嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)建筑門窗節(jié)能設(shè)計(jì)

董柯君

【摘??要】在我國的嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，冬季的平均氣溫一般都在-10℃以下，嚴(yán)寒地區(qū)最低氣溫甚至可以達(dá)到-40℃，氣候非常寒冷。因此這些地區(qū)對(duì)建筑的保溫性能要求較高。而在建筑中，由于門窗經(jīng)常處于開合狀態(tài)，因此門窗部位是熱量散失的主要通道。?為此，加強(qiáng)對(duì)門窗的節(jié)能設(shè)計(jì)，以盡量減少門窗損耗就顯得很有必要。現(xiàn)本文就從不同的角度對(duì)嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)建筑門窗的節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行研究探討。

【關(guān)鍵詞】寒冷地區(qū);建筑門窗;節(jié)能設(shè)計(jì)

一般來講，建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的30%-50%都是門窗結(jié)構(gòu)，因此在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中門窗結(jié)構(gòu)還是有很大節(jié)能空間的，尤其是在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，良好科學(xué)的門窗設(shè)計(jì)更是能夠產(chǎn)生很大的節(jié)能效益。以下筆者就通過分析影響嚴(yán)寒地區(qū)建筑保溫性能的主要因素，來談?wù)勂溟T窗節(jié)能設(shè)計(jì)措施。

1、影響嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)保溫性能的因素分析

在我國，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)主要分布在東北、內(nèi)蒙和西部部分地區(qū)，這些地區(qū)在冬季室內(nèi)外溫差非常大，往往會(huì)使得室內(nèi)外氣溫的臨界結(jié)構(gòu)——門窗結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形情況，從而影響門窗的保溫性能。具體來講，影響嚴(yán)寒地區(qū)建筑門窗保溫性能的主要因素有五點(diǎn)，分別是門窗上的玻璃的熱輻射能力、門窗框材料的熱輻射能力及其變形程度、門窗框扇和玻璃之間的滲透所形成的熱量損失、門窗框和窗扇之間的滲透所形成的熱量損失、門窗框和墻體之間的滲透所形成的熱量損失。為此，在對(duì)嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的建筑門窗進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該從這五方面入手進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以達(dá)到降低門窗熱量損失的節(jié)能目的。

2、嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)建筑門窗節(jié)能設(shè)計(jì)措施

2.1合理選擇門窗用玻璃

在寒冷的地區(qū)的冬季，為了充分利用太陽能，往往會(huì)采用大面積的玻璃窗來吸收更多熱量。但是在吸收太陽輻射出的熱量的同時(shí)，還要注意玻璃的保溫性能。因此要求建筑門窗所選用的玻璃應(yīng)該是高透光且高保溫性能的玻璃，一般多采用中空玻璃。中空玻璃的節(jié)能原理是對(duì)中空玻璃輻射傳遞、傳導(dǎo)傳遞、對(duì)流傳遞的三種方式的能量傳遞過程進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。輻射傳遞占整個(gè)能量傳遞的約60%，其數(shù)值取決于兩片玻璃內(nèi)表面的溫度差和間隔層氣體的輻射率;傳導(dǎo)傳遞占整個(gè)能量傳遞的約37%，其數(shù)值取決于玻璃氣體間隔層的厚度和玻璃板面尺寸的大小;對(duì)流傳遞占整個(gè)能量傳遞的約3%，其數(shù)值取決于玻璃氣體間隔層的厚度和溫度。因此，應(yīng)該合理選擇中空玻璃基片玻璃的厚度，適當(dāng)加大中空玻璃的板面尺寸，選用合理中空玻璃密封系統(tǒng)，以保證中空玻璃的整體節(jié)能性能。

2.2門窗用型材的選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于嚴(yán)寒或者是寒冷地區(qū)對(duì)于門窗提出較高的要求，因此，在門窗材質(zhì)選擇的過程中應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂虻奶攸c(diǎn)來選擇相對(duì)優(yōu)質(zhì)的門窗。其中，最基本的就是要保證門窗的強(qiáng)度要達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，而且導(dǎo)熱系數(shù)不能過高，一般來說玻璃纖維型材是首選。因?yàn)椴Ａт撔筒暮推渌牟馁|(zhì)相比具有較多的優(yōu)點(diǎn)，其中其質(zhì)地較輕，拉伸強(qiáng)度大是其最主要的優(yōu)勢(shì)所在。和鋁合金或者其他的材料相比，性能要高出2-4倍。在安裝的過程中不需要更多的施工程序就可以達(dá)到抗壓的效果，而且這種材質(zhì)不易出現(xiàn)變形或者是折斷的現(xiàn)象，和寒冷地區(qū)的氣候特點(diǎn)相符合，提高了門窗的整體性能。這種玻璃鋼型材可以對(duì)寒冷地區(qū)的溫差情況進(jìn)行抵制，避免出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，因此，在門窗材料市場中得到了有效地推廣，并且受到了相關(guān)技術(shù)人員的高度青睞。

2.3門窗玻璃周邊的密封及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)來說，進(jìn)行門窗玻璃的周邊密封也是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。如果設(shè)計(jì)不科學(xué)就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)霜問題，主要是由于這種材料的框邊材料不合理或者是密封效果達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。因此，要根據(jù)門窗玻璃的基本構(gòu)成情況來采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣頊p少對(duì)流的防熱損失。其中，中空的玻璃需要采用暖邊多道的密封形式來進(jìn)行。三元乙丙包條的結(jié)構(gòu)應(yīng)該得以有效地應(yīng)用，不僅能夠?qū)錈峥諝獾慕粨Q和滲透進(jìn)行阻斷，還能保證玻璃材料和窗框之間的緊密接觸，避免出現(xiàn)玻璃的損壞問題。只有保證玻璃型材結(jié)構(gòu)周邊的密封性，才能從根本上保證玻璃窗的使用壽命，有效地抵制寒冷或者是嚴(yán)寒地區(qū)的嚴(yán)寒。因此，設(shè)計(jì)人員要對(duì)三元乙丙密封條的結(jié)構(gòu)以及使用功能進(jìn)行詳細(xì)地了解，才能在實(shí)際的工作中有效地應(yīng)用。

2.4門窗開啟扇的密封與結(jié)構(gòu)

開啟窗的主要作用就是保證室內(nèi)的通風(fēng)和換氣，因此，要保證其靈活性和自由性。但是由于寒冷地區(qū)的氣候特點(diǎn)具有一定的特殊性，因此需要保證開啟窗的密封。門窗的保溫性能由其自身的傳熱系數(shù)決定，要在關(guān)閉的狀態(tài)下做到無滲漏。為了做到這一點(diǎn)，就需要對(duì)門窗的氣密性加以重視，保證開啟窗和窗框之間設(shè)計(jì)的合理性，做好密封工作。一般情況下，要應(yīng)用室外的密封膠條，中間的等壓膠條以及室內(nèi)的側(cè)密封膠條三個(gè)結(jié)構(gòu)的共同作用。開啟窗和窗框之間通常采用的是臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，可以有效地增加氣流流動(dòng)的阻力，隔斷氣流的進(jìn)入通道。保證開啟窗的密封性。不僅如此，還能保證其保溫性、氣密性以及持久性。由于開啟窗結(jié)構(gòu)在整個(gè)建筑門窗的應(yīng)用中起到至關(guān)重要的作用，所以其密封程度應(yīng)該受到設(shè)計(jì)人員的高度重視，為建筑門窗的節(jié)能性設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.5門窗與建筑墻體的連接與密封設(shè)計(jì)

安裝密封構(gòu)造設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵點(diǎn)是保溫與防水，窗框與墻體之間采用了低K值、高密閉、粘接強(qiáng)、具有彈性變形能力的聚氨脂發(fā)泡膠保溫結(jié)構(gòu)，保證了窗框與墻體間的保溫性能;內(nèi)外側(cè)密封膠和有效的排水，形成堵排結(jié)合的防水結(jié)構(gòu);經(jīng)計(jì)算的接縫寬度和較高位移能力的密封膠使用，保證窗與墻體之間有良好的接縫處理和彈性連接。安裝所用材料盡量選用線膨脹系數(shù)相近的材料，這樣才不會(huì)因熱脹冷縮使不同材料產(chǎn)生不相同的位移，而出現(xiàn)墻體與窗框之間裂縫，導(dǎo)致冷空氣浸入室內(nèi)。

3、結(jié)束語

總之，在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，建筑門窗節(jié)能設(shè)計(jì)的好壞會(huì)對(duì)建筑的整體保溫性能產(chǎn)生直接影響，而影響門窗保溫性能的因素又主要有五點(diǎn)，因此在進(jìn)行門窗設(shè)計(jì)時(shí)一定要從這五點(diǎn)出發(fā)，利用性能更加優(yōu)良的材料，以保證建筑的保溫性能，減少門窗的熱量損失。

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