解讀新版節能設計標準以及節能門窗主流配置

周陽

摘 要：建筑外窗是建筑節能中最為薄弱的環節，因此提升建筑外窗的保溫性能是保證建筑節能取得實質性效果的重要手段。本文分析了當前天津市新版節能設計標準以及目前節能門窗主流配置，深入探討提升整窗保溫性能所采取的措施，重點從透明面板入手，分析不同型號玻璃配置對于整窗保溫性能的影響，進而得出滿足當前地方標準中關于整窗保溫性能的基本配置。

關鍵詞：建筑節能；保溫性能；中空玻璃；隔熱型材

1 引言

新版天津市居住建筑節能設計標準的正式實施標志著我市居住類建筑全面進入四步節能時代，新版標準是在上一版設計標準的基礎上再節約30%能耗作為第四步節能的目標。仔細閱讀新標準不難發現，相比老版標準幾乎所有圍護結構部位傳熱系數限值均有下降，特別是在建筑節能中占有至關重要地位的外窗，其傳熱系數從上一版2.7W/（m2·K）降低到新版本1.8W/（m2·K），下降幅度超過30%，比上一版本對外窗傳熱系數限值的要求嚴格許多，這也意味著現有門窗配置已不可能再滿足新標準對傳熱系數限值的要求。與此同時綜合考慮建筑物能耗及采光，新標準明確規定了外窗遮陽系數不應小于0.55，也就是說對于外窗所用玻璃也提出了新要求。

針對上述新變化，下面我們將討論如何改進現有門窗配置，減小傳熱系數，使其滿足四步節能的相應要求。

2 外窗傳熱系數的計算

外窗傳熱系數可按照國家標準GB/T8484-2008進行試驗求得，還可以按照公式理論計算。根據經驗，理論計算往往更為準確。

建筑門窗由型材、玻璃、密封材料、五金件組成，屬于符合型材料，每一個組分對門窗整體傳熱系數都會產生影響。依據新版設計標準附錄C.0.2公式可計算出整窗的傳熱系數，該公式表明窗傳熱系數與窗框及玻璃面積、窗框及玻璃傳熱系數、玻璃區域邊緣長度、窗框與玻璃的線傳熱系數有直接關系。

舉例來說，一樘當前主流配置的斷橋鋁合金平開窗配置為：窗框采用穿條式隔熱型材，隔熱條寬度為18.6mm（窗框型材傳熱系數為3.0W/（m2·K）），裝配有中空玻璃厚度6+12A+6，在玻璃第二面鍍有垂直輻射率0.1的低輻射Low-E膜（中空玻璃傳熱系數為1.8W/（m2·K）），窗尺寸為1450×1450-55（窗面積為2.10m2），窗框面積比為24%（窗框面積為0.504m2，玻璃面積為1.6m2），玻璃區域邊緣長度為7.67m，窗框和窗玻璃之間的線傳熱系數為0.08W/（m·K），由此可以計算出該樘門窗的傳熱系數為K=（0.504×3.0+1.6×1.8+7.67×0.08）/2.10=2.4W/（m2·K）。

通過上面的計算過程可以看出，現有配置的鋁合金窗傳熱系數和新地標所要求的限值相差甚遠，即使將型材更換成傳熱系數僅為1.8W/（m2·K）的四腔塑料型材，其余配置均保持不變，重新計算傳熱系數為K=（0.504×1.8+1.6×1.8+7.67×0.06）/2.10=2.02W/（m2·K），依然無法滿足1.8W/（m2·K）的限值要求。這是因為門窗型材面積所占整窗面積（窗框面積比）僅有20%—30%，改變型材傳熱系數對于整窗傳熱系數的加權計算影響較小，只有改善占據整窗面積70%—80%的玻璃部分的傳熱系數，窗傳熱系數才能夠顯著降低。

3 中空玻璃配置的改善

3.1 三玻兩腔中空玻璃

在第二、第三步節能時期，中空玻璃的使用對減小門窗傳熱系數起到非常重要的作用，因為在同時期使用的平板玻璃傳熱系數高達5.3W/（m2·K），而厚度為6+12A+6的中空玻璃傳熱系數為2.7W/（m2·K），與平板玻璃相比下降約50%，節能效果顯著。依此類推如果在中空玻璃外側再加裝一層玻璃和間隔條，形成三層玻璃兩腔氣體層的玻璃裝配形式，經過試驗6+12A+6+12A+6的玻璃構件傳熱系數為1.8W/（m2·K），與第二節所述的垂直輻射率為0.1的雙層鍍膜中空玻璃相同，也就是說普通三玻兩腔中空玻璃和鍍有Low-E膜的雙玻中空玻璃保溫效果相同。

若在三玻中空玻璃室外片鍍Low-E膜形成6Low-E+12A+6+12A+6的結構，經試驗得出其傳熱系數為1.3W/（m2·K）。此處再回到第二節中四腔塑料型材外窗傳熱系數的計算，將玻璃配置換成該三玻鍍膜玻璃，計算得整窗傳熱系數K=（0.504×1.8+1.6×1.3+7.67×0.06）/2.10=1.64W/（m2·K）<1.8W/（m2·K），符合新地標的限值要求。

值得注意的是，如果將三玻兩腔中空玻璃裝配至鋁合金門窗上，必須對其型材進行改造，因為普通的55系列型材只能嵌入雙玻中空玻璃，必須使用64或65系列型材（同時加寬隔熱條）裝配三玻中空玻璃并加裝墊塊。

3.2 真空玻璃

顧名思義，真空玻璃是將兩片平板玻璃四周密封，再將其間隙抽成真空，考慮到室內外側氣壓平衡，真空層一般僅為0.1—0.2mm。由于真空玻璃中間沒有介質，因此它在保溫隔熱以及隔音方面與保溫瓶原理相同，效果十分顯著。一塊配置為6Low-E+0.2V+6的真空鍍膜玻璃傳熱系數僅為0.7W/（m2·K），比起6+12A+6的普通中空玻璃下降了2.0W/（m2·K）。此處仍然采用第二節中的鋁合金平開窗舉例，用6Low-E+0.2V+6代替原有玻璃配置計算整窗傳熱系數K=（0.504×3.0+1.6×0.7+7.67×0.08）/2.10=1.55W/（m2·K），比上一小節討論的三玻塑料窗保溫性能還要好。

真空玻璃最大的優點就是保溫性能好且質量輕便，缺點就是價格昂貴成本高，在經濟條件允許的情況下可以和中空玻璃配合使用。

4 其他輔助性措施

第三節討論了為降低門窗傳熱系數采取的改進玻璃配置的措施，數據表明效果顯著，除此之外還有一些細節也可以降低整窗傳熱系數，使之符合新地標的限值要求。

4.1 提高門窗氣密性能

加裝3道密封膠條，使門窗開啟部位更加嚴密，這也是為了滿足新版設計標準條款4.2.4關于建筑外窗氣密性等級不應低于7級的要求。氣密等級高代表門窗空氣滲透量少，可以在一定程度上提升保溫性能。

4.2 暖邊間隔條技術

暖邊技術是指中空玻璃的間隔條采用低導熱系數的材料替代鋁式間隔條構造，提高玻璃邊緣溫度，進而改善整窗的保溫性能，試驗證明采用暖邊間隔條玻璃配置的鋁合金外窗傳熱系數可以降低0.1W/（m2·K）左右。

4.3 中空玻璃腔體充入惰性氣體

試驗證明充入氬氣的中空玻璃比起普通中空玻璃傳熱系數下降約0.2W/（m2·K），折算到整窗傳熱系數減少0.1—0.15W/（m2·K）。比如一塊三玻兩腔充氬氣中空玻璃6Low-E+12Ar+6+12Ar+6傳熱系數為1.1W/（m2·K），用它來代替第三節的三玻鍍膜玻璃計算得K=（0.504×1.8+1.6×1.1+7.67×0.06）/2.10=1.49W/（m2·K），比1.64減少了0.15W/（m2·K）。

5 結束語

本文討論了為滿足我市新版設計標準規定的四步節能窗傳熱系數限值的要求，外窗必須裝配有以下配置，結論如下：

①三玻兩腔鍍膜玻璃代替雙玻中空玻璃，成為塑鋼以及鋁合金門窗玻璃的必備配置；②真空玻璃選擇性裝配，根據需要與三玻玻璃配合使用；③鋁合金型材（包括隔熱條）必須進行加寬處理才可以鑲嵌三玻玻璃；④鋁合金門窗玻璃間隔條可采用暖邊技術；⑤中空玻璃腔體內充入惰性氣體，進一步提升整窗保溫性能。