建筑門窗工程節能施工技術初探

摘要： 本文結合筆者多年的工作經驗，對門窗節能施工技術做出詳細的探討，供大家參考。

關鍵詞： 建筑工程； 節能施工；門窗；探討

1 門窗節能概述

窗戶是建筑外圍結構的開口部位之一， 是建筑的“眼睛”， 它在建筑與環境的協調上擔負著人與自然、戶內與戶外、既溝通又分離的多重實用功能。窗戶還有保溫、隔熱、遮陽、抗風雨、擋噪聲等種種作用。同時， 門窗是建筑物熱交換、熱傳導最活躍、最敏感部位， 是圍護結構保溫的薄弱環節， 是墻體熱損失的5～6 倍。從對建筑能耗組成的分析中， 人們發現通過門窗所損失的能量是十分嚴重的， 是影響建筑熱環境和造成能耗過高的主要原因。傳統建筑中，通過門窗的傳熱量占建筑總能耗20%以上； 節能建筑中， 隨著墻體采用保溫材料后熱阻的增大， 門窗的熱損失占建筑總能耗的比例更大。

從傳熱學的角度考慮， 門窗上的能量損失來自三個方面： 即對流、傳導和輻射。對流就是在門窗的空隙間冷熱氣流運動， 導致熱量交換， 反映的是門窗的氣密性； 傳導是通過玻璃和窗用型材將一面的熱量傳導到另一面， 由分子運動進行熱量傳遞； 輻射是太陽輻射的紅外線傳遞得熱。其過程包括： 通過玻璃進入建筑的太陽輻射熱量； 通過玻璃的傳熱損失；通過窗格與窗框的熱損失； 窗洞口熱橋造成的熱損失； 縫隙冷風滲透造成的熱損失。

影響門窗能量損耗大小的因素很多， 主要有以下幾方面： ①門窗的傳熱系數。門窗的傳熱系數是指在單位時間內通過單位面積的傳熱量。傳熱系數越大， 則在冬季通過門窗的熱量損失就越大， 而門窗的傳熱系數又與門窗的材料、類型有關。②門窗的氣密性。門窗的氣密性是指在門窗關閉狀態下， 阻止空氣滲透的能力。門窗氣密性等級的高低， 對熱量的損失影響極大， 室外風力變化會對室溫產生不利的影響， 氣密性等級越高， 則熱量損失就越少， 對室溫的影響也越小。③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足采光通風的條件下確定適宜的窗墻比。一般而言， 不同朝向的太陽輻射強度和日照率不同， 窗戶所獲得的太陽輻射熱也不相同。

門窗節能途徑主要是保溫隔熱。其措施包括： ①提高窗戶的保溫性能； ②提高窗戶的隔熱性能， ③提高門窗的氣密性。而門窗的隔熱保溫能力最終體現在以下兩個方面： 其一， 門窗框（扇）型材和玻璃傳遞輻射熱耗能量； 其二， 通過門窗縫隙對流滲透冷熱風耗能量。

除了提高門窗的制作質量外， 增設密封條是提高門窗氣密性的手段之一。

2 門窗的節能技術

2.1 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， 而平開窗和固定窗的節能效果優越。因推拉窗沿窗框下滑軌來回滑動， 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， 因此， 不論采用何種隔熱型材作窗框， 都達不到節能效果。平開窗的窗扇和窗框間一般有橡膠密封壓條， 在窗扇關閉后， 密封條被壓得很緊， 幾乎沒有空隙， 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滲漏， 以及窗框與墻體之間的空氣滲漏等， 熱損失相對減少。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。

2.2 確定合適的窗墻比和朝向

一般來說， 窗戶的傳熱系數大于同朝向、同面積的外墻傳熱系數， 因此， 能量的損失隨著窗墻比例的增加而增加。在采光和通風允許的條件下， 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， 南、北朝向的窗戶太陽輻射強度和日照率高， 窗戶所獲得的太陽輻射熱多。在《民用建筑節能設計標準（采暖居住建筑部分）》中， 雖然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行適當調整。如考慮到起居室在北向時的采光需要， 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， 但可充分利用太陽能的輻射熱降低采暖能耗， 實現既有寬敞明亮的視野又不浪費能源的目的。

2.3 科學配置遮陽設施

在夏季使用空調時節， 許多城市形成用電高峰，損耗大量能源， 增加城市“熱島”效應， 采用遮陽是有效的節能措施。目前門窗常用的遮陽設施有：

2.3.1 活動式外遮陽

活動式外遮陽是阻隔太陽輻射的良好屏障?；顒邮秸陉柊偃~裝置安裝在開放式鋁板幕墻內部， 在室內可控制百葉升降進行合理遮陽， 不用時百葉可上升進入幕墻內面， 外遮陽能有效阻隔太陽輻射于室外。但這種裝置造價高， 對居住建筑來說并不適合， 而簡單外遮陽又帶來建筑外觀和清潔等問題， 所以居住建筑大多選用室內遮陽， 然而， 室內遮陽節能效果又不夠理想， 因而出現百葉中空玻璃

2.3.2 百葉中空玻璃窗遮陽

百葉中空玻璃窗是將百葉安裝在中空玻璃兩片玻璃間， 可代替普通中空玻璃裝于各種窗框上， 通過磁力控制百葉翻轉和升降動作， 以達到遮陽和保溫效果。當百葉處在垂直位置時能有效的降低中空玻

璃內的熱傳導， 遮擋陽光直射， 并有效的降低中空玻璃的遮陽系數； 當百葉處在水平位置時， 既可采光，又可起到遮陽作用； 當百葉處在收起位置時就和普通中空玻璃一樣的效果。同時百葉在中空玻璃內也

解決了清潔維護問題。這種百葉中空玻璃窗集隔熱、保溫、隔聲、隱私性、裝飾性于一體， 適合于我國廣大地區應用， 實為節能的好產品。

2.4 提高制作和安裝水平

安裝是門窗結構的重要環節， 窗的安裝對窗是否能獲得良好的質量， 具有決定性的作用的。測試性能好的窗， 不等于安裝上墻后其性能就好。如何將一個公差以毫米計的窗， 安裝在公差以厘米計的墻洞口上， 把窗和墻體部分連成一個系統， 使窗和墻體之間成連續性， 并需滿足一定的功能要求是一項艱巨的任務。窗安裝上墻需滿足的功能如下： ①在各種溫度的影響下， 窗的各項功能運轉自如； ②對窗的外力能可靠的分解， 尤其對正負風壓的承受， 有效的轉移到墻體上去； ③窗不受墻體內部的各種運動以及尺寸變形的影響（沉降、振動、熱脹冷縮等）； ④安裝的各向應力應排除， 窗開啟自如； ⑤窗與墻體連接處的防水、隔聲的密封性能； ⑥窗與墻體連接處的隔熱性能。要達到這些要求， 必須進行科學、規范、嚴密的施工。節能門窗安裝除符合一般門窗安裝的技術規定外， 還應注意以下幾點： ①門窗的品種、型號、規格、性能、開啟方向及門窗的密封處理等必須符合設計要求。②門窗安裝必須采用預留洞口的方法， 嚴禁邊安裝邊砌口或先安裝后砌口。③節能門窗的安裝應根據不同的材料情況， 采用焊接、膨脹螺栓或射釘等方法固定， 但磚墻上嚴禁用射釘固定。不論采用何種固定方法， 門窗安裝均必須牢固。④增加窗戶開啟縫隙的搭接量， 減小開啟縫的寬度。⑤按所用材料、斷面形狀、裝置部位， 采用各種密封條進行密封， 以提高外窗的氣密性水平。⑥門窗上壓縫條、密封條的安裝應順直， 與門窗結合應牢固嚴密。⑦當采用塑料門窗時， 與塑料型材緊密接觸的各種五金件、緊固件、密封條、間隔條、墊塊、密封材料和保溫材料等， 在性能上應與PVC 材性能相容。⑧塑料門窗安裝， 由于其對溫度比較敏感， 故門窗進入現場后應在50℃以下的庫房（棚）內存放， 并遠離熱源。要注意塑料門窗及玻璃的安裝， 應避免在低溫下進行施工。⑨對金屬框的窗， 在保證有足夠空間的條件下， 用塑料、橡膠、尼龍隔熱條等材料進行斷橋處理， 斷橋的寬度不宜小于15mm， 長度應與框相等， 且在安裝五金件和安裝窗時不得破壞斷橋結構。⑩外門窗四周側面與墻體之間的縫隙應采用聚苯板（EPS）或聚氨酯等高效保溫材料嵌填， 不得采用水泥砂漿嵌填； 外門窗框內、外兩側面與墻體面層之間應預留5mm～8mm 深的槽口， 用密封材料嵌填。在房間的氣密性顯著提高的情況下， 從符合衛生要求的角度出發， 應設置可以調節的換氣設施， 如在窗戶上設換氣孔等。

3 結束語

門窗節能的關鍵是在滿足其使用功能的前提下， 具有較高的保溫性和隔熱性能。門窗節能最重要的是解決好門窗型材斷熱問題， 使門窗具有高強度、高氣密性、高水密性、高精度性、優異的隔熱、隔音性能。只要從門窗的設計、加工、安裝等各個細微環節上下工夫， 就完全可以設計、制造出適應保溫節能要求的門窗。

參考文獻：

[1] 杜宗翰.建筑節能與節能門窗[J].中國建筑金屬，2005（5 ）：4- 6.

[2] 奎明祥.門窗節能淺談[J]. 門窗，2007（2）：26- 28.

[3] 李江巖，邊緣，李之毅.論建筑門窗、幕墻節能技術[J].中國建筑金屬結構2007（7）：9- 13.