花土溝基地建筑外窗節能設計研究

慕江源

摘 要：在經濟快速發展的情況下，建筑業也有了很大的發展。而在社會節約型理念下，減少建筑能耗，并節約能源資源，是進行建筑節能設計的重要條件。

關鍵詞：花土溝基地；建筑工程；外窗設計；節能；研究

在建筑節能設計中，需要根據當地建筑的氣候特點與建筑特點，不僅要保證建筑室內有一定的舒適性，而且還要充分的利用節能能源，例如是外窗保溫的隔熱性能、合理利用太陽能、合理的利用風能資源等，保證建筑的自然通風，并盡量做到建筑的開源節流。建筑節能指的是在對公共建筑和居住建筑進行規劃、設計以及建造使用的過程中，要提高建筑圍護結構的共熱性能，并采用節能型的資源與可再生能源資源進行建設，以降低建筑的能耗消耗，并提高在建筑過程中對能源資源的利用率。外窗在建筑節能設計中占著很大的比重，因此在實際中就要設計外窗時，就要根據不同的建筑形體系數與建筑氣候條件，來合理的選擇外窗節能設計標準，真正的做到節能設計。

1 影響建筑外窗節能設計的因素分析

1.1 氣候的影響

在西北地區，由于氣候寒冷干燥，而冬季也比較長，日照豐富，但是春秋季節卻很短，并且氣溫變化也比較劇烈，在春季雨水比較少，而在夏季卻多冰雹雷暴，所以，在這些地方進行建筑時，就要注意做好保溫防凍和冬季的防寒工作。在建筑中的采暖度日數指的是在室外的日平均氣溫和采暖的基準差和天數的乘積之和。而根據在實踐中的研究分析可以知道，在室內的采暖基準溫度通常采用18℃。在實際中假設采暖的耗熱量與室外平均溫度、室內基準溫差的差值是成正比例關系，這樣當室內的平均溫度比基準溫度低的時候，就要把這些日子計入到相應的采暖度日數中，這樣就能用來估算相應的采暖能耗，并且能夠針對不同地區氣溫進行對比分析。

1.2 建筑外窗傳熱和得熱的過程

在建筑中，外窗是由玻璃和其他的一些透光性材料與框架來組成的透光性維護結構，在建筑中采用保溫隔熱的窗，能夠有效的減少熱量在室內傳遞到室外的損耗，而利用透光維護結構進行的傳熱過程和非透光的維護結構相比有很大的不同點。在熱源經過透光維護結構進入到室內時，就會成為房間內的熱量，同時也會有一部分熱量被透光材料或玻璃給吸收掉。這樣，透光材料或玻璃由于自身的溫度升高，而把其中一部分的熱量以輻射或熱流的形式傳入到室內，另外一部分則會以輻射或對流的形式散發到室外，這樣就不會在房間內形成得熱了。而在建筑中，外窗既是失熱的構件，同時也是得熱的構件，而日射的得熱值和窗玻璃的透光率、窗的面積成正比例關系。在冬天白天的時候，外窗建筑就會吸收大量的熱量，以降低建筑中的能源消耗。而在晚上的時候，外窗又具有較好的保溫性能，能夠有效的防止室內的熱量損失。另外，在建筑中利用外窗進行通風，還能夠迅速的調節室內的溫度。

1.3 外窗節能中舒適感的影響因素分析

在建筑中，室內的環境是否舒適，在很大程度上是由室內冷熱環境因素來決定的。根據房間不同的使用性質，外窗的節能設計則取決于熱環境狀態。在春秋季與冬夏季，外窗節能設計也對室內環境有著不同的要求，在實際中由于室外的氣體經常會通過建筑周圍的壁體例如是地面、屋頂、墻面等產生熱能傳遞，這樣也會對室內的小氣候造成間接的影響。在建筑中，由于換氣而進入到室內的熱量，或者是透過墻壁而進入到室內的熱量，都會改變室內的濕度和溫度。而熱舒適度指的是在實際中人們對于周圍環境冷熱程度的滿意狀態，如果不能滿足這種狀態，在實際中人體就會感到不適。熱舒適度不僅是人們正常生活、工作的保證，而且也是保護人體健康的一個重要條件。

2 外窗節能設計研究

2.1 外窗的構成以及其熱阻情況

在建筑中，外窗主要是由玻璃等一些透明的材料組成的，同時也包括了固定這些透明材料的相應的支架與相關的支撐構架。根據不同的材料性質可以把窗框分為金屬窗、塑料窗以及木窗等，而按照開啟方式的不同，可以把窗戶分為是平開下懸窗、推拉窗以及平開窗等。計算窗戶熱阻值的公式是R={[1/（FG+FF）]（FG/RG+FF/RF）}-1，其中，窗戶傳熱系數中K的關系是：K=KG+NF（KF-KG）。而在花土溝基地中，選擇節能外窗時，就要想辦法來降低窗戶傳熱的系數，而根據公式可以知道，窗戶傳熱系數其實取決于在窗戶中使用材料具有的傳熱系數，因而窗框與窗玻璃的傳熱系數越小，節能效果就越好。

2.2 窗戶外框的節能設計與分析

在花土溝基地外窗建設中，外窗均采用了88系列的斷橋鋁合金窗，并且玻璃采用的是Low-E中的空玻璃（6+12+6）厚。而根據實際情況，外窗的傳熱系數是：K[W/（m2·K）]=2.20≤1.80。并且，根據工程建筑中的相關規定，外窗的氣密性等級要高于《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》中的GB/T7106-2008中規定4級。同時由于外窗傳熱系數沒有達到規定的標準，因此在花土溝工程施工中就嚴格的根據《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》（JGJ26/-2010）的規定來對進行圍護結構的熱工性能進行合理的判斷，并得出結論是滿足節能設計標準。

2.3 提高外窗的氣密性，并盡量的減少熱量滲透

在花土溝工程建筑中，外墻在玻璃和框之間都會產生一定的接縫，這樣在實際中就會發生室內外空氣交換的現象，因而房間中的氣密性就會對室內外空氣的換氣次數造成影響。在經過窗戶時如果縫隙中空氣的滲透量過大，那就說明窗戶沒有較好的氣密性，這樣就會增加熱損耗，而如果空氣的滲透量比較小，在實際中房間中出現的換氣次數也就會比較少。隨著室內外換氣率的不同，窗戶的節能率也不同，外窗氣密性不好的話，在實際中就很容易造成冷風或熱風滲透進來，從而導致在夏季和冬季的時候建筑能耗會上升，也會在室內產生很大的空氣流動，在室內甚至還會形成吹風感，這樣就會對住宅的舒適性造成極大的影響。因此，在實際中就要盡量在保證建筑衛生和新鮮空氣需求量的情況下，減少換氣次數，以到達良好的節能效果。

3 總 結

綜上所述，在工程建筑中，窗戶是其中耗熱量比較大的構件，因而也是節能的重點。在外窗中進行節能設計，不僅能夠控制窗戶的表面溫度，改善室內的溫度，同時還能夠使得室內有合理的換氣量，控制好空氣的滲透，以滿足人體的需求。進行外窗節能設計，還能在一定程度上提高室內的視覺舒適度與熱舒適度，并改善住宅的品質。在花土溝基地工程建筑中，根據建筑的實際情況和窗戶的材料性能，可以得出在進行外窗節能設計時，要采用那些有較小傳熱系數的外窗，并且通風條件和光照也要良好，做到開源節流。

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