浅谈现代建筑窗户的隔热保温方法

浅谈现代建筑窗户的隔热保温方法

作者：钟章久

来源：《中国新技术新产品》2008年第24期

摘要：在日常起居生活中，人们均认为窗户只是一个眺望外景，采光通风，其实不然，它还具备保温隔热的功能，所以一般人往往只注重了前者，而忽视了后者，为此，本文就窗户的保温隔热以及现代化的窗户用材进行了探讨，以期对我国建筑行业的窗户设计有所裨益。

关键词：窗户；隔热；保温

1 引言

窗户是现代建筑中不可缺少的重要组成部分。它既可以防风挡雨，又可以在视觉上把室内空间和室外连续起来。因此利用其窗户玻璃的特性，能设计和创造出绚丽多彩的建筑形态。尤其是在寒冷地区，窗户玻璃既能阻挡室外空气进入室内，又能形成广阔的眺望视角。它不仅能有效地阻断室外空气，而且还能使光线全方位透射到室内，但是透过窗户玻璃时的能量损失也是一个大问题。同时用大面积的地板进行地板采暖时，更不能忽视窗户所产生的热损失。为了采暖节能而减小窗户玻璃面积的做法，就是这方面问题的一个例证。

光透过窗户玻璃是太阳辐射能透过窗户玻璃，其关键是如何考虑热能的充分利用。如果把窗户玻璃窗当作是采暖的热源，窗面积的大小就必须依据所受到的太阳辐射热能和损失的热能之间的平衡来决定。如果说窗户的热性能，往往就认为只是窗户的隔热性。但问题是如何才能既得到更多的太阳辐射热能，又尽可能防止热损失。太阳辐射热能的获取量与热损失量的关系，也会因为地区的气候特点而异，所以最佳的窗户大小也是多种多样的。此外，还不能忘记窗户的另一个主要功能是通风。

2 传统的保温隔热的方法及应用

同其他构件相比，窗户的总传热系数最大，因此，通过玻璃进出室内外的热能也会增多，进入室内的太阳辐射热被地板等吸收之后，将成为热源，尤其是在冬季起到了自然采暖的重要作用。另一方面，热能还会通过窗玻璃而散失，所以如何控制热损失就变成了一个重要的实际问题。

建筑物的窗玻璃厚度约为5-l0mm，与其他的墙体相比较，显得十分微薄。虽然玻璃本身的导热率并不很大，但由于作为建筑部件使用时的厚度很小，为了提高玻璃的隔热性，基本上都是采用如图l所示结构的双层中空荚膜玻璃，该结构的玻璃窗户其太阳辐射热的获得与窗户的隔热示意图如图2所示。

2.2 整体窗户的隔热方法

如果按照季节和昼夜的不同的各种不同因素，就能够理解所要求的性能，白天为了把太阳辐射热大量地引入室内，夜间为了不让热能从室内向室外散发，可以采用加装如图3所示的隔热窗[1]。

2.3 增加玻璃

在80年代的后半期，寒冷地区的窗户设计和应用取得了迅速的发展，一般在双层中空荚膜玻璃的内侧又增加一层玻璃，成为三层玻璃窗。

2.4 窗框的隔热性

正常情况下，除去玻璃部分之后，窗框的面积约占窗户全部面积的lO％～15％。为了提高窗户整体的隔热性，不仅要控制玻璃部分的总传热系数，还要注意窗框的隔热性。

目前，窗柜的主要材料大致分为以下三种：①铝合金窗框，该窗框气密性能很好，但由于其导热系数大，增加了玻璃本身的隔热性，因此，相对增加了窗框部分的热损失，同时，寒冬季节窗框部分结露结霜。②朔钢窗框，该窗框密封性能好，导热系数相对铝合金窗框少一些，与玻璃本身的导热系数处于一种基本平衡的状态，但是该材料的抗老化的性能比铝合金要差一些。③木窗框，该窗框在我国传统建筑中为使用最多的一种材料，也是历史上最悠久的一种材料，它有一种独特的温暖感，但它的不足是如何解决耐久和气密性问题，如能得综合解决，就可以进一步提高整体窗框的隔热性。

2.5 窗户的隔热和建筑物的隔热

在考虑窗户的隔热性时，也要考虑外墙的隔热性。做好建筑物的隔热，可以充分地发挥隔热性高的窗玻璃的性能[2]。正如图所示，即使窗户的隔热性很好，但如果外墙的隔热性不好，仍然不能控制热损失，墙体隔热的重要程度所图4所示。

为了提高了窗户的隔热性，可以采用把窗玻璃全部堵起来的方法。通过设置隔热窗户，不仅能改善窗户的冷辐射和从窗户到地板表面的热环境，而且还能缩小地板表面与顶棚部分的温度差别，其隔热效果示意图如图5所示。

3 特殊材料保温隔热的方法及应用

3.1 活动隔热窗户板的有效利用

即使在冬季室外气温低，太阳辐射少的白天，或者虽然白天的太阳辐射多，但在室外气温非常低的夜间，通过使用特制的隔热窗户板，还足能够控制宅温的降低、冷气流动和冷辐射的。

①厚窗帘和槅扇等，虽然对控制窗户的冷辐射多少有些效果，但与双层中空夹膜玻璃相比，隔热性并不好。如果能够与隔热性大的材料组合起来使用，或者能够提高气密性，而提高窗户热散失的控制效果。

②夏季为了适当地遮挡太阳能辐射，可以用反射性高的装修材料对外墙的外侧进行装修，提高外墙的热反射性。

③隔热窗户板有电动式、热感式等带有自动开关装置的窗户板。但是，被动式太阳能建筑的隔热窗户板是手动开关。所以，隔热窗户板最好是构造简单，能从室内操作。

3.2 特殊的隔热窗户板

把氟利昂气体封入在气缸中，利用其在热力作用下产生的膨胀力和收缩力开美百叶窗户板。开关是通过热感应进行自动开关的。这种自动装置是作为温室排热窗户的开关而开发出来的，其应用范围很广。

4 高科技新型材料的应用

4.1 被动式太阳能供热与窗户

被动式太阳能供热是通过太阳辐射引入到室内进行自然采暖的，在该系统中，窗户起着太阳能集热器的作用。被动式太阳能供热系统，就是把太阳辐射作为自然采暖的热源，既要大量地引入太阳辐射，又要极力地减少包括窗户在内的建筑物的热损失。

因为获取太阳热能主要是集中在室内的热容量不够充足时，白天过热，不能为夜间充分储存所需热量。为了避免白天过热，并把白天储热量留到夜间使用，不仅要考虑开口的面积和太阳辐射的透射率及隔热性，要同时研究蓄热部位的热容量。

4.2 透明隔热材料

有一种名为“有壳气泡”的透明材料对太阳辐射的透射率很人，隔热性很好。这种材料是用叫做超临界干燥的特殊方法，在高温下把凝胶状的二氧化硅干燥而制成。因为其体积的98％左右是由肉眼看不见的小气泡构成，所以，太阳辐射的透射率很好，隔热性非常好。有壳气泡被密封在双层中空玻璃之问使用。如果把透明玻璃的热散失程度用数字表示为10，那么，厚度2mm的有壳气泡仅有1.5左右，热散失非常之小。

采用有壳气泡的窗玻璃模糊不清，不适合用在需要有眺望观赏室外风景的地方，但如果将其当作采光用的外墙材料，应用范围就会很广阔。窗户的上下部分使用有壳气泡的玻璃，中间部分使用双层夹膜玻璃。

总结。从施工图设计阶段开始，考虑到不同方位，合理的综全利用太阳能辐射，依据区域气候条件，尽可能科学地配置窗户位置、洞口尺寸和数量，同时还可采用玻璃覆盖建造出一种可以覆盖面大的伸缩自由活动隔热墙，这样就可以将窗户设置在任意位置上。

进一步研究和开发高科技新型保温隔热材料，比如玻璃的功能和特征能得到改善和提高，以及与玻璃和相衔接的密封条等想关材料加以改进，这将对窗户保温隔热能起到巨大的作用。

参考文献

[1] 孙三民.对推动节能建筑的探讨[J].塔里木农垦大学学报.2004,(2).

[2]仪成杰, 周志广.居住建筑节能设计[J].建筑与预算.2006,(3).