建筑門窗設計對節能效果的影響探析

袁天皎

摘要：我們提倡節能減排和低碳生活。我國工業建筑門窗節能工程應積極通過優良的設計、優良的施工和科學的管理，以達到節能的目的。在工業建筑的外圍護結構（門窗、外墻、屋頂等）中，門窗的熱工性能最薄弱，是建筑物能量損失的最主要部分，同時也是影響室內熱環境、加劇建筑能耗的重要因素。建筑物的熱能損失，大約70%通過門窗（其中傳熱損失為1/3，冷風穿透1/3），只有大約30%通過外墻、屋頂和其他部分。因此，門窗節能是改善建筑熱環境、降低建筑能耗的關鍵。

關鍵詞：建筑門窗設計；節能技術；作用

1影響門窗節能效果的主要因素

節能門窗最關鍵的是門窗結構。由傳熱學原理可知，熱量的交換可分為導熱、對流及輻射三種方式，因此，門窗的散熱損失同樣也是由玻璃和窗框、窗扇型材的熱輻射和熱傳導所形成。無論什么結構形式的門窗，如能對上述三種熱交換進行最有效的阻斷，即有效地減少熱損失，才能稱為節能門窗。

2 建筑門窗的設計對節能效果影響分析

2.1 門窗開啟方式的節能設計

（1）推拉窗的設計形式

推拉窗是由兩個窗扇在窗框上、下滑軌中利用窗扇左右移動，完成開啟和關閉。其開窗面積為窗框的一半。由于在兩個窗扇上面及窗扇下面左右滑軌間有空隙的存在，很容易形成對流的有利條件。即便是加裝密封條，由于使用的時間延長，使密封條表面主體磨損，窗的上下空隙也會逐漸加大，其能量損失相對嚴重。此外，如果在具體安裝過程中使用低質量的配件，會更加影響節能效果。

（2）固定窗的設計形式

所謂固定窗，顧名思義就是已經固定好的，不能再進行任何改變，這種形式的門窗設計形式有很好的氣密性和水密性，而作為一種節能窗口也有自己的弱點，即室內室外的空氣交換效果會受到嚴重制約。

（3）平開窗的節能設計形式

平開窗是我國工業建筑中使用較為廣泛的一種窗型，分內平開、外平開兩種。由于平開窗的窗扇和窗框之間有良好的密封壓條，窗扇關閉后會把密封條壓得很緊，因而從結構上講，平開窗的節能效果要比推拉窗效果明顯。

2.2 門窗玻璃的節能設計

（1）Low-E玻璃的節能理念

Low-E玻璃又稱低輻射玻璃，是在玻璃表面鍍上多層金屬或其它化合物組成的膜系產品。其鍍膜層具有對可見光高透過及對中遠紅外線高反射的特性。高反射薄膜和密封膠性能的優劣直接決定Low-E玻璃的節能性能。

（2）中空玻璃的節能理念

中空玻璃是一種良好的隔熱、隔聲、美觀適用的新型建筑材料。使用高強度高氣密性復合粘結劑，將玻璃片與內含干燥劑的鋁合金框架粘結而制成的中空玻璃，具有高效隔聲隔熱性能。

（3）Low-E中空玻璃的節能理念

為達到更好的保溫隔熱效果，將兩種技術復合使用，采用Low-E玻璃制作中空玻璃，并在玻璃間充氬氣或氦氣，可進一步提高玻璃的節能性能。

2.3 門窗框型材的節能設計

（1）塑鋼門窗

塑鋼門窗是以聚氯乙烯（PVC）樹脂為主要原料，加上一定比例的穩定劑、著色劑、填充劑、紫外線吸收劑等，經擠壓出成型材，同時為增強型材的剛性，需在型材空腔內填加鋼襯。塑鋼門窗防火性能略差，燃燒時會有毒氣排放，在防火要求條件比較高的情況下，不適合使用。并且塑鋼門窗容易老化、變色、龜裂，影響使用壽命。

針對塑鋼門窗的不足，用馬來酸接枝順丁橡膠共混改性聚氯乙烯，并加入硬脂酸鋅，改性后的PVC復合型材斷裂強度比順丁橡膠/聚氯乙烯復合型材提高了50%。使用水滑石/錫酸鋅改性的PVC材料，可提高PVC材料阻燃抑性能煙近50%。除了改進塑料本身使用性能外，為進一步提高塑鋼門窗保溫性能，對塑鋼門窗型材設計可采用兩種方式：一是通過增大型材厚度、壁厚及增加腔數來分隔空氣層；二是采用發泡材料填充型材空腔，從而減少空氣對流，以提高門窗保溫性能。

（2）木門窗

我國傳統門窗幾乎都是采用木材作為原料。隨著塑料門窗和鋁合金門窗的興起，保溫性能和力學性能都不好的木質門窗逐步被市場淘汰，但近十幾年，使用集成木材制作的門窗框扇進入市場。集成材木質門窗力學強度高、導熱系數低、制作工藝先進，并且木材環保、可再生，可應用于高檔門窗和特殊工藝的工業廠房。

集成材木質門窗需將木材進行切割、干燥除菌、膠合等預處理，制作集成木材后才能作為原材料用于門窗生產。用硫酸鋁和水玻璃溶液處理速生材杉木木材，處理后木材尺寸穩定性顯著提高，抗收縮系數可達34.21，穩定系數達80%以上。用杉木、楊樹、巨桉等種不同人工林木材的膠合性后力學性能都有很大提高。

（3）鋁合金門窗

鋁合金門窗于20世紀70年代進入我國，80年代后得到迅速發展。到90年代中期，隨著人們節能意識提高，保溫性能良好的塑鋼門窗發展迅速，鋁合金門窗的發展受到一定阻礙。斷橋技術原理是利用塑料隔熱條，將室內外兩層鋁合金既隔開又緊密連接成一個整體，構成一種新的隔熱型的鋁型材，解決了鋁合金傳導散熱快的問題。在設計生產中，增大塑料隔熱條寬度，并且在隔熱條之間空腔填充發泡材料，可以進一步提升斷橋鋁合金門窗節能性能。

2.4 門窗節能措施設計

（1）設計適當的窗墻比

適當的窗墻比是根據具體的建筑結構來確定門窗與建筑墻體的比例。通常，窗的傳熱系數大于具有相同朝向和面積的外墻傳熱系數。因此，窗墻的比例越大，能量損失的比例越大。

（2）設計合適的門窗朝向

建筑物外窗戶的方位也會影響其節能效果。科學設計門窗朝向，避免讓門窗處在主導風向的方向，以避免冷風灌入。一般來說，太陽輻射的強度在南北方向是更高的，它接受的輻射越多，所以考慮到這一點，建筑北向的窗墻為30%，東西方向的窗墻一般情況下為35%，南向的窗墻比宜為45%。北方寒冷地區宜在門窗處設計門斗，從而建立緩沖空間以降低冷風深入。

（3）門窗與墻體的密封處理

一般情況下，在門窗之間的邊界和建筑墻壁之間的縫隙處，放置一些泡沫塑料密封件，或新型的具有良好密封性能的材料密封，也能收獲良好的節能效果。

3 結語

隨著科學技術的不斷發展和進步，綠色節能技術逐漸滲透到各個行業，建筑門窗也有了一定的發展。為了達到保溫隔熱和低能耗的效果，各類節能門窗應運而生。

參考文獻：

[1]王保.建筑門窗節能技術的應用[J]，建筑風.2011（17）：39-40.

[2]張琳.建筑節能新標準新要求與節能達標規劃[J]。建筑科技。2012.

（作者單位：中海油石化工程有限公司）