淺談現(xiàn)代建筑窗戶的隔熱保溫方法

摘要：在日常起居生活中，人們均認為窗戶只是一個眺望外景，采光通風，其實不然，它還具備保溫隔熱的功能，所以一般人往往只注重了前者，而忽視了后者，為此，本文就窗戶的保溫隔熱以及現(xiàn)代化的窗戶用材進行了探討，以期對我國建筑行業(yè)的窗戶設計有所裨益。

關鍵詞：窗戶；隔熱；保溫

1 引言

窗戶是現(xiàn)代建筑中不可缺少的重要組成部分。它既可以防風擋雨，又可以在視覺上把室內空間和室外連續(xù)起來。因此利用其窗戶玻璃的特性，能設計和創(chuàng)造出絢麗多彩的建筑形態(tài)。尤其是在寒冷地區(qū)，窗戶玻璃既能阻擋室外空氣進入室內，又能形成廣闊的眺望視角。它不僅能有效地阻斷室外空氣，而且還能使光線全方位透射到室內，但是透過窗戶玻璃時的能量損失也是一個大問題。同時用大面積的地板進行地板采暖時，更不能忽視窗戶所產生的熱損失。為了采暖節(jié)能而減小窗戶玻璃面積的做法，就是這方面問題的一個例證。

光透過窗戶玻璃是太陽輻射能透過窗戶玻璃，其關鍵是如何考慮熱能的充分利用。如果把窗戶玻璃窗當作是采暖的熱源，窗面積的大小就必須依據所受到的太陽輻射熱能和損失的熱能之間的平衡來決定。如果說窗戶的熱性能，往往就認為只是窗戶的隔熱性。但問題是如何才能既得到更多的太陽輻射熱能，又盡可能防止熱損失。太陽輻射熱能的獲取量與熱損失量的關系，也會因為地區(qū)的氣候特點而異，所以最佳的窗戶大小也是多種多樣的。此外，還不能忘記窗戶的另一個主要功能是通風。

2 傳統(tǒng)的保溫隔熱的方法及應用

同其他構件相比，窗戶的總傳熱系數最大，因此，通過玻璃進出室內外的熱能也會增多，進入室內的太陽輻射熱被地板等吸收之后，將成為熱源，尤其是在冬季起到了自然采暖的重要作用。另一方面，熱能還會通過窗玻璃而散失，所以如何控制熱損失就變成了一個重要的實際問題。

2.1 玻璃的隔熱方法

建筑物的窗玻璃厚度約為5-l0mm，與其他的墻體相比較，顯得十分微薄。雖然玻璃本身的導熱率并不很大，但由于作為建筑部件使用時的厚度很小，為了提高玻璃的隔熱性，基本上都是采用如圖l所示結構的雙層中空莢膜玻璃，該結構的玻璃窗戶其太陽輻射熱的獲得與窗戶的隔熱示意圖如圖2所示。

2.2 整體窗戶的隔熱方法

如果按照季節(jié)和晝夜的不同的各種不同因素，就能夠理解所要求的性能，白天為了把太陽輻射熱大量地引入室內，夜間為了不讓熱能從室內向室外散發(fā)，可以采用加裝如圖3所示的隔熱窗[1]。

2.3 增加玻璃

在80年代的后半期，寒冷地區(qū)的窗戶設計和應用取得了迅速的發(fā)展，一般在雙層中空莢膜玻璃的內側又增加一層玻璃，成為三層玻璃窗。

2.4 窗框的隔熱性

正常情況下，除去玻璃部分之后，窗框的面積約占窗戶全部面積的lO％～15％。為了提高窗戶整體的隔熱性，不僅要控制玻璃部分的總傳熱系數，還要注意窗框的隔熱性。

目前，窗柜的主要材料大致分為以下三種：①鋁合金窗框，該窗框氣密性能很好，但由于其導熱系數大，增加了玻璃本身的隔熱性，因此，相對增加了窗框部分的熱損失，同時，寒冬季節(jié)窗框部分結露結霜。②朔鋼窗框，該窗框密封性能好，導熱系數相對鋁合金窗框少一些，與玻璃本身的導熱系數處于一種基本平衡的狀態(tài)，但是該材料的抗老化的性能比鋁合金要差一些。③木窗框，該窗框在我國傳統(tǒng)建筑中為使用最多的一種材料，也是歷史上最悠久的一種材料，它有一種獨特的溫暖感，但它的不足是如何解決耐久和氣密性問題，如能得綜合解決，就可以進一步提高整體窗框的隔熱性。

2.5 窗戶的隔熱和建筑物的隔熱

在考慮窗戶的隔熱性時，也要考慮外墻的隔熱性。做好建筑物的隔熱，可以充分地發(fā)揮隔熱性高的窗玻璃的性能[2]。正如圖所示，即使窗戶的隔熱性很好，但如果外墻的隔熱性不好，仍然不能控制熱損失，墻體隔熱的重要程度所圖4所示。

2.6 隔熱窗戶的效果

為了提高了窗戶的隔熱性，可以采用把窗玻璃全部堵起來的方法。通過設置隔熱窗戶，不僅能改善窗戶的冷輻射和從窗戶到地板表面的熱環(huán)境，而且還能縮小地板表面與頂棚部分的溫度差別，其隔熱效果示意圖如圖5所示。

3 特殊材料保溫隔熱的方法及應用

3.1 活動隔熱窗戶板的有效利用

即使在冬季室外氣溫低，太陽輻射少的白天，或者雖然白天的太陽輻射多，但在室外氣溫非常低的夜間，通過使用特制的隔熱窗戶板，還足能夠控制宅溫的降低、冷氣流動和冷輻射的。

①厚窗簾和槅扇等，雖然對控制窗戶的冷輻射多少有些效果，但與雙層中空夾膜玻璃相比，隔熱性并不好。如果能夠與隔熱性大的材料組合起來使用，或者能夠提高氣密性，而提高窗戶熱散失的控制效果。

②夏季為了適當地遮擋太陽能輻射，可以用反射性高的裝修材料對外墻的外側進行裝修，提高外墻的熱反射性。

③隔熱窗戶板有電動式、熱感式等帶有自動開關裝置的窗戶板。但是，被動式太陽能建筑的隔熱窗戶板是手動開關。所以，隔熱窗戶板最好是構造簡單，能從室內操作。

3.2 特殊的隔熱窗戶板

把氟利昂氣體封入在氣缸中，利用其在熱力作用下產生的膨脹力和收縮力開美百葉窗戶板。開關是通過熱感應進行自動開關的。這種自動裝置是作為溫室排熱窗戶的開關而開發(fā)出來的，其應用范圍很廣。

4 高科技新型材料的應用

4.1 被動式太陽能供熱與窗戶

被動式太陽能供熱是通過太陽輻射引入到室內進行自然采暖的，在該系統(tǒng)中，窗戶起著太陽能集熱器的作用。被動式太陽能供熱系統(tǒng)，就是把太陽輻射作為自然采暖的熱源，既要大量地引入太陽輻射，又要極力地減少包括窗戶在內的建筑物的熱損失。

因為獲取太陽熱能主要是集中在室內的熱容量不夠充足時，白天過熱，不能為夜間充分儲存所需熱量。為了避免白天過熱，并把白天儲熱量留到夜間使用，不僅要考慮開口的面積和太陽輻射的透射率及隔熱性，要同時研究蓄熱部位的熱容量。

4.2 透明隔熱材料

有一種名為“有殼氣泡”的透明材料對太陽輻射的透射率很人，隔熱性很好。這種材料是用叫做超臨界干燥的特殊方法，在高溫下把凝膠狀的二氧化硅干燥而制成。因為其體積的98％左右是由肉眼看不見的小氣泡構成，所以，太陽輻射的透射率很好，隔熱性非常好。有殼氣泡被密封在雙層中空玻璃之問使用。如果把透明玻璃的熱散失程度用數字表示為10，那么，厚度2mm的有殼氣泡僅有1.5左右，熱散失非常之小。

采用有殼氣泡的窗玻璃模糊不清，不適合用在需要有眺望觀賞室外風景的地方，但如果將其當作采光用的外墻材料，應用范圍就會很廣闊。窗戶的上下部分使用有殼氣泡的玻璃，中間部分使用雙層夾膜玻璃。

總結。從施工圖設計階段開始，考慮到不同方位，合理的綜全利用太陽能輻射，依據區(qū)域氣候條件，盡可能科學地配置窗戶位置、洞口尺寸和數量，同時還可采用玻璃覆蓋建造出一種可以覆蓋面大的伸縮自由活動隔熱墻，這樣就可以將窗戶設置在任意位置上。

進一步研究和開發(fā)高科技新型保溫隔熱材料，比如玻璃的功能和特征能得到改善和提高，以及與玻璃和相銜接的密封條等想關材料加以改進，這將對窗戶保溫隔熱能起到巨大的作用。

參考文獻

[1] 孫三民.對推動節(jié)能建筑的探討[J].塔里木農墾大學學報.2004，(2).

[2]儀成杰， 周志廣.居住建筑節(jié)能設計[J].建筑與預算.2006，(3).