一般建筑的门窗面积只占建筑外围护结构面积的1/3~1/5,但传热损失占建筑外围护结构热损失的40%左右。为了增大采光通风面积或立面的设计需要,现代建筑的门窗、玻璃幕墙面积越来越大,因此增强外门窗的保温性、气密性、隔热性能,是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。
节能型建筑门窗,是指能达到现行节能建筑设计标准的门窗,即门窗的保温隔热性能(传热系数)和空气渗透性能(气密性)两项物理性能指标达到或高于所在地区《民用建筑节能设计标准(采暖居部分)》及其各省、市、区实施细则的技术要求。
(一)节能门窗的材料及做法
门窗节能水平与所采用的门窗材料及做法有关。节能门窗主要体现在节能型框材设计、节能玻璃的选择及节能窗户的层数设计、密封材料的选择等方面。
节能外门应选用隔热保温门;节能外窗应选用具有保温隔热性能的窗,如中空玻璃窗、真空玻璃窗和低辐射玻璃窗等;节能窗框的型材主要选用断热铝合金、塑钢和铝木复合等。目前,新型节能门窗有木塑、铝塑复合门窗和钢塑复合共挤节能保温窗及隔热保温型喷塑铝合金门窗等。
1.节能门窗的框材
门窗框一般占窗面积的20%~30%,门窗框型材的热工性能和断面形式是影响门窗保温性能的重要因素之一。框是门窗的支撑体系,由金属型材、非金属型材和复合型材加工而成,金属与非金属的热工特性差别很大,应优先选用热阻大的型材。
从保温角度看,型材断面最好设计为多腔框体,多道腔壁对通过的热流起到多重阻隔作用。但金属型材(如铝型材)虽然也是多腔,保温性能并不理想。为了减少金属框的传热,可采用铝窗框作断桥处理,并采用导热性能低的密封条等措施,以降低窗框的传热,提高窗的密封性能。
目前常用铝合金断热型材、铝木复合型材、钢塑整体挤出型材以及UPVC塑料型材等一些技术含量较高的节能产品,其中使用较广的是UPVC塑料型材,它所使用的原料是高分子材料—硬质聚氯乙烯。
2.节能门窗的玻璃
为了解决大面积玻璃造成能量损失过大的问题,外窗透明部分可选择中空玻璃、真空玻璃、镀膜玻璃、高强度Low-E防火玻璃及特别的智能玻璃等。其中Low-E玻璃的镀膜对阳光和室内物体所受辐射的热射线起到有效阻挡,因而,使夏季室内凉爽,冬季则室内温暖,总体节能效果明显。
(1)中空玻璃。其单片玻璃4~6mm厚,中间空气层的厚度一般以12~16mm为宜。在玻璃间层内填充导热性能低的气体,因而能极大地提高中空玻璃的热阻性能,控制窗户失热,以降低整窗的传热系数值。中空玻璃与普通玻璃相比,其传热系数至少可以降低50%,所以中空玻璃目前是一种比较理想的节能玻璃。
(2)热反射镀膜中空玻璃。是在玻璃表面镀上一层或多层金属、非金属及其氧化物薄膜,具有将其反射回大气中而阻挡其进入室内的目的,从而降低玻璃的遮阳系数。热反射玻璃的透过率要小于普通玻璃,6mm厚的热反射镀膜玻璃遮挡住的太阳能比同样厚度的透明玻璃高出一倍。所以,在夏季白天和光照强的地区,热反射玻璃的隔热作用十分明显。
(3)Low-E玻璃,即低辐射镀膜玻璃,是利用真空沉积等技术,在玻璃表面沉积一层低辐射涂层,一般由若干金属或金属氧化物和衬底层组成。与热反射镀膜玻璃一样,Low-E玻璃的阳光遮挡效果也有多种选择,而且在同样可见光透过率情况下,它比热反射镀膜玻璃多阻隔太阳热辐射30%以上;与此同时,Low-E玻璃具有很低的U值(传热系数),故无论白天或夜晚,它同样可阻止室外热量传入室内,或室内的热量传到室外。
(4)真空玻璃。是将两片平板玻璃四周密封起来,将其间隙抽成真空并密封排气口,其工作原理与玻璃保温瓶的保温隔热原理相同。标准真空玻璃夹层内的气压一般只有几帕,因此,中间的真空层将传导和对流传递的热量降至很低,以至于可以忽略不计,因此,这种玻璃具有比中空玻璃更好的隔热保温性能。标准真空玻璃的传热系数可降至1.4W/(m·K),是中空玻璃的2倍,但目前真空玻璃的价格是中空玻璃的3~4倍。
3.节能窗户的层数(www.xing528.com)
节能窗可以是单层窗也可以是双层窗,在高纬度严寒地区甚至可能采用三层窗。
4.提高门窗的气密性
从建筑节能的角度讲,在满足室内换气的条件下,通过窗户缝隙的空气渗透量过大,就会导致热耗增加,因此必须做好窗扇与窗扇、窗扇与窗框之间,窗框与窗洞之间的接缝处理。另外,在窗框与窗洞之间的密封性应重视,两者接缝处除采用水泥砂浆填塞,还应在连接部位填充保温性能良好的发泡材料,表面使用密封膏,以保证结合部位的严密无缝。
窗户的气密性与开启方式、产品质量和安装质量相关,窗型选择尽量考虑“固定窗→平开窗→推拉窗”的顺序。平开窗的通风面积大,由于工艺要求,型材设计接缝严密,气密性能远优于推拉窗。其次应选用合格的型材和优质配件,减小开启缝的宽度达到减少空气渗透的目的。
为提高外门窗气密水平,全周边应采用高性能密封技术,以降低空气渗透热损失,提高气密、水密、隔声、保温和隔热等性能,要重点考虑密封材料、密封结构及室内换气构造。密封条和密封毛条应考虑耐老化性。如以往的普通铝合金门窗选用的是一般的PVC密封条,一到两年就会脱落,铝合金节能门窗选用三元乙丙橡胶或热塑性三元乙丙橡胶密封条,以此保证它的密封性能和使用寿命。
(二)常见节能门窗的类型
1.铝塑共挤门窗
铝塑共挤门窗具有良好的保温隔热节能性能,传热系数仅为钢材的1/357,铝材的1/1250,门窗的隔热、保温效果显著,对具有暖气、空调设备的现代建筑物更加适用。
使用铝塑共挤门窗的房间比使用木门窗的房间冬季室内温度可提高4℃~5℃;铝塑共挤门窗将美观性与实用性融为一体,颜色多样、价位合理,开启功能多样,节能保温性能好,使用寿命长、门窗性能远非其他门窗可比,具有良好的性价比,适合现代家庭装饰和不同消费群体,值得大力推广应用。
2.断桥隔热铝合金节能门窗
是在铝型材中间穿入隔热条,将铝型材室内外两面隔开形成断桥,所以又称其为“断桥隔热铝合金”门窗。其型材表面的内外两侧可做成不同颜色,装饰色彩丰富,适用范围广泛。
3.铝木(或木铝)复合节能门窗
是在保留纯实木门窗特性和功能的前提下,将经过精心设计的隔热(断桥)铝合金型材和实木通过特殊工艺、机械方法复合而成的框体。两种材料通过高分子尼龙件连接,充分照顾了木材和金属收缩系数不同的属性。
铝木复合节能门窗强度高、色彩丰富、装饰效果好、耐候性好。适合于各种天气条件和不同的建筑风格,使建筑物外立面风格与室内装饰风格得到了完美的统一。
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