關于提升溫州地區建筑外窗節能效果的材料選型研究

苗家齊 曹育恒 周鳴

摘 要 文章以溫州市為例，對其在溫州市政府大力推進建筑節能的背景下，對如何提升溫州地區建筑外窗節能效果的材料選型進行了研究，通過分析比對認為窗框選擇斷熱橋鋁合金窗框，玻璃采用Low-E中空玻璃更適合在溫州地區進行節能推廣。

關鍵詞 外窗;節能;窗框;玻璃

目前溫州各類建筑的數量正在快速遞增中，隨著快速發展的同時也衍生出一些問題。建筑的使用能耗巨大，已經達到了全市能耗的30%，如何降低能耗是當下的熱點。溫州市人民政府在《關于推進我市建筑節能與墻體材料革新工作的若干意見》（溫政發[2006]49號 二○○六年四月二十九日）中制訂了“到2010年，縣級以上城市新建商品住宅和公共建筑全面實施節能65%的標準，基本完成對高耗能的既有公共建筑的改造任務?！币_到這一標準，任務還相當艱巨。在建筑的各個組合部分中建筑外窗的絕熱性能是最差的，它產生的能耗約占建筑維護結構能耗的40%～50%。外窗也是建筑物保溫最薄弱的部位[1]。冬季保溫引起的能耗需求也占據很大比重，因此處理好建筑外窗的能耗就可以更高效的提升建筑的節能效果。

1溫州的氣候特點

溫州處于夏熱冬冷地區的南端[3]，即屬于海洋性氣候同時又屬于ⅢA子氣候分區，與同樣位于夏熱冬冷地區的其他城市的氣候條件有著差異性，也與同屬于此子氣候分區的其他城市有著明顯的區別，所以不能直接套用其他地區的外窗材料以及技術。溫州屬亞熱帶海洋季風潤濕性氣候區，根據近十年的氣象數據統計，年平均氣溫18.6～19.5攝氏度，最冷月1月份平均氣溫6.9～9.8攝氏度，冬季日最低氣溫<0℃平均日數8天。溫暖舒適期（10～28℃）每年有9個月，出現時數總計6500小時，約占全年總時數的74%。年平均相對濕度72%～80%。溫州季風顯著，春夏之間季風交替頻繁，多臺風。溫州晝夜溫差大，夏季白天外窗考慮隔熱，晚上可考慮自然通風降溫，冬季外窗白天利用日照增溫，晚上考慮保溫防結露。因此應根據溫州獨特的氣候特點選擇合適的材料。而目前基于溫州氣候特點的節能外窗技術研究卻非常少，嚴重制約了溫州建筑節能技術的發展。

2溫州建筑外窗的窗框選型

溫州屬于ⅢA子氣候分區，夏季炎熱冬季無嚴寒，全年降水充沛，氣候溫暖濕潤，伴有季節性季風[4]。所以在窗框選型中應偏向考慮夏季隔熱，冬季保溫可以達到減少圍護結構中窗框熱傳遞效率的效果;同時因全年溫差較大，平時氣候溫暖潮濕，所以在窗框材質上應考慮到對溫度中高溫到較低溫以及高濕度的耐受性;溫州地震強度等級較低，但夏季時季風現象明顯所以應考慮強風對窗框結構的影響。以下是市面上常見的幾種窗框材料：

2.1 PVC塑料窗框

塑料窗框的特點為導熱系數低、保溫性能中等，造價低生產成本低。但是它會造成一些污染，而且其強度和剛度相對而言較差，很容易損壞。尤其溫州經常會有臺風天氣，面臨大風的情況下塑料的強度較差，不利于在溫州地區推廣使用。

2.2 玻璃鋼窗框

玻璃鋼主要特點為耐腐蝕、抗老化、阻燃、保溫、長期光照不變形等特點。但是材質自身相對粗糙，裝飾效果差，最關鍵的問題是玻璃鋼的結合處理。首先外表面涂層容易脫落，其次玻璃窗框的連接部件也不夠牢靠，在溫州這樣的多雨季節很難長時間維持好的效果。

2.3 木窗框

木窗框優點有重量輕、強度較高，保溫隔熱性能好，易加工，生產能耗低，可自然降解，對環境污染很小。不足是容易濕漲、干縮，易于開裂、腐爛，需要經常油漆維護，使用壽命短。尤其在溫州這樣雨水量大的城市，如果采用木結構窗框會加劇材料的腐爛，使用壽命將會更短。

2.4 斷熱鋁合金窗框

斷熱鋁合金窗框具有強度高、重量輕、剛度較大、抗風壓性能好、耐大氣腐蝕性強、密封性好、使用壽命長、采光面積大、裝飾效果好（可廣泛應用于社會市場）的優點。普通窗框導熱系數大，保溫性能差。可以結合多種熱橋阻斷技術來提高鋁合金窗框的保溫隔熱性能如穿入尼龍條法，經過斷熱處理后，窗框的保溫性能可提高 30%～50%。

經過對比斷熱鋁合金窗框具有壽命長、強度大、剛度較大、抗風壓性能好、耐大氣腐蝕性強、密封性好、使用壽命長、采光面積大、裝飾效果好、保溫效果好的特點，針對溫州地區的氣候特點更適合在溫州地區進行推廣。

3溫州建筑外窗的玻璃選型

在溫州地區進行玻璃選型需要考慮以下幾點：①結合溫州地區的氣候特點，夏季考慮隔熱、冬季考慮保溫是玻璃選型中的重點。②從滿足居民生活舒適度的角度出發，外窗還要具有好的隔音降噪的效果，因為溫州也屬于車流量較大的城市。③玻璃裝飾效果好足夠清晰簡潔，有利于塑造好的城市形象。目前市面上主要的節能玻璃技術有中空玻璃、真空玻璃、吸熱玻璃、LOW-E中空玻璃。

3.1 普通吸熱玻璃

吸熱玻璃也稱作有色玻璃[5]。其中藍色和綠色玻璃在就具有好的隔熱效果，但是他的可見光透過性較差，而且整體的外觀不利于推廣，現代大眾的裝飾需求也更加看重成品的效果，在外觀上吸熱玻璃還是不盡如人意。

3.2 普通中空玻璃

中空玻璃的特性是具有好的隔熱效果和隔音效果，它主要阻隔了熱傳導和對流傳熱，加上中間的封閉空間，使得玻璃內外的空氣無法對流，所以中空玻璃隔音效果還是不錯的。結合溫州的天氣情況，中空玻璃還有一個優點就是不會產生結露，對比單片玻璃是一個主要優勢。同樣外觀裝飾效果也是不錯的，無雜色更加簡潔大方。比較適合在溫州進行推廣。

3.3 普通真空玻璃

真空玻璃與中空玻璃相似，主要區別是中間夾層的氣體幾乎很少，整體形成一個封閉的真空空間，所以中空玻璃具有的保溫性能、抗結露性能它都具備，而且在效果上還要優于中空玻璃。但是真空玻璃目前主要用作各種學科的前沿技術研發，作為在溫州地區進行推廣還是具有難度。因為其制作工藝相對復雜，造價同樣比較高，所以暫時不做考慮。

3.4 Low-E中空玻璃

Low-E玻璃又稱為低輻射玻璃[6]，它可以有效降低因為輻射而產生的室內熱量向室外傳遞，所以在節能上同樣具備不錯的效果。它同樣具有優異的光學性能，對于太陽光的透射比可以達到80%，但是它的反射率低。所以在實際外觀效果上，使用上更加清晰明亮也不會造成光污染。同時還具備好的隔音效果，對于在城鎮車流量大的環境背景下，最適合在溫州進行推廣，使用后節能效果以及生活舒適度都會大大提升。

綜上所述，根據溫州地區的氣候特點，我認為建筑外窗需要具備以下特點：①夏季有好的隔熱效果;②冬季有好的保溫效果;③可以抵擋季節強風帶來的影響;④溫州雨水量大，外窗需要具備好的抗腐蝕性;⑤城市車流量大需要具備好的隔音效果;⑥外觀裝飾效果好，能夠建立好的城市形象。經過分析比較我認為采用LOW-E中空玻璃和斷熱鋁合金窗框組合的方式能夠取得不錯的節能效果，滿足以上的所有需求更適合在溫州地區進行推廣。

參考文獻

[1] 付祥昭.夏熱冬冷地區建筑節能技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2002：73.

[2] 姜波，劉長濱.建筑節能信息的收集與應用制度研究[J].建筑學報，2008，（9）：96-98.

[3] 侯余波，付祥釗.夏熱冬冷地區窗墻比對建筑能耗的影響[J].建筑技術，2001，32（10）：661-662.

[4] 王璇.對夏熱冬冷地區外窗節能問題的探討[J].長沙大學學報，2004，18（2）：53-56.

[5] 徐興雨.納米透明隔熱涂料的研制及其綜合節能評估[D].北京：中國石油大學（北京），2017.

[6] BRE.EcoHomes 2006 Pre Assessment Estimator[S].Building Research Establishment Ltd：Garston，2006.