淺談建筑節能門窗的設計與應用

王瑞云

摘要：21世紀全球資源日益緊張，環境問題日益嚴重，節能降耗、保護環境勢在必行，其中建筑能耗占據我國能源消耗很大的比例，因此在節能降耗的號召下，建筑節能備受關注。文章所提到的節能門窗設計及方法措施適用于我國冬冷夏熱地區的居住建筑，希望對我國冬冷夏熱地區外門窗節能設計提供參考價值。

關鍵詞：建筑；節能門窗；設計；應用

中圖分類號：TU201.5文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）09-04-02

前言

目前隨著我國建筑行業的快速發展，建筑節能環保問題也日益受到廣泛的關注，在這樣的形勢之下，節能建筑的理念應運而生。其中節能門窗的應用是實現綠色建筑節能環保的一項重要措施。因此，綠色建筑中節能門窗的設計與應用就顯得十分重要。

1.節能門窗設計原則

建筑結構門窗進行傳熱主要通過熱傳導、對流以及輻射三種方式進行。當建筑結構內外出現溫差時，便會有熱量傳遞。所以在進行節能門窗設計時，就一定要重視熱量的傳遞問題，降低熱量損失，不斷提高建筑門窗的隔熱性。因此必須考慮降低熱量損失的方法，可以考慮增加門窗的傳熱阻、減少空氣對流等方式進行降低熱量損失。一般可以從門窗的傳熱系數、氣密性、滲透性以及遮陽系數四方面進行考慮。

在進行門窗節能設計時，主要遵循的設計原則有：（1）進行外部門窗設計應用時，要在充分考慮建筑結構采光、圍護及通風的情況下進行，不能以犧牲屋內環境的舒適度來達到節能設計。f2）在進行門窗設計應用時，不僅要考慮門窗滿足相應的節能要求和功能，還要考慮門窗的工程成本，并考慮門窗的生產制作情況以及安裝的可實行性。（3）在進行門窗設計應用時，要保證屋內的空氣環境質量。（4）在進行門窗設計應用時，不能對居住的環境、城市環境以及生態環境產生不利影響。

2.節能門窗的設計

對節能門窗的設計要從多方位全面考慮，既要優化門窗材料、加強門窗氣密性措施及遮陽措施達到建筑節能的目標，又要注重門窗本身持久耐用、綠色環保、通風隔音、美觀大氣、綜合成本等性能。

2.1節能門窗材料設計

門窗框、扇材料，門窗玻璃材料，門窗密封材料是門窗節能材料設計的主要內容。門窗框、扇材料：選擇傳熱阻高的門窗框、扇材料可以有效減少室內外熱量的傳遞。材料的導熱系數越低，傳熱阻越高，因此要選擇導熱系數低的門窗框材。當前我國的門窗框架多采用木質、塑鋼、鋁合金材料制成，木質門窗及塑鋼門窗的隔熱保溫效果比一般鋁合金門窗要好得多，但是當鋁合金材料經過斷熱處理后，經過噴漆工藝，再經過與隔熱條復合就可以得到更高性能的型材，保溫性能大大提高，這種復合材料已經得到了廣泛的應用。

門窗玻璃材料：玻璃占據了門窗的大部分面積，門窗的綜合導熱系數在很大程度上取決于玻璃的結構和物理性能。玻璃材料的透光系數、太陽直射透射率以及傳熱系數指標對建筑物室內溫度及環境影響很大，因此對玻璃結構的設計以及高性能

建筑建材裝飾玻璃材料的研究是節能門窗設計的重要方面。中空玻璃是目前最常用的，中空玻璃增加了空氣隔離層，空氣的導熱系數很低，增加了中空玻璃的傳熱阻。此外在雙層玻璃之間的空隙加入導熱系數更小的惰性氣體例如氬氣或者氦氣，可以進一步增加玻璃的阻熱性能。智能玻璃隨著建筑節能的研究得到了新的發展，例如電致變色玻璃、光致變色玻璃、多功能鍍膜玻璃。

門窗密封材料：使用密封材料加強門窗框扇問的密封性是減少室內外熱傳遞的有效方法。目前我國主要采用密封膠及密封條這兩種密封材料，需要根據門窗的材料選擇適當的密封材料。

2.2節能門窗氣密性設計

門窗與墻體之間，玻璃與門窗框架之間，開啟扇與門窗框架之間都存在縫隙，這些縫隙加強了室內外熱量的傳遞，增加了建筑物的能量損耗。為加強門窗的氣密性，在門窗設計時：（1）要提高門窗型材規格尺寸的準確度、穩定性以及門窗組裝的精確度，增加開啟縫隙部

位的搭接量，減少開啟縫的寬度以達到減少空氣滲透的目的；（2）恰當采用密封條或者密封膠等密封材料，增強門窗的氣密性；（3）加大對新型密封材料以及密封方式的研究與嘗試，同時注重引進國外先進的密封材料與技術，例如對于框與扇和扇與玻璃之間的間隙處理，采用三道密封等多種先進密封技術。

2.3節能門窗遮陽設計

遮陽設計同樣是節能門窗設計的重要內容。對于冬冷夏熱的地區，遮陽設計要全面考慮。在炎熱的夏季，太陽輻射強烈，透過窗戶直射進入建筑物內部的太陽光大大增加了室內的熱量，造成室內溫度升高，增加了建筑空調能耗。因此為建筑物的窗戶設置一些遮擋物，阻擋陽光直射，不但可以降低建筑物的空調系統的能耗，還可以改善建筑室內空間的舒適度，是夏季隔熱非常有效的方法。但是太陽能本身也是一種能源，在寒冷的冬季有效利用太陽能，可以節省采暖能耗，因此遮陽設計還必須考慮冬季對太陽能的利用問題。根據不同的地區對夏天遮陽與冬天受陽的不同要求，在建筑設計中盡可能做到如下五點：（1）寒冷與夏熱冬冷地區多采用活動遮陽方式；（2）南方炎熱地區多采用固定遮陽方式；（3）加強內外遮陽相結合；（4）遮陽應在建筑設計中整體考慮：（5）采取投入少、節能明顯的遮陽措施，實現遮陽設計的優化處理。

3.新型節能門窗的應用

高科技材料的研發是新型門窗誕生的有力支撐，新型節能門窗不僅具備良好的節能、隔熱、保溫、防震、隔音性能，而且美觀大氣，能滿足人們對現代建筑特色的需求。

3.1玻璃鋼門窗

玻璃鋼門窗是以玻璃纖維及其制品為增強材料，以不飽和聚酯樹脂為基體材料，通過拉擠工藝生產出空腹異型材，然后通過切割等工藝制成門窗框，再配上毛條、橡膠條及五金件制成成品門窗。玻璃鋼節能門窗是一種新型的綠色節能環保建筑門窗，它綜合了以往傳統門窗例如木結構門窗、鋼結構門窗、鋁結構門窗及塑鋼（PVC+鋼襯）門窗所具有的優良性能，具備時尚美觀、防腐耐用、保溫節能、密封隔音隔熱等優點。同時玻璃鋼門窗還具有自身獨特性能：輕質高強、密封性能佳、節能保溫、尺寸穩定性好、耐侯性。此外，玻璃鋼門窗可供選擇的顏色豐富多彩，可以制成形式各樣的彩鋼，且經久耐用、不易褪色，給建筑物外觀增添活力與美感，制造成本適中，深受中高端消費者青睞。

3.2斷橋鋁門窗

斷橋鋁門窗是在傳統的鋁合金門窗和塑料門窗的基礎上利用結構原理制作出來的一種新型門窗。斷橋鋁復合材料制作的主要工藝是利用高隔熱材料（尼龍隔熱條，隔熱性高于鋁型材1250倍），將室內外兩層鋁合金既隔開又緊密連接成一個整體，構成一種新的隔熱型的鋁型材。利用此種工藝加工出來的型材制作門窗，其隔熱性可以與塑鋼窗達到同等水平。斷橋鋁門窗繼承了塑料型材導熱率等的特性，擺脫了鋁合金門窗傳導散熱快、保溫隔熱能力低的弊端，同時又保留了鋁合金的優良性能：易擠壓成型、易加工、抗腐蝕、美觀堅固、經久耐用、重量輕等，實現了鋁合金和塑料的各自優點相結合。此外，斷橋鋁門窗采用了一些新的結構配合形式，成功克服鋁合金推拉窗密封不嚴的缺點。此種型材是一種創新性的結構設計，即兩面采用鋁材，中間用尼龍隔熱條做斷熱處理，以此獲得塑料和鋁合金兩種材料各自的優良性能。此外，“65系列”的斷橋鋁型材可實現門窗的三道密封結構，合理分離水汽腔，有效實現氣水等壓平衡，大幅度增加門窗的水密性和氣密性。

3.3鍍膜玻璃節能門窗

鍍膜玻璃節能門窗主要通過在玻璃表面鍍上多層金屬或其他化合物組成的膜來達到建筑物節能的目的，分為熱反射玻璃、低輻射玻璃、導電膜玻璃等。目前，市場上普遍采用低輻射玻璃（又稱LOW-E玻璃）作為節能門窗的主要材料，其由5層薄膜構成，主要特點是極低的輻射率和對中遠紅外線的高反射性，表現在隔熱性和保溫性兩方面。研究表明，玻璃熱傳遞的主要途徑是通過玻璃內表面的輻射為主，采用低輻射膜后可將內表面的輻射率由0.84降低到0.15以下，大大降低了由室內向室外的熱傳遞能量，同時也有效地隔絕了夏季熱傳遞造成的室內溫度升高而帶來的能源浪費。低輻射玻璃既保溫又隔熱，起到了良好的低碳環保效果。

4.結語

綜上所述，只有將節能理念應用到門窗設計中，積極開發新型門窗節能材料，合理應用節能技術，設計出符合綠色建筑理念的節能門窗，并將其合理的應用到建筑物的建設過程中，才能夠顯著地降低建筑物的能耗，實現節約資源、綠色環保的目的。