热 系 数 可 降 至 １．６Ｗ／（ｍ２·Ｋ）。 在 密 封 结 构 一定的情况下， 采用不同密封材料， 其密封性能有 很 大 差 别 ， 例 如 将 中 空 玻 璃 中 常 用 的 硅 酮 胶 、聚 氨 酯和聚硫胶分别进行浸水试验， 三种材料各取 ５００ｇ 放入温度为 ６０℃的水中浸泡 ６０ｄ 后， 其 体 积 变化分别为 ３％￣１０％、１５％、５０％， 重 量 变 化 分 别 为 ２％￣６％、１２％、３０％， 可见聚硫胶的密封性能最好；
辐射是热量以波的形式由一个物体转到另一 物 体 的 现 象 。太 阳 辐 射 由 可 见 光 、红 外 线 等 光 波 组
成， 而普通玻璃是可见光和红外线的良好透明体， 透过玻璃的太阳辐射在夏季非常可观， 远比因温 差产生的热传导大。因此对夏热冬冷地区， 采取一 定结构和设计措施将太阳辐射隔离于窗外是首要 任务。 ２．３ 传导
２００８．１
ＴＭ
建筑节能
Ｄｏ ｏ ｒ ｓ ＆ Ｗｉｎ ｄ ｏ ｗ ｓ
较差的问题。 控制建筑朝向及窗墙面积比①建筑的主朝向宜
选择或接近当地最佳朝向， 尽量避免东西向日晒。 朝向的选择是冬季能获得足够的日照并避开主导风 向， 夏季能利用自然通风并减少太阳辐射， 因此在设 计时， 应保证建筑南向有足够大的窗墙比， 同时尽量 减 少 在 东 、西 向 墙 面 窗 户 面 积 。 ② 设 计 时 要 利 用 周 围建筑的阴影遮挡， 避免房屋直接曝晒、减少通过外 墙和窗户传入室内的热量， 可适当加大在阴影范围 内墙体的开窗面积， 增强室内采光， 达到用较少的能 耗来改善室内环境的目的。 ５．２ 在选材方面采取的一些措施 ５．２．１ 合理选用型材材料
木框
传热系数 ６．２１
３．７２
１．９１
２．３７
从 表 ３ 可 以 看 出 ， ＰＶＣ 塑 料 框 传 热 系 数 最 小 ， 是普通铝合金框传热系数的 ３０％左右； 木框的传热 系数也较小， 但由于其气密性较差， 降低了窗户的整 体保温性能。因此， 在选择节能窗户时， 应优先考虑 ＰＶＣ 塑料框和断热型铝合金框。 ５．２．２ 尽量选用节能型窗玻璃
表 ４ 几种常见外窗传热系数 Ｋ 计算值
玻璃类型
玻璃构造 ｍｍ
玻璃传热系数 Ｗ／（ ｍ２·Ｋ）
窗 框 、窗 洞 面 积 比
窗框材料
窗户传热系数 Ｗ／（ ｍ２·Ｋ）
普通铝合金框
６．１８
单层玻璃
３
６．１７
３０％
断热型铝合金框
５．４４
ＰＶＣ 塑料框
４．８９
普通铝合金框
４．０６
中空玻璃
３＋１２＋３
３．１４
３０％ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
窗框和窗扇框面积占整个建筑外窗洞口面积的 １５％￣１３％， 框材的保温隔热性的好坏对外窗节能也 有较大影响。窗框是窗户的骨架， 其传热系数对窗 户的保温性能有着重要的影响。几种常用的窗框的 传热系数见表 ３
表 ３ 几种常见窗框的传热系数 Ｋ［Ｗ／（ ｍ２·Ｋ） ］
材料
普通
断热型
Ｐ ＶＣ
铝合金框 铝合金框 塑料框
断热型铝合金框
３．３１
ＰＶＣ 塑料框
２．７７
普通铝合金框
３．１８
Ｌｏｗ－ Ｅ 中空玻璃
５＋１２＋３
２．１９
３０％
断热型铝合金框
２．６５
ＰＶＣ 塑料框
１．８８
造相同条件下， 三种窗的保温性能排序为： 塑料窗最 优， 断热型铝合金次之， 普通铝合金窗最差。 ５．２．３ 窗户密闭性能的优劣对建筑节能影响很大
很多建筑外窗密封做法仍是玻璃周围用腻子或
４４
密封毛条， 窗框与墙体之间用水泥砂浆填塞。这些 材料硬化后缺乏弹性， 不适应缝隙温度和受力变形， 容易脱落使窗户密封性变差。
目前铝窗采用壁厚 １．２ｍｍ 型材仍是主流， 抗风 压性能偏低， 用在高层建筑时长期经历较高风压后 窗易变形， 加大窗扇与框之间的缝隙， 增加渗漏对流 引起的热交换。 ４．５ 使用非节能玻璃和框材
２００８．１
４３
ＴＭ
Ｄｏ ｏ ｒ ｓ ＆ Ｗｉｎ ｄ ｏ ｗ ｓ
分级 分级指标值
分级 分级指标值
表 １ 建筑外窗保温性能分级指标［Ｗ／（ ｍ２·Ｋ） ］
１级
２级
３级
４级
Ｋ≥５．５
５．５＞Ｋ≥５．５
５．０＞Ｋ≥４．５
４．５＞Ｋ≥４．０
６级
７级
８级
９级
３．５＞ Ｋ≥ ３．０
３．０＞Ｋ≥２．５
２．５＞Ｋ≥２．０
要真正做好外窗节能， 必须先清楚其能耗的方 式和其影响因素， 这样才能根本上减少窗户耗能。 按照能量的传递途径不同， 窗户的能耗方式主要分 为三种： 传导、辐射和对流。 ２．１ 对流
对流传热是具有热能的气体或液体在移动时所 进行的热交换现象。对于建筑外窗， 主要由窗扇、窗 框间缝隙的气体渗漏以及中空玻璃中间气体层的流 动引起热量交换， 因此除采用合适窗体材料外， 采取 相应措施以增加窗户气密性显得尤为重要。 ２．２ 辐射
４ １．５≥ｑ１＞０．５ ４．５≥ｑ２＞１．５
５ ｑ１≤０．５ ｑ１≤１．５
ＪＧＪ ２６—１９９６《民用建筑节能设计标准（ 采暖居 住建筑部分） 》中规定了不同地区窗户的保温性能等 级 。 北 方 地 区 部 分 省 市 已 实 施 节 能 ６５％的 地 方 标 准， 对窗户的保温性能要求越来越高。 ４ 现阶段建筑外窗节能存在的问题 ４．１ 建筑设计时节能概念不够
建筑朝向和外窗方位不同， 所接收的太阳辐射 热量也不同。据近年来对中小城镇建筑的调查显示， 约 １４％的城镇住宅窗户朝向设计不合理（ 含地形限 制） ； 很多建筑的东西向墙面开窗面积较大， 夏季太 阳辐射强度大， 影响建筑节能和居住环境。 ４．３ 窗型的多样化增加节能难度
以前建筑的窗型多以平开式、推拉式居多， 但由 于建筑设计的多样化， 外窗的设计也出现很多新形 式， 如： 飘窗， 由于其外凸性， 在窗户洞口面积不变的 情况下， 可扩大视野范围， 增大景观面积， 因此近年 来在住宅中广泛使用。然而新窗型的出现增加了外 墙与窗户构造的复杂性， 施工难以保证窗户的气密 性， 为建筑节能带来新问题。 ４．４ 窗户的气密性差
由于普通单层浮法玻璃具有价格低、采光好、安 装方便和技术成熟等特点， 目前仍大量用于建筑外 窗。然而这种玻璃的传热系数大， 对可见光的长波 辐射的反射有限， 阳光基本可透过它直射室内， 易产 生温室效应造成室内过热， 增加空调能耗。
除玻璃外， 窗框也存在选材不当的问题， 目前还 是传热系数大且气密性不好的钢框和铝合金窗框使 用最多， 增大建筑外窗的能耗。据统计数据， 近几年 各类建筑窗产品的实际使用率是： 木窗 ８％， 钢窗 １３％， 铝合金窗占 ３８％， 塑钢窗 ２３％及其它。钢框和 铝合金框的使用量仍占据一半以上。 ５ 减少建筑外窗能耗损失的一些措施 ５．１ 在设计方面采取的一些措施
建筑节能
ＴＭ Ｄｏ ｏ ｒ ｓ ＆ Ｗｉｎ ｄ ｏ ｗ ｓ
门窗保温性能对建筑节能的影响
廉永臣 姜艳红
齐齐哈尔市碾子山区房地产管理局
摘 要： 本文通过建筑外窗能耗方式的论述， 指出了现阶段建筑外窗节能存在的一些问题， 并针对存在的一些问题指 出了减少建筑外窗能耗损失的一些措施。
关键词： 建筑外窗； 能耗； 节能； 措施
窗户节能主要是要控制能量向内或向外辐射在 北方地区主要是要提高窗户的保温性能。窗户的热 损失主要包括通过窗户传热耗热和通过窗户的空气 渗透耗热， 因此窗户的保温性能主要取决于构成窗 户的型材、玻璃及其密封性能。
我国现行标准 ＧＢ／Ｔ ８４８４—２００２ 《建筑外窗保 温 性 能 分 级 及 检 测 方 法 》将 建 筑 外 窗 的 保 温 性 能 分 成 １０ 级， 见表 １。ＧＢ／Ｔ ７１０７—２００２《建筑外窗空气 渗 透 性 能 分 级 及 检 测 方 法 》将 建 筑 外 窗 气 密 性 能 分 成 ５ 级， 见表 ２。
窗户的气密性差时， 通过窗户的缝隙渗透入室 内的冷空气量加大， 采暖耗热量随之增加。据测算， 普通多层砖混住宅因冷风渗透而消耗的热量可达到 整个采暖耗热总量的 ２５％￣３０％。因此， 改善窗户的 气密性十分重要， 可以从以下几个方面入手。
ａ ） 合理采用窗户的开启方式。窗户的开启方式
包括推拉、平开、上悬、平开中悬、下悬、折叠等， 目前 比较流行、实用的开启方式为平开式和推拉式。窗户 的密闭性能与开启部位的密封效果有很大关系。平 开窗一般采用胶条进行密封， 而推拉窗一般采用毛 条进行密封， 胶条的密封效果普通优于毛条密封。目 前市场上平开窗的开启扇部位多数采用两点锁或天 地锁进行锁紧密封， 密封效果较佳， 而推拉窗一般都 采用勾锁或碰锁进行锁紧， 其密封效果不够理想。 所以， 平开窗在密闭性能方面普遍优于推拉窗；
２．０＞Ｋ≥１．５
建筑节能
５级 ４．０＞Ｋ≥３．５
１０ 级 Ｋ≥１．５
分级
单位缝长分级指标值 ｑ１［ｍ３／（ｍ·ｈ）］
单位面积分级指标值 ｑ２［ｍ３（ｍ２·ｈ）］
１ ６．０≥ｑ１＞４．０ １８≥ｑ２＞１２
表 ２ 建筑外窗气密性能分级
２
３
４．０≥ｑ１＞２．５
２．５≥ｑ１＞１．５
１２≥ｑ２＞７．５
７．５≥ｑ２＞４．５
传导是物体内部的热由高温侧向低温侧转移的 现象， 传热量的多少与物体的传热系数及物体体积 （ 面积） 有关。建筑外窗的热能传导主要通过窗框和 玻璃进行， 如若采用中空玻璃， 则还可通过玻璃间隔 层材料进行。要减少窗户的热传导量， 一是要求这 些窗体材料均有较小的传热系数， 二是窗户开口面 积尽可能小。但随着人们对室内采光和居住环境要 求的提高， 控制窗墙比已很难满足发展趋势， 因此减 少热传导量应从材料上想办法。 ３ 国家标准对建筑外窗节能的技术要求