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節能建筑中怎樣提高門(mén)窗的保溫隔熱性能

  傳統建筑中,通過(guò)窗的傳熱量占建筑總能耗20%以上;節能建筑中,墻體采用保溫材料熱阻增大以后,窗的熱損失占建筑總能耗的比例更大。導致門(mén)窗能量損失的原因是門(mén)窗與周?chē)h(huán)境進(jìn)行的熱交換,其過(guò)程包括:通過(guò)玻璃進(jìn)入建筑的太陽(yáng)輻射的熱量;通過(guò)玻璃的傳熱損失;通過(guò)窗格與窗框的熱損失;窗洞口熱橋造成的熱損失;縫隙冷風(fēng)滲透造成的熱損失。 

  據了解,影響門(mén)窗熱量損耗大小的因素很多,主要有以下幾方面:門(mén)窗的傳熱系數。門(mén)窗的傳熱系數是指在單位時(shí)間內通過(guò)單位面積的傳熱量。傳熱系數越大,則在冬季通過(guò)門(mén)窗的熱量損失就越大。門(mén)窗的傳熱系數又與門(mén)窗的材料、類(lèi)型有關(guān)。門(mén)窗的氣密性。門(mén)窗的氣密性是指在門(mén)窗關(guān)閉狀態(tài)下,阻止空氣滲透的能力。門(mén)窗氣密性等級的高低,對熱量的損失影響極大,室外風(fēng)力變化會(huì )對室溫產(chǎn)生不利的影響,氣密性等級越高,則熱量損失就越少,對室溫的影響也越小。窗墻比系數與朝向。窗墻比例是指外窗的面積與外墻面積之比。通常門(mén)窗的傳熱熱阻比墻體的傳熱熱阻要小得多,因此,建筑的冷、熱耗量隨窗墻面積比的增加而增加。作為建筑節能的一項措施,要求在滿(mǎn)足采光通風(fēng)的條件下確定適宜的窗墻比。一般而言,不同朝向的太陽(yáng)輻射強度和日照率不同,窗戶(hù)所獲得的太陽(yáng)輻射熱也不相同。門(mén)窗節能途徑主要是保溫隔熱。其措施包括:提高門(mén)窗的保溫性能;提高門(mén)窗的隔熱性能,提高門(mén)窗的氣密性。

  選擇節能窗型。窗型是影響節能性能的第一要素。推拉窗的節能效果差,而平開(kāi)窗和固定窗的節能效果優(yōu)越。推拉窗在窗框下滑軌來(lái)回滑動(dòng),上部有較大的空間,下部有滑輪間的空隙,窗扇上下形成明顯的對流交換,熱冷空氣的對流形成較大的熱損失,此時(shí),不論采用何種隔熱型材作窗框都達不到節能效果。平開(kāi)窗的窗扇和窗框間一般有橡膠密封壓條,在窗扇關(guān)閉后,密封橡膠壓條壓得很緊,幾乎沒(méi)有空隙,很難形成對流,熱量流失主要是玻璃、窗扇和窗框型材本身的熱傳導、輻射散熱和窗扇與窗框接觸位置的空氣摻漏,以及窗框與墻體之間的空氣滲漏等。固定窗由于窗框嵌在墻體內,玻璃直接安裝在窗框上,玻璃和窗框已采用膠條或者密封膠密封,空氣很難通過(guò)密封膠形成對流,很難造成熱損失。在固定窗上,玻璃和窗框熱傳導為主要熱損失的來(lái)源,如果在玻璃上采取有效措施,就可以大大提高節能效果。因此,從結構上講,固定窗是最節能的窗型。

  設計合理的窗扇比和朝向。一般來(lái)說(shuō),窗戶(hù)的傳熱系數大于同朝向、同面積的外墻傳熱系數,因此,采暖耗能熱量隨著(zhù)窗墻比例的增加而增加。在采光和通風(fēng)允許的條件下,控制窗墻比例比設置保溫窗簾和窗板更加有效,即窗墻面積比設計越小,熱量損耗就越小,節能效果越佳。熱量損耗還與外窗的朝向有關(guān),南、北朝向的太陽(yáng)輻射強度和日照率高,窗戶(hù)所獲得的太陽(yáng)輻射熱多。在《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》中,雖對窗墻面積比和朝向做了有選擇性的規定,但還應結合各地的具體情況進(jìn)行適當調整。有專(zhuān)家提出:考慮到起居室在北向時(shí)的采光需要,南、北向的窗墻面積比可取0.3;考慮到目前一些塔式住宅的情況,東、西向的窗墻面積比可取0.35;考慮到南向出現落地窗、凸窗的機會(huì )較多,南向的窗墻面積比可取0.45。這樣雖然增大了南向外窗的面積,但可充分利用太陽(yáng)能的輻射熱降低采暖能耗,實(shí)現既有寬敞明亮的視野又不浪費能源的目的。

  使用節能材料。由于新型材料的發(fā)展,組成窗的主材(框料、玻璃、密封件、五金附件以及遮陽(yáng)設施等)技術(shù)進(jìn)步很快,使用節能材料是門(mén)窗節能的有效途徑。

  框料:窗用型材約占外窗洞口面積的15%~30%,是建筑外窗中能量流失的另一個(gè)薄弱環(huán)節,因此,窗用型材的選用也是至關(guān)重要的。目前節能窗的框架類(lèi)型很多,如斷熱鋁材、斷熱鋼材、塑料型材、玻璃鋼材及復合材料(鋁塑、鋁木等)。其中,斷熱鋁材節能效果比較好,使用比較廣,它不僅保留了鋁型材的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)也大大降低了鋁型材傳熱系數。斷熱鋁材是在鋁合金型材斷面中使用熱橋(冷橋)技術(shù)使型材分為內、外兩部。目前有兩種工藝:一種是注膠式斷熱技術(shù)(即澆注切橋技術(shù)),這種技術(shù)既可以生產(chǎn)對稱(chēng)型斷熱型材,也可以生產(chǎn)非對稱(chēng)型材。由于利用澆注式處理流體填補成型空間原理,其成品精度非常高。另一種是斷熱條嵌入技術(shù),即采用由聚酞胺66和25%%玻璃纖維(PA66GF25)合成斷熱條,與鋁合金型材在外力擠壓下嵌合組成斷熱鋁型材。這種型材不僅強度高(接近鋁合金),而且它的機械性能好、隔熱效果佳。由于隔熱條的加入使型材形成多種斷面形式,有良好的強度。另外隔熱條中的玻璃纖維排列有序,能夠長(cháng)時(shí)間承受高拉應力和高剪切應力,隔熱條的線(xiàn)形膨脹系數接近鋁,有非常好的加工性能;同時(shí)內、外型材可以由不同顏色和表面處理方式的型材組成,增強了裝飾效果;并且可抗多種酸、堿化學(xué)物質(zhì)的腐蝕。

  玻璃:在窗戶(hù)中,玻璃面積占窗戶(hù)面積的65%~75%。普通玻璃的熱阻值很小,而且對遠紅外熱輻射幾乎完全吸收,單層普通玻璃是無(wú)法達到保溫節能效果的。門(mén)窗玻璃種類(lèi)較多。不同種類(lèi)的玻璃,其透光率、遮陽(yáng)系數、傳熱系數是大不相同的。導熱性和遮陽(yáng)性,有著(zhù)雙重性。對于冬天,我們希望太陽(yáng)輻射得到熱量,使室內溫度升高。但夏天又希望減少太陽(yáng)輻射,避免進(jìn)入室內。

  因此,對于不同地區,應選擇相應傳熱系數和遮陽(yáng)系數的玻璃。為了降低導熱性和提高遮陽(yáng)性,目前,門(mén)窗玻璃常用的處理方法有:

  玻璃鍍膜。用物理或化學(xué)鍍膜工藝,改變玻璃表面的熱反射特性,將太陽(yáng)輻射直接反射回去,從而提高玻璃的遮陽(yáng)隔熱性能。鍍膜玻璃又分為熱反射玻璃(又稱(chēng)陽(yáng)光控制玻璃)和低輻射玻璃(又稱(chēng)Low-E玻璃),熱反射玻璃可通過(guò)配置膜層的結構和厚度,在較大范圍改變遮陽(yáng)性能。由于對紅外線(xiàn)高反射、不吸熱的材料鍍膜,Low-E玻璃可反射太陽(yáng)能波段的熱輻射,從而有效地控制了玻璃的遮陽(yáng)性能,同時(shí)也明顯降低了玻璃的傳熱系數。

  玻璃著(zhù)色。在制造過(guò)程中加入色劑,著(zhù)色玻璃的遮陽(yáng)性和隔熱性能優(yōu)于透明玻璃。通過(guò)吸收部分陽(yáng)光的直接透過(guò),從而減少太陽(yáng)輻射熱進(jìn)入室內;但由于吸收熱量使自身溫度升高,增加了溫差傳熱,降低了保溫效果。

  中空玻璃。中空玻璃是以?xún)善蚨嗥A?,采用間隔條來(lái)控制中空玻璃的內外兩片的間距。雙玻璃周邊用密封膠翻結密封,使玻璃層間形成干燥氣體,具有隔音、隔熱、防結露和降低能耗的作用。

  密封材料:洞口密封材料的質(zhì)量,既影響著(zhù)房屋的保溫節能效果,也關(guān)系到墻體的防水性能,應正確選用洞口密封材料。目前塑鋼門(mén)窗框的四邊與墻體之間的空隙,通常使用聚氨酯發(fā)泡體進(jìn)行填充。此類(lèi)材料不僅有填充作用,而且還有很好的密封保溫和隔熱性能。

  另外應用較多的密封材料還有硅膠、三元乙丙膠條。其他部分的密封用密封條,密封條分為毛條和膠條。密封膠條用于玻璃和扇及框之間的密封,在塑鋼門(mén)窗中起著(zhù)水密、氣密及節能的重要作用。密封膠條必須具有足夠的拉伸強度、良好的彈性、良好的耐溫性和耐老化性,斷面結構尺寸要與塑鋼門(mén)窗型材匹配。質(zhì)量不好的膠條耐老化性差,經(jīng)太陽(yáng)長(cháng)期暴曬,膠條老化后變硬,失去彈性,容易脫落,不僅密封性差,而且造成玻璃松動(dòng)產(chǎn)生安全隱患。密封毛條主要用于框和扇之間的密封,毛條的安裝部位一般在門(mén)窗扇上,框扇的四周?chē)蛎芊鈽?擋風(fēng)塊)上,增強框與扇之間的密封,毛條規格是影響推拉門(mén)窗的氣密性能的重要因素,也是影響門(mén)窗開(kāi)關(guān)力的重要因素。毛條規格過(guò)大或豎毛過(guò)高,不但裝配困難,而且使門(mén)窗移動(dòng)阻力增大,尤其是開(kāi)啟時(shí)的初阻力和關(guān)閉時(shí)的最后就位阻力較大;規格過(guò)小或豎毛條高度不夠,易脫出槽外,使門(mén)窗的密封性能大大降低。毛條需經(jīng)過(guò)硅化處理,質(zhì)量合格的毛條外觀(guān)平直,底板和豎毛光滑,無(wú)彎曲,底板上沒(méi)有麻點(diǎn)。膠條、毛條都起著(zhù)密封、隔音、防塵、防凍、保暖的作用。其質(zhì)量的好壞直接影響門(mén)窗的氣密性和長(cháng)期使用的節能效果。


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