提升南方塑料门窗应用效能的方法

5.1　提高塑料门窗抗风压性能

选用与设计塑料门窗时，应依据当地基本风压（南方部分主要城市基本风压见表1-14），按建筑物高度、体形特征、地形地貌等要素，确定门窗所在建筑高度及位置标准风荷载值，通过门窗主要受力杆件强度计算，确认所选用门窗规格、窗型，以及型材系列、腔型、型钢形状、壁厚、玻璃性能与壁厚。

表1-14　南方部分主要城市基本风压表

续表

在较高楼层安装塑料门窗时，墙洞规格不宜过大，尽量选用小面积窗扇，框扇型材主腔室尽量宽一些。型材壁厚应以塑料门窗《新标准》为准，其中门用型材壁厚为2.8mm，窗用型材壁厚为2.5mm。型钢壁厚以满足风压要求为准，最低不应小于1.5mm。尽量采用矩形型钢，以增加抗风压强度。塑料门窗应有独立排水腔，排水腔中下部应有内筋分割，使其底部与室外窗台有一定高度差，以利排水。

从经济角度考虑，在风压计算时，应以不同建筑高度或部位，分别确定拼接窗框、扇、挺、平开与推拉窗中竖扇等主要受力杆件型材腔型、型钢规格、形状与壁厚。据测算，制作1500mm×1500mm推拉窗，选用80型材与2.4mm矩形型钢能满足基本风压0.6kN/m2地区100m高度建筑要求。在建筑高度超过100m时，当型钢厚度难以增加的情况下，可考虑加大型材系列，以利增加型钢规格来提高抗风压性能。设计推拉窗时，应特别注意所选用框型材轨道高度及扇型材轨道槽深度与所选用滑轮、铝合金导轨、密封桥装配高度的匹配，否则会出现框扇上下实际搭接量不均现象，不仅影响门窗抗风压强度，也会影响其密封性能，如下密封桥与扇缝隙过大密封不严，上密封桥与扇缝隙过小难以安装，无法密封或勉强安装后扇开启困难等。当外开窗扇受负压或内平开窗受正压时，其窗框竖挺和窗扇边挺受荷情况与五金件锁点及铰链有关。锁点越少，竖挺承受风压越高。摩擦铰链支撑点在窗扇上下两侧，安装摩擦铰链窗扇承受风压能力远不如安装平铰链窗扇。设计平开窗时，应依据窗户所在建筑高度风压情况，尽量采用多点锁紧传动器和平铰链或者增加装配平铰链的数量，以提高平开窗抗风压性能。

5.2　提高塑料门窗雨水渗漏密封性能

南方炎热地区除高风压以外，多雷暴雨天气造成的门窗雨水渗漏也是需要考虑与解决的重点问题。门窗雨水渗漏点主要有：（1）门窗与墙体缝隙；（2）框与拼条、拼管或方管之间的拼接缝；（3）扇与扇、扇与框配合间隙；（4）扇与玻璃配合缝隙。提高其水气密封性能的措施和方法主要有两个途径：一个是“堵”；一个是“疏”。有关内容在第二章第十二节中有所涉及，本节不再赘述。

5.3　提高塑料门窗隔热性能

南方炎热地区风压较高，塑料门窗扇与框不宜采用多腔型材。门窗隔热性能主要取决于所采用玻璃的质量、厚度、层数以及玻璃间距等因素。要提高门窗隔热性能，应尽量采用双层或三层玻璃与中空玻璃、镀膜玻璃等。玻璃间距以8～10mm为宜。镀膜玻璃可分为热反辐射膜与低辐射膜玻璃。其中低辐射膜玻璃具有最大的日光透射率和最小的反射系数，可让80%以上的可见光进入室内，被室内物体所吸收又将90%以上室内物体所辐射长波保留在室内，大大提高了能量利用率，显著降低了玻璃之间辐射传热。中空玻璃（其中一块）镀低辐射膜，传热系数可以由普通玻璃3.0～3.1W/（m2·K）降至1.7～2.3W/（m2·K）；热反辐射膜玻璃可以利用镀膜透过可见光，把起加热作用的远红外线光反射到室外，并将吸收到的热能与玻璃离开，使热能尽量散发到室外一侧，减少85%～90%阳光对窗户辐射能量。如果中空玻璃外层镀热反辐射膜，内层镀低辐射膜不仅可以将辐射在玻璃上太阳辐射热反射回去，而且中空玻璃传热能力明显减弱，对改善室内热环境，降低空调负荷有显著作用。同时在建筑朝阳面窗户上设置遮阳伞以及采用百叶窗与热反射窗帘，阻止阳光对建筑物室内热辐射，有效提高建筑节能效果。

随着塑料门窗抗风压性能、水气密封性能、隔热性能的提高，其隔音性能也自然提高。塑料是防腐蚀最佳材料，一般情况下采用金属五金件，对其防腐性能有一定影响。南方沿海盐雾地区与住宅建筑的卫生间或厨房等部位应采用优质工程塑料五金件制作防腐性塑料门窗。

5.4　南方炎热地区建筑隔热与通风的关系

南方夏热冬暖地区重在隔热，隔热又以保持室内适宜热环境为准绳。室内热环境质量标准高低对居住条件、生活水平、身体健康有重大影响。研究表明：空气温度在25℃左右，脑力劳动工作效率最高。以25℃时人工作效率为100%，当空气温度在35℃时，人工作效率只有50%。综合考虑室内热环境质量效益和能耗费用，并考虑到社会经济发展不同程度，室内热环境质量标准分为两个等级，一个为舒适热环境质量水平，夏季干球温度24～28℃；另一个是可居住性居住热环境标准，夏季平均干球温度≤29℃。保持室内通风换气，使室外新鲜空气进入室内，有利于确保室内卫生条件，但又消耗大量能量。当室外气温高于室内温度时，自然通风不但不能改善室内热环境，反而会恶化室内热环境。只有当室外空气状态处于舒适区，低于室内设计温度时，自然通风才能改善室内热环境。要处理好窗户隔热与通风关系，首先要解决好建筑设计时通风换气问题。换气共分为五个层次，即室内换气、建筑换气、小区换气、城市换气、区域换气。每个换气都受上一个换气制约。夏季长江流域受副热带高压控制，换气不良，造成重庆、武汉、南京等城市“火炉”效应，而深圳城市换气良好。建筑和室内换气是否良好，主要取决于小区换气是否良好，尤其是用地面积15万m2以上小区。若换气不良，小区内各栋建筑和房间很难有自然通风条件。15万m2米以上小区应进行气流模拟设计。要善于利用建筑不同墙面处风压差异产生自然通风方式。自然风通常应从住宅一侧流入，通过住宅后从另一侧流出形成穿堂风，可有效地避免单侧通风出现进排气流参混、短路、进气气流不能充分深入房间内部等缺陷。如果室外风力弱，尽管建筑创造了条件，仍不能形成穿堂风。穿堂风要取得好效果，除室外风要有一定强度外，主要房间外门应迎风，次要房间（厨、卫等）应背风。同一建筑外围结构上，如果有两个风压值不同窗孔，空气动力系数大的窗孔将会进风，空气动力系数小的将会排风。其次是解决好窗户换气方式。平开下悬窗可以有效改变空气流的流动方向，尽管开启角度很小，但室内浑浊热空气体从窗开启角度上部排出，新鲜凉空气从开启角度较小两侧进入。充分利用空气重力差，形成新鲜凉空气与浑浊热空气室内外循环流动。夏季利用电风扇通风换气时，进风面应对建筑阴面，排风面应对建筑阳面。再次，可以通过不同季节通风时间与合理换气次数来通风换气。当夏季室外温度＜28℃时，或早晚当太阳未升起或落山后，开窗换气。夏季夜间通风，室内干球温度≤30℃时，通风量可大大超过1.5次/h。充分利用好建筑物室内外自然通风，不仅有利于改善室内热环境，而且可减少开空调时间。当冬季室外温度＞10℃时，或中午太阳正当头时开窗换气以及在窗户上安装自动通风器，利用通风器定位、定向、定时科学通风，既可利用自然通风换气达到舒适水平，又可尽量减少因通风换气消耗能量。另外安装空调时，尽量将其安装在背阴处或采取遮阳方式将空调遮盖好，以充分降低空调能耗。

5.5　南方炎热地区建筑遮阳与太阳能利用的关系

外窗采取遮阳等措施，降低夏季外窗辐射透过率，不但可以大幅度降低空调设备能耗，还可以明显改善自然通风条件下室内热环境。现场实测表明：有效遮阳，可以使室内空气最高温度降低1.4℃，平均温度降低0.7℃，使室内各表面温度降低1.2℃，从而延长自然通风时间，减少使用空调时间，获得显著节能效果。模拟计算表明，仅夏季采取外遮阳一项措施，空调耗电量比相同维护结构条件下，降低约26%以上。窗户外遮阳是深圳地区居住建筑节能最主要技术措施。当外窗夏季辐射透过率不大于0.3，再辅以墙体隔热和提高空调设备能效比等措施，就可以达到国家建筑节能50%的指标要求。但在冬天，太阳辐射得热又是提高室内热环境质量一个有利因素。选择合适建筑开窗朝向，增加外窗遮阳是减少开窗得热最直接有效手段。根据太阳高度角和方位角变化规律，建筑南向开窗夏季可以减少太阳辐射得热，冬季可以增加太阳辐射得热，是最有利的建筑朝向。深圳夏季主导风为东南风，东南向建筑有利于自然通风，而太阳辐射得热又不是很强，所以在深圳，东南朝向是推荐朝向。对于无法选择合适朝向开窗，应进行遮阳考虑，优先考虑外遮阳；采用内遮阳时，应选择浅色窗帘。同时还应充分考虑冬季利用太阳辐射改善室内热环境。窗玻璃冬季辐射透过率应尽可能地大。这就意味着窗玻璃太阳辐射透过率应按季节进行调整。夏季设置外遮阳进行隔热时，遮阳设施应是活动的。冬季时可将其移离窗口，避免外窗的遮阳对太阳辐射阻碍。

建筑物外墙投向附近外窗反辐射和发射辐射会增加外窗辐射热，恶化室内热环境。在建筑施工时，应严格按建筑设计规范规定建筑间距进行控制。东、西、东北向外墙受日照较多，表面温度较高，辐射较强，宜采用绿化遮阳隔热措施，降低其外表面温度，减弱其反射和辐射强度。

5.6　南方炎热地区遮阳与采光的关系(www.xing528.com)

遮阳尽管是深圳地区居住建筑节能的有效技术措施，但遮阳也是有前提的。遮阳不仅要处理好遮阳与太阳能的利用问题，同时也要处理好采光的矛盾。如当窗户夏季太阳透过率小于或等于0.3时，可不采用外窗遮阳。

镀膜玻璃对遮阳有一定贡献。据有关部门提供数据可知：6mm单片透明玻璃遮阳系数Sc=0.99；6+12A+6透明中空玻璃Sc=0.87；6mm单片热反射CTS240绿色镀膜玻璃Sc=0.45；6mmCTS240+12+6mm热反射中空玻璃Sc=0.31。选用隔热型（遮阳系数小）建筑玻璃，如热反射镀膜玻璃（又称阳光控制镀膜玻璃），能透过可见光，而又能将40%～80%太阳辐射热阻隔在室外。热反射镀膜中空玻璃，遮阳型LOW-E中空玻璃等都有较好的遮阳效果。

但是镀膜玻璃同时又阻挡了冬季通过玻璃窗进入室内太阳辐射率，不利于冬季太阳能采暖利用，也影响了室内采光。使用那类玻璃品种一定要根据各地区地理、气候特征、建筑朝向、层次，因地制宜进行优化选择。比如建筑高层或阳光辐射比较充沛的建筑朝向与部位宜选择吸热玻璃，以充分发挥玻璃隔热功能，又对室内光线不会造成大影响。如在建筑底层或阳光辐射不到建筑朝向采用吸热玻璃，不但隔热效果不明显，反而影响了室内光线。

综合地看，镀膜玻璃节能效果不及活动外遮阳，并且对室内自然光有负面影响，还是采取活动外遮阳比较有利：在太阳辐射热比较强时，可充分发挥遮阳作用，在没有太阳辐射阴雨天气或太阳未升起的早晨及落山后黄昏时间，也可给室内提供充分自然光，以满足室内采光要求。在采取遮阳措施与采光时，还要依据建筑需要侧重点与优化组合问题，在遮阳与采光之间，哪个更节能便采取哪个措施。

随着科学技术的发展，还可以利用先进科学手段采集太阳辐射能量，用于阴暗室内采光。

5.7　南方炎热地区建筑遮阳与风压的关系

实测表明：在深圳通过开窗进行自然通风时，采用布帘、百叶等轻质悬挂活动遮阳措施来降温，效果并不显著。究其原因，是深圳室外风速高，常把遮阳窗帘吹开，太阳辐射仍进入室内，使室内外气温相近。在外窗开启的情况下，利用遮阳方法改善深圳市室内热环境时，遮阳设施应牢固、稳定地固定在窗口，不能被风吹开或损坏，又不能影响室内通风。

5.8　充分发挥以下措施节能作用

5.8.1　呼吸窗节能作用

窗户在建筑围护中有一个重要职能：通风换气。通风换气又使一部分冷风或热气进入室内，严重影响建筑室内热环境，造成室内热损失或致使室温升高，不仅浪费能源，且对人体不利。不通风换气，不排除室内污垢空气和二氧化碳，亦对人体不利。因此人们一直在建筑密封与通风换气两难境地进行艰难选择。

目前一些建筑已开始使用呼吸窗，将提高居室通风换气质量（气体纯度与温度），减少通风换气热损失，实现24小时/日连续不间断定向换气。通风换气可进行进出气热交换并依据居室人数变化定量调节，以满足人们室内生活卫生和身体健康需要。无可讳言，呼吸窗的应用，可以大大减少室内其他窗户开启空间、频率与时间，对建筑节能发挥重大作用。

5.8.2　可调、可换式百叶窗节能作用

在南方炎热地区，不少建筑门窗安装有可调式百叶窗。通过百叶窗可以遮盖阳光对窗户辐射热，调整室内光线和视觉，对建筑节能发挥一定作用。如果将百叶窗百叶制作成可换式的，夏天天气炎热时，装配白色百叶以增加反射阳光效果；冬天天气寒冷时，装配深色百叶，以充分吸收阳光热量，供提高室内温度使用。这样在节能的同时又利用了太阳能。

5.8.3　窗户遮阳篷节能作用

在建筑物窗户上架设玻璃钢或白色塑料及热反射布遮阳篷，可有效遮挡太阳对住宅窗户辐射。热反射布是在化纤布表面镀上厚度不足千分之一毫米特种金属制成的。镀有金属一面为银白色光泽，另一面颜色、图案、花纹则多种多样，能够折叠，外观质感与普通布料相似。采用热反射布做遮阳篷不仅可以隔热，而且美化了住宅环境。

5.8.4　百叶窗帘与热反射窗帘节能作用

百叶窗帘目前正被越来越多的家庭采用。百叶窗帘可以用布料、塑料、木料或金属制成，可分为垂直或水平两种叶片形式。百叶窗不仅有保温、隔热、阻隔窗外视线、调解室内亮光的职能，亦可以装饰房间、美化住宅环境利用反射布做窗帘亦可以发挥以上作用。

5.8.5　保温窗板节能作用

住宅窗内侧设置一个用膨胀聚苯乙烯材料制作的窗板，在需要保温或者隔热时拉出来封闭窗户，以阻止室外热气内流或室内热气外流。在需要采光时可以推进窗缝空间存放，也不失一种建筑节能好办法。