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建筑外窗降低建筑节能性能分析

摘要:随着我国经济的快速发展,环境污染与破坏问题日益严重,影响与日俱增,因此我国制定了可持续发展的战略目标,让环保与节能越来越多地出现在人们的视线中。为积极响应全球“节能减排”号召,我国制定了符合中国基本国情的节能减排目标。本文主要从建筑外窗的节能设计与制作方面做了简单分析,希望对大家有所帮助。

关键词:建筑耗能;建筑外窗节能性能

建筑外窗是建筑围护结构的组成部分,同时也是外维护结构中保温性能最薄弱的环节,据有关资料显示,当前我国的社会总能耗中建筑能耗就占了三成,而在建筑能耗中,建筑外窗能耗又占了近一半。换句话说,建筑外窗能耗占了社会总能耗的近1/7,因而建筑外窗节能性能是被动房达到节能指标的关键。为此,河北省自2015年5月1日起,省行政区域内申报施工图设计审查的新建(含改建、扩建)居住建筑均执行65%节能标准,2017年5月1日执行75%节能标准。这标志着河北省节能减排工作又向前迈进了一大步。因此,建筑外窗的节能性能在工程应用中显得尤为重要。

一、建筑外窗热量损耗因素分析

众所周知,能量的消耗主要是通过介质的传递来实现,而建筑外窗属于其中的介质。节能建筑外窗的常见节能参数主要就是传热系数(K值)、窗墙比和气密性等。要想降低能耗,其实关键的就是改变节能参数。

二、降低建筑外窗热量损耗的途径

(一)降低建筑外窗的传热系数(K值)。从材料的热传导性能来说,金属材料比玻璃的导热系数高,塑料的、木材的导热系数又比玻璃底,常有的建筑外窗相关材料的导热系数见表1。影响建筑外窗传热系数的因素主要是材料的传热系数和玻璃的传热系数,因此要想降低建筑外窗的传热系数关键是要降低建筑外窗型材的传热系数和玻璃传热系数。1.型材的选用。目前市场上占据主导地位的建筑外窗主要是断桥铝合金建筑外窗和塑钢建筑外窗。断桥铝建筑外窗是在传统的铝合金建筑外窗和塑料建筑外窗的基础上利用结构原理制作出来的一种新型建筑外窗。(1)断桥铝复合材料制作的主要工艺是利用高隔热材料(尼龙隔热条,隔热性高于铝型材1250倍),将室内外两层铝合金既隔开又紧密地连接成一个整体,构成一种新的隔热型的铝型材。针对断桥铝合金窗型材,降低断桥铝合金窗型材的传热系数最有效的途径。首先是在满足型材强度规范的前提下加高隔热条的高度并降低热量传导,其次是在断桥内填充保温材料用来降低空气对流的影响。断桥铝合金型材的传热系数主要与隔热条间隙宽度大小有关,按照《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ151-2008给出的隔热条宽度与断桥铝合金型材的传热系数的关系如图1所示。此外,“65系列”的断桥铝型材可实现建筑外窗的三道密封结构,合理分离水汽腔,有效实现气水等压平衡,大幅度增加建筑外窗的水密性和气密性。(2)塑钢型材针对于塑钢型材,主要就是增加塑钢型材的腔室以降低空气对流的影响进而达到降低型材传热系数的目的。塑钢型材保温性能见表2。(3)木型材或铝木复合型材与窗框厚度尺寸及木材湿度有关,按照《JGJ-T151-2008建筑门窗玻璃幕墙加工计算规程》中给出的木窗框与窗框的关系图如图2所示。2.玻璃的选用。(1)中空玻璃,中空玻璃是由两片或多片玻璃组成,玻璃间用内部灌有干燥剂的空心铝管隔离,同时将中空部分充入干燥空气或惰性气体,并用丁基胶、聚硫胶或结构胶进行密封处理,形成干燥空间的玻璃,其传热系数优于单层玻璃的传热系数。(2)低辐射镀膜玻璃,低辐射镀膜玻璃又称Low-E玻璃,该玻璃有较好对光学的控制性能,对波长以0.3~2.5mm的太阳光有良好的反射和吸收能力,能够明显减少太阳光的辐射能的传递,低辐射镀膜玻璃也可以做成中空玻璃,对节能有更好的效果。(3)真空玻璃,真空玻璃是将两块平板玻璃的四周密封,将其中间间隙抽成真空后密封排气孔,两片玻璃之间的间隙通常为0.1~0.2mm,真空玻璃的两片一般至少有一片是低辐射玻璃,这样将通过真空玻璃的传导、对流和辐射方式散失的热量降到最低。以上三种玻璃都具有很好的隔热保温性能,因此能有效地达到节能目的。3.窗型的设计。如建筑节能设计标准、被动房塑料窗的配置图3所示。就建筑外窗产品而言,节能建筑外窗的窗型主要是平开窗和固定窗两种,推拉窗因窗扇四周密封性能较差,不能很好地降低热传递,所以推拉窗不是真正意义上的节能建筑外窗,平开窗和固定窗四周均有很好的密封,能有效地降低能量的消耗,因此平开窗和固定窗都属于节能建筑外窗的范围就节能效果而言,单从窗型上来说,固定窗的保温效果要优于平开窗,因为平开窗虽然开启部位密封效果很好,但毕竟是开启部位,主要是利用密封胶条实现封闭效果,但与固定窗还是存在一定的差距。因此,固定窗的密封效果优于平开窗,能量消耗也同样优于平开窗。所以,在窗型设计方面,在满足通风和消防规范的前提下,应尽量减少开启部位的设计,进而达到建筑外窗节能目标。4.建筑外窗的制作。在建筑外窗制作过程中,要严格控制建筑外窗制作工艺和质量要求,严格把控建筑外窗的加工精度,保证建筑外窗各部位的配合间隙,同时对密封胶条的选用也要严格控制,建议使用三元乙丙材质密封胶条,三元乙丙材质的密封胶条使用寿命长、生产能耗低、伸缩强度大、密封性能好,这也是建筑外窗节能的保证。重点推荐:90铝包木内开系列门窗,开启方式:固定/平开(对平开)/平开上悬(对平开上悬)/悬开(上悬、下悬)/推拉;玻璃配置:双层玻璃5+15A+5,三层玻璃5+9A+5+9A+5;5+12A+5+12A+5;密封配置:EPDM\软硬共挤复合型胶条、斯劳格密封胶条;铝材配置:窗系列铝材壁厚≥1.4mm,门系列铝材壁厚≥2.0mm;纱窗配置(备选项):一是外挂式纱窗,二是金刚网一体纱窗;产品性能:抗风压性能-8级,空气隔声性能-4级,保温性能-8级;特点:具有纯木窗特点,外观更加豪华大气,外铝颜色多样,可与建筑物融为一体,铝材耐腐性能优良,可延长产品寿命,市场认可度高,清洁方便,容易保养。图5图65.对外窗透明部分的基本性能要求玻璃的透明部分性能是较为复杂的,需同时满足如下要求:玻璃的传热系数应满足K≤0.8W/(m2•K);玻璃的太阳能总透射比G≥0.35;玻璃的选择性系数S,愈大愈好;并满足S=TL/g≥1.25的要求;其中TL是可见光透射比。

三、结语

在当下的建筑外窗市场下,各种各样的建筑外窗琳琅满目,为更好地更有效地达成节能减排、保护环境的目标,降低建筑耗能是关键,而大力发展节能建筑外窗就是最有效的途径。

参考文献:

[1]邹明妍.《门窗节能的重要性》.  

[2]张锐.《浅谈建筑门节能窗》.

[3]王戊已.《浅谈建筑节能门窗的设计与应用》.

[4]被动房之家.《如何选择被动房门窗》.

[5]中国玻璃网.《被动房对外门窗的七大要求》.

作者:陈晓妹 单位:唐山市热力总公司

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