门窗材料的选择优化

1.建筑玻璃的热工性能及选择

（1）普通玻璃。普通平板玻璃虽然具有造价低廉、采光性能好、施工安装方便、技术成熟等特点，但其传热系数大、能耗高。根据实测普通平板玻璃塑料框窗户的传热系数K＝4.63W/（m2·K），气密性系数A＝1.2m3/（m·h）；节能效果较好的双层玻璃塑料框窗的传热系数K＝2.37W/（m2·K），气密性系数A＝0.53m3/（m·h）。因此，平板玻璃的直接使用范围越来越受到限制，且最终将会被淘汰。

（2）节能玻璃。

1）中空玻璃。中空玻璃由两层或多层玻璃间隔成空气间层、气层充入干燥气体或惰性气体，四边用胶结、焊接或熔结工艺加以密封而形成。目前，中空玻璃的空气间层厚度分别为6mm、9mm、12mm、15mm等规格。中空玻璃最大的特点是传热系数小且具有良好的隔热、保温性能，同时具有防结露、隔声和降噪等功能。几种中空玻璃传热系数比较见表3-7。

表3-7　几种中空玻璃传热系数比较

2）镀膜玻璃。镀膜玻璃是在普通玻璃表面涂镀一层或多层金属、金属氧化物、其他薄膜或者金属的离子渗入玻璃表面或置换其表面层，使之成为无色或有色的薄膜。其中，热反射膜玻璃有较好的光学控制能力，对波长为0.3～0.5μm的太阳光有良好的反射和吸收能力，能够明显减少太阳光的辐射热能向室内的传递，保持室内温度的稳定，从而达到节能的效果。例如，德国肖特公司研制的硼硅酸盐浮法玻璃，配置一片低辐射膜的节能玻璃，便具有防火、隔声、降噪和节能的多种功效。

3）光致变色玻璃。玻璃受紫外线或日光照射后，在可见光谱（380nm＜λ＜780nm）区产生光吸收而自动变色，光照停止后可自动恢复到初始的透明状态。即夏日太阳直射时，颜色会自动变深起到遮阳的作用；而阳光非直射时，又自动恢复到采光状态。具有这种性质的玻璃称为光致变色玻璃，光致变色玻璃是光敏玻璃的一种，也称可逆光敏玻璃。

4）吸热玻璃。在平板玻璃成分中，加入微量镍、铁、钴、硒等元素，制成的着色透明玻璃称为吸热玻璃。吸热玻璃具有吸收可见光和红外线的特性，无论是哪一种色调的玻璃，当其厚度δ＝6mm时，均可吸收40％左右的太阳辐射。所以，在太阳直射的情况下，进入室内的辐射热减少了40％左右，从而可以减轻空调设备的负荷，达到节能的目的。

目前，除上述四种节能玻璃外，夹层玻璃也有较好的节能效果，特别是真空玻璃，其节能效果最佳。几种常见窗玻璃传热系数与单层玻璃的比较见表3-8。

表3-8　几种常见窗玻璃传热系数与单层玻璃的比较

2.窗框材料的热工性能及选择

在窗框设计施工中，传热系数大且气密性差的钢框和铝合金窗框大量使用，增大了外窗的耗能。根据统计分析数据，近几年各类建筑窗产品的实际使用率分别为：木窗占8％，钢窗占13％，铝合金窗占38％，塑钢窗占23％，特种窗占9％，其他占9％。其中，钢框和铝合金框使用量占到了一半以上。

根据实测结果，一般单层钢或铝型材框窗的传热系数为4.7W/（m2·K）＜K≤6.4W/（m2·K），为一块烧结普通砖的传热系数K值的2～3倍，即使是节能效果较好的单框双玻璃窗或双层窗（相对单层框或单层玻璃窗），其传热系数也远远大于普通砖墙，故窗型的选择对节能的影响也非常大。几种常见窗户类型传热系数及节能标准的比较见表3-9。(www.xing528.com)

表3-9　几种常见窗户类型传热系数及节能标准的比较

塑料门窗是近年来国内外发展较快的一类新型建筑门窗，其主体材料聚氯乙烯（PVC）塑料异形材具有良好的绝热性能。与传统的金属门窗相比，塑料门窗有着优良的保温、隔热性能。PVC塑料窗框具有以下主要优点：

（1）隔热性能好，导热系数为铝窗材的1/125，钢窗材的1/357。

（2）生产PVC窗材能耗低，生产单位质量PVC窗材的能耗为铝窗材的1/8.8、钢窗材的1/4.5。

（3）密封性能好，由PVC窗材制成的门窗可以采取全周边密封、双级密封甚至多级密封结构，大大降低空气渗透量，在减少由于空气渗透造成的热量损失的同时还可以提高隔声效果。另外，PVC塑料还广泛用于钢塑、木塑等复合材料门窗的制造。

在各种窗框材料中，玻璃纤维增强塑料（FRP）即玻璃钢材料具有非常好的节能效果。该材料密度为1.9kg/m3，约为铝材的2/3，仅为钢的1/5～1/4；抗拉强度值接近于普通碳钢为420MPa，弯曲强度为380MPa，分别是塑料的8倍和4倍，是铝材的2～3倍。其被用于外窗框时，具有质轻、耐腐蚀、寿命长和机械强度高的特点。根据有关实测资料，玻璃钢窗框与其他窗框性能的比较见表3-10。

表3-10　玻璃钢窗框与其他窗框性能的比较

3.新型节能窗材料的选择

（1）抽真空玻璃。将带有LOW-E镀层的中空玻璃内的空气抽出，使中空玻璃空气间层内的空气减少，大大削减了空气间层内的对流与传导，从而提高了中空玻璃的保温性能。由于空气间层内的气压低（1.01×10－8MPa）、间层很窄（0.5～5mm），抽真空操作中需要解决以下技术问题：必须能抵抗空气间层内外巨大的气压差；避免玻璃破碎产生的安全隐患；必须做好抽真空玻璃的密封；使玻璃隔开的间隔条的热桥作用尽量减小等。

（2）透明保温材料。在双层玻璃中间填充透明保温材料，是降低通过玻璃层传热的方法。有一种硅气凝胶的材料，在其硅粒子中包含很多微孔材料，它比可见光的波长小很多。在气凝胶中，约占体积95％的空气存于比空气平均自由路径小的细孔中。气凝胶在一定的真空度下是一种很好的保温材料。由于气凝胶具有足够的抗压强度，能平衡外界气压，抽真空的气凝胶窗就可以作为透明的分隔条使用。又由于抽真空的气凝胶对于多数红外辐射是不透明的，通过气凝胶窗的纯辐射热损失很少。当前气凝胶研究着重于开发透明度高、耐久性好、块体大、造价低的保温产品。

（3）可调节的玻璃。由于太阳的辐射随着气候、季节和时间而异，控制太阳辐射热的有效办法是采用遮阳系统。另外，从玻璃本身入手使玻璃的光学性能可以调节，是一种先进合理的方法，可以随着不同时间太阳辐射的不同而变动。现在已经研制出多种不同类型的可变色玻璃，其性能各不相同。