建筑門窗幕墻節能技術及施工技術措施淺析

摘要隨著建筑門窗以及建筑幕墻的發展，一些新型的門窗幕墻得到了廣泛地應用。門窗幕墻作為建筑外圍護結構的重要組成，對整個建筑物的能耗的評價起著十分重要的作用。但由于材料的節能技術和施工技術的限制，這些產品在能源消耗的控制方面依然存在著諸多的問題，因此，本文通過簡單分析了當前建筑設計的問題的基礎上，闡述了一些節能技術在門窗幕墻中的應用，并針對施工環節提出了一些節能措施。從而保證建筑物的節能符合設計要求。

關鍵詞：建筑門窗；玻璃幕墻；節能技術

隨著《公共建筑節能設計標準》、《民用建筑節能設計標準》、《建筑節能工程施工質量驗收規范》等相關節能國家或行業標準的實施，節能已成為我國的一項基本國策。一些新型門窗以及幕墻得到了廣泛地使用，建筑門窗及幕墻的節能性能、隔聲性能、裝飾功能應用得到了加強，光伏建筑一體化也在探索應用中。在門窗幕的施工環節，節能的施工技術措施是保證節能項目分項工程的關鍵，節能工程分項驗收已列入強制性標準。門窗幕墻作為建筑物的重要維護結構起著舉足輕重的地位，門窗幕墻的框架材料、面板材料、安裝間隙、裝配間隙、密封材料等決定著產品節能性能。由于門窗幕墻的透光性使得室內外的環境容易發生能量的交換，面板產生一些門窗幕墻能耗損失較大。本文從建筑門窗幕墻的設計方面著手，結合在門窗幕墻工程項目管理工作的施工實踐，重點考慮節能技術在其設計中的應用和施工技術措施，找到切實可行的設計方法和安裝工藝，以控制門窗幕墻的熱交換的各個環節，滿足節能環保標準的設計及驗收要求。

1 節能的本質

建筑的節能包含很多方面，涉及到墻體節能、門窗節能、屋面節能、地面節能、采暖節能、通風與空調節能、配電與照明節能等等，而建筑門窗和建筑幕墻的節能是其重要組成部分。門窗和幕墻的節能主要是指通過產品的結構設計、材料選用、生產加工和安裝工藝的制定等措施，使建筑物在使用過程中，以盡量少的能量消耗而獲得理想的溫度環境和光線環境的過程。比如：在炎熱的夏季和寒冷的冬季，人們為了獲得正常的使用環境，常常需要使用消耗電能的電器設施來調節室內溫度環境，使人們在建筑物室內環境舒適地生活和工作。而門窗及幕墻的節能效果，直接影響到耗能的多少。一般而言，節能門窗及節能幕墻產品。在炎熱的夏季應具有較高的隔熱性能，在寒冷的冬季應具有較高的保溫功能。然而，如何實現夏季隔熱，冬季保溫功能還需要得到進一步探索。

傳熱方式有三種即對流、輻射和傳導。熱水瓶之所以有良好的保溫性能，就是有效地阻斷了三種傳熱途徑。對流傳熱是指具有熱能的氣體或液體在移動的同時所進行的熱交換現象。輻射傳熱是以電磁波的形式把熱由一個物體傳向另一個物體的現象。導熱是指物體內部的熱由高溫側向低溫側轉移的現象。建筑物的傳熱是上述三種方式綜合作用的結果。為此，窗及玻璃幕墻的節能設計及施工技術的重點是在上述三種傳熱方式中設計合理的控制手段，以達到節能目的。而在影響玻璃幕墻的熱工性能方面，可以通過控制傳熱和增加遮擋來實現節能。

2 新型門窗以及幕墻的節能內涵

建筑的節能雖然包括方方面面，但據資料顯示，通過門窗產生的建筑能耗占整個建筑能耗的45%-50%，玻璃幕墻則按幕墻占建筑外圍護的面積高達70%以上。因此門窗以及幕墻的節能在建筑業占有重要的地位。門窗與幕墻的節能主要是通過產品的結構設計，材料的選用的方法，使得建筑物在使用的過程當中，以最少的能量消耗以獲得最理想的溫度和光線環境的過程。門窗以及幕墻的節能的效果，直接影響的耗能的多少。為了達到最理想的效果，一般，為減少太陽的輻射和室外空氣形成的熱作用，門窗以及玻璃幕墻在夏天應具有較好的隔熱性能，相反，為減少房屋維護結構向外散失熱量，在冬季門窗幕墻應具有良好的保溫性能。門窗幕墻節能是通過保溫隔熱技術來實現的，其主要的目標就是減少熱量的傳遞。為了增加節能效果，采用隔熱材料、低輻射鍍膜玻璃、真空及中空玻璃等傳熱系數較小的材料，在節能方面取得較好效果。

熱傳遞的三種方式：對流，輻射以及導熱。對流傳熱是指具有熱能的氣體或是液體在移動的同時進行熱交換。輻射傳熱則是以電磁波的形式把熱能在不同的物體之間進行傳遞。導熱而是物體內部由高溫一側傳到低溫一側的現象。門窗以及幕墻傳遞的熱能通常是三種傳遞方式作用的結果，因此，門窗與幕墻的節能設計也就是通過上述傳熱方式來進行合理的設計，以滿足其要求。

3 建筑門窗幕墻設計及施工中存在的問題

建筑門窗幕墻設計的重要性認識不足。我國是能源消耗的大國，門窗幕墻的耗能接近建筑耗能的一半，一些人對門窗幕墻節能知識了解的知之甚少，門窗幕墻節能設計嚴重滯后，同時，由于其設計與工程一體化的機制，不利于其發展。其次，其設計僅限于結構與構造設計，設計變成了“抄計”，創新意識不強，盡管我國年專利擁有量在世界名列前矛，但真正的發明與發達國家相比較顯得落后。盡管其各種節能門窗幕墻的令人眼花繚亂，但技術還不成熟，美中不足，因此，門窗幕墻的節能環保的任務迫在眉睫。在項目施工方面，建設單位為了降低成本，在建筑節能方面投入不足，或者不愿意投入。比如玻璃幕墻的型材不采用隔熱效果好的斷勢型材，采用普通型材加上簡單的PVC隔離加以替代，門窗玻璃很少采用Low-E中空玻璃，石材幕墻內側不采取保溫措施等。

4 建筑門窗幕墻的節能設計及施工技術措施

傳熱系數Ｋ值和遮陽系數Sc是衡量外圍護結構技術的兩個節能指標。傳熱系數Ｋ傎是在穩定的傳熱條件下，圍護結構的兩側的空氣溫差為１Ｋ時，在單位時間內通過單位面積的傳熱量的值。傳熱系數Ｋ值是由于溫差引起的熱傳遞，一般情況下，傳熱系數Ｋ傎越低，其門窗幕墻的熱傳遞效果越差耗能越低，越節能。對有節能要求的建筑，對門窗的K值作出了最低要求，一般K值不得低于3.2。新型的鋁木復合平開窗或斷熱鋁合金平開窗K值一般可以達到2.5以下。遮陽系數Sc是指實際通過門窗玻璃的太陽輻射得熱，同透過３㎜透明玻璃的太陽輻射得熱的比值，是由于太陽輻射引起的熱傳遞。降低傳熱系數Ｋ傎和遮陽系數Sc，可以有效地改善其節能的效果。

要達到建筑節能符合設計要求，門窗及幕墻的施工環節也相當重要。對于門窗，目前建設部門正在大力推廣門窗產品的節能標識工作，改變工程項目中的門窗工程由業主東拼西湊指定材料，最后的門窗產品節能指標達不到設計要求的做法。因為門窗和幕墻產品是一個由材料系統、面板系統、五金系統、加工安裝工藝組成的復雜的系統，應統籌考慮。建筑物外窗的氣密性、保溫性、中空玻璃露點、玻璃遮陽系數和可見光透射比這些指標必須進行復驗，才能有效保證門窗的節能符合設計要求。幕墻的節能工程中使用的保溫隔熱材料，其導熱系數、密度、燃燒性能必須達到設計要求。

4.1 降低傳熱系數K的措施

1）玻璃是決定玻璃幕墻節能性能的關鍵構件，采用雙層玻璃、低輻射Low-E玻璃、真空玻璃等類型的玻璃。中空玻璃的外層玻璃一般采用吸熱和熱反射類型的玻璃，而內層則采用透明類型的玻璃，由于外層玻璃可以有效地吸收和反射大量的太陽輻射熱，使得空氣層將外層玻璃的熱量阻擋在室外。真空玻璃的二層玻璃間抽成0.2mm左右的真空，填充C型支撐物密封而成，由于沒有空氣等介質，熱的三種傳導都不可能，因此隔熱效果及隔聲效果相當理想。填充一些惰性氣體的中空玻璃，因為惰性氣體的熱傳導率低于空氣，也可以有效地降低K的大小。在施工中正確選用并安裝玻璃，鍍膜玻璃或中空玻璃的膜面應在內側或中空玻的第2面或第三面。復驗中空玻璃露點。

2）鋁合金隔熱條的尺寸和導熱系數對框的傳熱系數影響很大。增大隔熱條的寬度，鋁合金門窗的框由內、外的鋁合金框和中間連接內外框的芯子組成，其中芯子是由絕緣導熱率低的非金屬材料組成（一般為發泡材料），它的寬度越大，框架的熱阻就越大，從而使得Ｋ減小。采用多空腔的隔熱條。隔熱條的寬度不能無限的加寬，過寬會影響結構的緊湊型，因此，采用多空腔傳導，也能提高框架的熱阻?，F場安裝拼接組合框架時室外側型材部分只能接觸相鄰型材的室外側部分，不能室外側型材和室內側型材交叉接觸。

4.2 降低遮陽系數Sc的措施

1）采用多功能鍍膜玻璃，低輻射玻璃等處理技術。采用鍍膜玻璃可使其輻射的熱量減少，可達到保溫隔熱的效果。

2）幕墻的遮陽構件種類繁多，如百葉、遮陽板、遮陽擋板、卷簾、花格等。對于遮陽構件，其尺寸直接關系到遮陽效果。幕墻的遮陽一般采用內、外遮陽技術，其中外遮陽中的水平遮陽板的設計時要注意遮陽板與玻璃幕墻應留有一定的距離，同時遮陽板的本身也需要進行通風處理。內遮陽則是在幕墻內布置遮陽簾，竹簾等，近來中空玻璃空氣層內安裝百葉的百葉玻璃也應用在門窗工程中。遮陽如果和光伏發電技術結合起來，不但滿足門窗幕墻的遮陽節能要求，而且可以通過光伏組件有效利用太陽能，提供清潔能源。

5 建筑門窗幕墻的節能應用技術

1）門窗幕墻周邊應用高性能密封技術，可以有效地空氣中滲透熱的損失，從而提高了隔熱以及保溫等物理性能，在密封方面有了長足的發展。

2）門窗幕墻中斷熱型鋁材的應用技術。為了使隔熱，保溫達到合理的效果，一般斷熱型鋁材與中空玻璃配套使用，使得隔熱，保溫效果得到了很大的提高。

3）門窗幕墻中節能玻璃的應用技術。中空玻璃、真空玻璃、低輻射鍍膜玻璃（Low-E玻璃）、多層中空玻、有色玻璃、內置百葉玻璃等的應用，大大提高了門窗和幕墻的節能效果。

4）門窗幕墻的遮陽技術。遮陽技術雖然不能提高門窗幕墻本身的節能效果，但對建筑物室內空調負荷產生重大影響，也因此影響建筑整體節能效果。

5）門窗幕墻的系統技術。門窗和幕墻是一個產品，由框架材料、面板材料、五金材料、密封材料、連接材料、緊固件等通過一定的加工和安裝工藝組成的一個有機整體。也就是說是一個系統集成。單一方面的性能最優越也不能決定門窗幕墻的整體性能。目前行業內研究開發系統門窗和幕墻技術的勢頭正成長，有些產品已成功應用于工程。

6）光伏和門窗幕墻結合的光伏建筑一體化技術。太陽能是可持續性利用的綠色能源，目前比較成熟應用的是在單晶硅、多晶硅領域。光伏玻璃(光伏組件)替代玻璃幕墻面板，通過接線盒、逆變器等電器元件組成光伏發電系統。幕墻外側的遮陽板，安裝光伏組件，自動跟蹤系統調整遮陽板與太陽的照射角度，可以產生清潔能源。沿街的欄桿安裝光伏組件產生的太陽能電能可以為城市的景觀照明提供電能。光伏技術和門窗幕墻結合，是門窗幕墻節能技術的提高和跨越。

6 結論

門窗幕墻作為建筑外圍護結構的重要組成部分，其節能效果直接決定著建筑能耗的多少，通過對門窗幕墻的節能本質分析，合理選擇遮陽系數和傳熱系數較小的材料，把門窗和幕墻作為一個系統研究并和光伏發電相結合，有效地減少因門窗玻璃幕墻的傳熱而引起的能量損失?？傊T窗與幕墻的節能作為一門系統的科學技術，需要在材料選用，門窗幕墻的合理設計施工等方面進行合理的控制，改善其節能的效果。

參考文獻

[1]王瑞．建筑節能設計．華中科技大學出版社．2010

[2]王宗昌，尹金等．鋁合金門窗性能差的原因及處理．工程建設與設計．2008

[3]董勇．玻璃幕墻的節能技術．中國玻璃．2007