建筑節(jié)能門窗及技術(shù)研究現(xiàn)狀

中國(guó)十七冶集團(tuán)新型建筑制品與物流公司 安徽省 243000

摘要：建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)越來越高，門窗節(jié)能為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為了提升建筑門窗的節(jié)能性，首先要對(duì)建筑節(jié)能門窗及技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行研究。本文主要通過對(duì)門窗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、所使用的材料、遮陽(yáng)系統(tǒng)技術(shù)及保溫密封性能等幾方面的現(xiàn)狀進(jìn)行分析、探討，掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料使用、技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀及趨勢(shì)，為研發(fā)具有更好的節(jié)能效果、適用范圍更廣、更加經(jīng)濟(jì)的節(jié)能門窗提供參考。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；節(jié)能門窗；門窗材料；遮陽(yáng)系統(tǒng)

正文：

建筑結(jié)構(gòu)中門窗為比較特殊的環(huán)節(jié)，通過門窗使室內(nèi)外得以聯(lián)通，可以達(dá)到采光、通風(fēng)采景的效果，又有遮陽(yáng)、隔聲、防水的作用，才使建筑物適宜人類使用，為其賦予了生命的色彩，所以門窗在建筑中至關(guān)重要，有關(guān)數(shù)據(jù)表明通過門窗損失的能量約占建筑圍護(hù)部件總能耗的50%左右，比墻體、屋面、地面所占比重都多，因此，于建筑節(jié)能而言，門窗便成為提高節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

“十二五”規(guī)劃對(duì)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求越來越高，同時(shí)也對(duì)節(jié)能門窗的設(shè)計(jì)和制造提出了新的要求。要想提高門窗的節(jié)能性能，就要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用和其它配套裝置設(shè)計(jì)著手研究。本文主要從門窗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵材料選用、遮陽(yáng)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)節(jié)能幾個(gè)方面了解建筑節(jié)能門窗及技術(shù)的研究現(xiàn)狀。

1 節(jié)能門窗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

門窗結(jié)構(gòu)的不同嚴(yán)重影響門窗的保溫隔熱性能。目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的門窗結(jié)構(gòu)為推拉窗、平開窗和固定窗。

推拉窗的優(yōu)點(diǎn)為不占用空間，工藝簡(jiǎn)單，使用方便，但窗扇與窗框間不可避免的間隙導(dǎo)致室內(nèi)外冷熱空氣對(duì)流從而大大降低了門窗的隔熱性能。

近來，平行推拉上懸窗使用零件鏈接門窗扇與門窗框，并通過零件在設(shè)置的軌道內(nèi)滑動(dòng)，使門窗扇在開啟時(shí)整體離開門窗框平面，閉合時(shí)整個(gè)門窗扇同時(shí)緊壓在框材上，大大提高了推拉窗的氣密性，達(dá)到了節(jié)能的目的。

平開窗與固定窗密閉性都良好，所以，造成熱損失的主要是通過玻璃及框架本體的熱傳導(dǎo)及輻射傳遞出去的。因而，對(duì)平開窗及固定窗的節(jié)能研究主要從型材選料的改進(jìn)及研發(fā)新型節(jié)能材料入手（下文會(huì)詳細(xì)闡述）。也有一些學(xué)者從更細(xì)微的角度入手，如開窗方式采用遙控式來提高門窗的密閉性。

2 節(jié)能門窗關(guān)鍵材料

門窗整體節(jié)能效果由其各部分組成材料的性能決定，下面對(duì)目前窗框、玻璃材料現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行分析。

2.1 窗框材料

木質(zhì)門窗、塑鋼門窗和鋁合金門窗為我國(guó)目前使用比較廣泛的窗框材料，以下就其材質(zhì)優(yōu)劣及現(xiàn)有技術(shù)對(duì)其改進(jìn)方案進(jìn)行簡(jiǎn)述。

木質(zhì)門窗為我國(guó)傳統(tǒng)門窗使用材料，其保溫性能及牢固性都不如其它材料，成本卻很高，但其美觀性能比較強(qiáng)，且綠色環(huán)保，近年來，有些企業(yè)從歐洲引進(jìn)最新的技術(shù)、裝備，使用集成木材制作門窗框扇。技術(shù)水平與國(guó)外同步，新型木質(zhì)牢固、導(dǎo)熱性低、生產(chǎn)工藝先進(jìn)、美觀、環(huán)保，但由于其成本過高，在我國(guó)僅用于高端門窗。科研人員繼續(xù)從樹木種類的選擇及加工工藝進(jìn)行研究，以改進(jìn)木質(zhì)門窗的質(zhì)地，節(jié)約生產(chǎn)成本。

塑鋼門窗比較堅(jiān)固，但防火性差，燃燒后會(huì)放出有毒氣體，且材質(zhì)易老化，使用壽命短。針對(duì)這些問題科員人員進(jìn)行了大量研究，對(duì)塑鋼本身性能的改進(jìn)做了兩大突破，一是通過用馬來酸接枝順丁橡膠混合改性聚氯乙烯，同時(shí)加入硬脂酸鋅，使其改良斷裂強(qiáng)度比之前提升了50%。二是使用水滑石水滑石制備PVC 復(fù)合材料，提高了PVC 材料阻燃性能和抗紫外線性能，使其阻燃性能較改良前提升了50%。不僅對(duì)塑料本身性能進(jìn)行了改進(jìn)，并對(duì)塑鋼門窗型材的設(shè)計(jì)及選材提出新的要求，以減少建筑內(nèi)的能量損失。如對(duì)塑鋼型材增加厚度，在型材內(nèi)腔使用發(fā)泡材料填充來達(dá)到更好的保溫效果，更換襯材材料以降低門窗框的導(dǎo)熱性。

鋁合金門窗曾廣泛被業(yè)內(nèi)采用，但由于其保溫性能不及塑鋼門窗且導(dǎo)熱性好，這就增加了建筑內(nèi)部能量的流失，所以有段時(shí)間被塑鋼門窗取代。后來斷橋技術(shù)的推廣，在雙層鋁片之間加入塑料隔熱條，同時(shí)對(duì)鋁型材結(jié)構(gòu)從新設(shè)計(jì)，不僅解決了鋁型材導(dǎo)熱性能好的問題，還起到了裝飾的作用，得到業(yè)界的歡迎，后來又對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，在隔熱條之間的空腔內(nèi)添加發(fā)泡材料增加保溫性能。之后又在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)鋁木復(fù)合門窗，既進(jìn)一步提高了其保溫性能又增加了視覺效果，達(dá)到了良好的裝飾作用。

2.2 玻璃材料

玻璃通過熱輻射及熱傳導(dǎo)造成建筑內(nèi)的熱量損失，且玻璃占窗戶80%左右的面積，所以，為保證窗戶的節(jié)能效果玻璃的選用則至關(guān)重要。

普通透明玻璃會(huì)透過90%以上的太陽(yáng)輻射，且保溫性能較差，為了提高玻璃的節(jié)能性，研發(fā)人員經(jīng)過探究與實(shí)驗(yàn)，將普通透明玻璃表面進(jìn)行加工處理，使其輻射降低便衍生出了Low-E 玻璃。又將玻璃片與內(nèi)含干燥劑的鋁合金框架粘結(jié)，制成的中空玻璃，起到良好的隔聲隔熱性能。之后又將這兩種技術(shù)合二為一，并參入一些特殊元素，改進(jìn)玻璃組合構(gòu)造，使現(xiàn)在門窗使用的玻璃材料具有良好的隔聲、隔熱、保溫、環(huán)保、健康的性能。

3 節(jié)能門窗相關(guān)技術(shù)

對(duì)門窗的組成材料進(jìn)行替換、改進(jìn)自然能起到一定的節(jié)能效果，但為了更進(jìn)一步節(jié)能則需要依托一些技術(shù)來配合。下面就節(jié)能門窗的遮陽(yáng)技術(shù)及熱模擬技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)述。

3.1節(jié)能門窗遮陽(yáng)技術(shù)

炎熱的夏季，太陽(yáng)輻射比較嚴(yán)重，建筑則需要起到很好的遮陽(yáng)作用，此時(shí)節(jié)能門窗的遮陽(yáng)效果則略顯不足，就需要依托遮陽(yáng)系統(tǒng)來輔助，來達(dá)到更好的遮陽(yáng)效果。

遮陽(yáng)系統(tǒng)是一種必不可少的建筑措施。從設(shè)立位置分類，建筑遮陽(yáng)可分為內(nèi)遮陽(yáng)、外遮陽(yáng)及中遮陽(yáng)系統(tǒng)。科研人員經(jīng)過不同的實(shí)驗(yàn)、測(cè)試，研究出不同地區(qū)、不同位置朝向、不同建筑風(fēng)格可采用的各種遮陽(yáng)系統(tǒng)，以便于對(duì)璃遮陽(yáng)和建筑外遮陽(yáng)產(chǎn)品的選擇及搭配。通過采用不同的遮陽(yáng)技術(shù)，與節(jié)能門窗相輔相成，加之后來研究對(duì)遮陽(yáng)系統(tǒng)只能控制，遮陽(yáng)系統(tǒng)不僅起到了節(jié)能的作用還可以調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，使其智能舒適。

3.2節(jié)能門窗熱模擬技術(shù)

如今計(jì)算機(jī)技術(shù)越來越發(fā)達(dá)，通過模擬不同氣候下室內(nèi)外環(huán)境及在該環(huán)境下對(duì)門窗的各項(xiàng)性能要求，來分析、研究門窗的節(jié)能性，可以大大降低研究成本，提高更新效率，縮短研發(fā)周期，很好的促進(jìn)門窗節(jié)能方向的發(fā)展。

而模擬技術(shù)要面對(duì)的問題便是怎樣使模擬結(jié)果與實(shí)際情況更加貼切，這便需要結(jié)合更精準(zhǔn)的算法并優(yōu)化、搜集設(shè)置更實(shí)際的參數(shù)、環(huán)境因素更加詳細(xì)來提高模擬技術(shù)的準(zhǔn)確性。作為門窗設(shè)計(jì)有效的重要手段，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)將迎來更加嚴(yán)峻的考驗(yàn)，這勢(shì)必會(huì)使其更加迅速的發(fā)展。

4 結(jié)論

“十二五”規(guī)劃深化了我國(guó)節(jié)能減排的戰(zhàn)略目標(biāo)，建筑節(jié)能取得更大的進(jìn)步，要依托于節(jié)能門窗的研發(fā)及推廣使用，隨著對(duì)節(jié)能門窗性能的深入研究，節(jié)能門窗的保溫性能在不斷提高，門窗結(jié)構(gòu)在不斷優(yōu)化，綜合考慮環(huán)境因素，今后節(jié)能門窗不僅起到節(jié)能的效果更會(huì)使室內(nèi)環(huán)境智能化，使使用者更加舒適、健康，為人類創(chuàng)造更多的效益。

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