门窗节能技术的有效途径

门窗是围护结构保温的薄弱环节，从对建筑能耗组成的分析中，人们发现通过房屋外窗所损失的能量是十分严重的，是影响建筑热环境和造成能耗过高的主要原因。传统建筑中，通过窗的传热量占建筑总能耗20%以上；节能建筑中，墙体采用保温材料热阻增大以后，窗的热损失占建筑总能耗的比例更大。导致门窗能量损失的原因是门窗与周围环境进行的热交换，其过程包括：通过玻璃进入建筑的太阳辐射的热量；通过玻璃的传热损失；通过窗格与窗框的热损失；窗洞口热桥造成的热损失；缝隙冷风渗透造成的热损失。

据了解，影响门窗热量损耗大小的因素很多，主要有以下几方面：门窗的传热系数。门窗的传热系数是指在单位时间内通过单位面积的传热量。传热系数越大，则在冬季通过门窗的热量损失就越大。门窗的传热系数又与门窗的材料、类型有关。门窗的气密性。门窗的气密性是指在门窗关闭状态下，阻止空气渗透的能力。门窗气密性等级的高低，对热量的损失影响极大，室外风力变化会对室温产生不利的影响，气密性等级越高，则热量损失就越少，对室温的影响也越小。窗墙比系数与朝向。窗墙比例是指外窗的面积与外墙面积之比。通常门窗的传热热阻比墙体的传热热阻要小得多，因此，建筑的冷、热耗量随窗墙面积比的增加而增加。作为建筑节能的一项措施，要求在满足采光通风的条件下确定适宜的窗墙比。一般而言，不同朝向的太阳辐射强度和日照率不同，窗户所获得的太阳辐射热也不相同。门窗节能途径主要是保温隔热。其措施包括：提高门窗的保温性能；提高门窗的隔热性能，提高门窗的气密性。

选择节能窗型。窗型是影响节能性能的第一要素。推拉窗的节能效果差，而平开窗和固定窗的节能效果优越。推拉窗在窗框下滑轨来回滑动，上部有较大的空间，下部有滑轮间的空隙，窗扇上下形成明显的对流交换，热冷空气的对流形成较大的热损失，此时，不论采用何种隔热型材作窗框都达不到节能效果。平开窗的窗扇和窗框间一般有橡胶密封压条，在窗扇关闭后，密封橡胶压条压得很紧，几乎没有空隙，很难形成对流，热量流失主要是玻璃、窗扇和窗框型材本身的热传导、辐射散热和窗扇与窗框接触位置的空气掺漏，以及窗框与墙体之间的空气渗漏等。固定窗由于窗框嵌在墙体内，玻璃直接安装在窗框上，玻璃和窗框已采用胶条或者密封胶密封，空气很难通过密封胶形成对流，很难造成热损失。在固定窗上，玻璃和窗框热传导为主要热损失的来源，如果在玻璃上采取有效措施，就可以大大提高节能效果。因此，从结构上讲，固定窗是最节能的窗型。

设计合理的窗扇比和朝向。一般来说，窗户的传热系数大于同朝向、同面积的外墙传热系数，因此，采暖耗能热量随着窗墙比例的增加而增加。在采光和通风允许的条件下，控制窗墙比例比设置保温窗帘和窗板更加有效，即窗墙面积比设计越小，热量损耗就越小，节能效果越佳。热量损耗还与外窗的朝向有关，南、北朝向的太阳辐射强度和日照率高，窗户所获得的太阳辐射热多。在《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》中，虽对窗墙面积比和朝向做了有选择性的规定，但还应结合各地的具体情况进行适当调整。有专家提出：考虑到起居室在北向时的采光需要，南、北向的窗墙面积比可取0.3；考虑到目前一些塔式住宅的情况，东、西向的窗墙面积比可取0.35；考虑到南向出现落地窗、凸窗的机会较多，南向的窗墙面积比可取0.45。这样虽然增大了南向外窗的面积，但可充分利用太阳能的辐射热降低采暖能耗，实现既有宽敞明亮的视野又不浪费能源的目的。

使用节能材料。由于新型材料的发展，组成窗的主材（框料、玻璃、密封件、五金附件以及遮阳设施等）技术进步很快，使用节能材料是门窗节能的有效途径。

框料：窗用型材约占外窗洞口面积的15%～30%，是建筑外窗中能量流失的另一个薄弱环节，因此，窗用型材的选用也是至关重要的。目前节能窗的框架类型很多，如断热铝材、断热钢材、塑料型材、玻璃钢材及复合材料（铝塑、铝木等）。其中，断热铝材节能效果比较好，使用比较广，它不仅保留了铝型材的优点，同时也大大降低了铝型材传热系数。断热铝材是在铝合金型材断面中使用热桥（冷桥）技术使型材分为内、外两部。目前有两种工艺：一种是注胶式断热技术（即浇注切桥技术），这种技术既可以生产对称型断热型材，也可以生产非对称型材。由于利用浇注式处理流体填补成型空间原理，其成品精度非常高。另一种是断热条嵌入技术，即采用由聚酞胺66和25%玻璃纤维（PA66GF25）合成断热条，与铝合金型材在外力挤压下嵌合组成断热铝型材。这种型材不仅强度高（接近铝合金），而且它的机械性能好、隔热效果佳。由于隔热条的加入使型材形成多种断面形式，有良好的强度。另外隔热条中的玻璃纤维排列有序，能够长时间承受高拉应力和高剪切应力，隔热条的线形膨胀系数接近铝，有非常好的加工性能；同时内、外型材可以由不同颜色和表面处理方式的型材组成，增强了装饰效果；并且可抗多种酸、碱化学物质的腐蚀。

玻璃：在窗户中，玻璃面积占窗户面积的65%～75%。普通玻璃的热阻值很小，而且对远红外热辐射几乎完全吸收，单层普通玻璃是无法达到保温节能效果的。门窗玻璃种类较多。不同种类的玻璃，其透光率、遮阳系数、传热系数是大不相同的。导热性和遮阳性，有着双重性。对于冬天，我们希望太阳辐射得到热量，使室内温度升高。但夏天又希望减少太阳辐射，避免进入室内。

因此，对于不同地区，应选择相应传热系数和遮阳系数的玻璃。为了降低导热性和提高遮阳性，目前，门窗玻璃常用的处理方法有：

玻璃镀膜。用物理或化学镀膜工艺，改变玻璃表面的热反射特性，将太阳辐射直接反射回去，从而提高玻璃的遮阳隔热性能。镀膜玻璃又分为热反射玻璃（又称阳光控制玻璃）和低辐射玻璃（又称Low-E玻璃），热反射玻璃可通过配置膜层的结构和厚度，在较大范围改变遮阳性能。由于对红外线高反射、不吸热的材料镀膜，Low-E玻璃可反射太阳能波段的热辐射，从而有效地控制了玻璃的遮阳性能，同时也明显降低了玻璃的传热系数。

玻璃着色。在制造过程中加入色剂，着色玻璃的遮阳性和隔热性能优于透明玻璃。通过吸收部分阳光的直接透过，从而减少太阳辐射热进入室内；但由于吸收热量使自身温度升高，增加了温差传热，降低了保温效果。

中空玻璃。中空玻璃是以两片或多片玻璃，采用间隔条来控制中空玻璃的内外两片的间距。双玻璃周边用密封胶翻结密封，使玻璃层间形成干燥气体，具有隔音、隔热、防结露和降低能耗的作用。

密封材料：洞口密封材料的质量，既影响着房屋的保温节能效果，也关系到墙体的防水性能，应正确选用洞口密封材料。目前钢塑门窗框的四边与墙体之间的空隙，通常使用聚氨酯发泡体进行填充。此类材料不仅有填充作用，而且还有很好的密封保温和隔热性能。另外应用较多的密封材料还有硅胶、三元乙丙胶条。其他部分的密封用密封条，密封条分为毛条和胶条。密封胶条用于玻璃和扇及框之间的密封，在塑钢门窗中起着水密、气密及节能的重要作用。密封胶条必须具有足够的拉伸强度、良好的弹性、良好的耐温性和耐老化性，断面结构尺寸要与塑钢门窗型材匹配。质量不好的胶条耐老化性差，经太阳长期暴晒，胶条老化后变硬，失去弹性，容易脱落，不仅密封性差，而且造成玻璃松动产生安全隐患。