| 节能外窗材料在浙江住宅建筑的应用研究 |
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来源：建设资讯网
时间：2008/9/23
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浙江省属夏热冬冷地区，建筑采暖和空调的能源消耗占社会总能耗的1／4左右。建筑外窗是建筑围护结构中的重要部件，也是建筑节能的薄弱环节，居住建筑的采暖和空调的能耗有一半经外窗损失。因此，根据本地区的气候特点、居住建筑的功能要求和节能设计标准，搞好节能外窗的应用研究，对于节约能源，保护环境，贯彻执行国家可持续发展战略，具有极其重要的意义。
外窗的能耗包括通过玻璃和窗框的传热、窗缝的空气渗透、太阳辐射得热等三方面。要提高夏热冬冷地区居住建筑外窗的节能性能，就必须综合考虑以下几方面，才能取得事半功倍的节能效果。
1控制窗墙面积比
窗墙面积比是窗户洞口面积与房间立面单元面积(即建筑层高与开间定位线围成的面积)的比值。普通外窗的能耗远远大于外墙，金属单框低辐射中空窗的传热系数为2．7。3．4W／(m2•K)，也比外墙大很多。可见，控制外窗的面积，能有效控制建筑采暖和空调的能耗。单纯从节约能耗来讲，窗墙面积比越小越好，但其值太小，又会影响窗户的正常采光、通风，并存在太阳能的利用问题。在一般情况下，应以满足室内采光要求作为窗墙面积比确定的原则。
2外窗的选择
2．1外窗玻璃的选择
居住建筑外窗中，玻璃面积占‘70％～80％，玻璃的节能效果在外窗节能中占重要地位。透过玻璃的热损失主要是由传导传热和太阳辐射直接透过2部分组成，分别用传热系数K和太阳直接辐射部分的遮阳系数SC来表征。
(1)透明玻璃
以6mm厚单层透明玻璃为例，其遮阳系数SC为0．99，传热系数K为5．58W(m2•K)，都比较高，说明单层透明玻璃对阳光辐射阻挡能力很差，保温性能也比较差。
(2)中空玻璃
透明中空玻璃是以2片或多片玻璃，以有效的支撑均匀隔开，周边粘结密封，使玻璃层间形成干燥气体空间。透明中空玻璃空气层为12mm厚时，其传热系数K值可达到3W／(m2•K)以下，但SC仍在0.87左右，对太阳直接辐射热的传入影响不大，因此它的综合节能作用也有限。
(3)镀膜玻璃
镀膜玻璃应用于住宅外窗，能有效控制远红外线与可见光的数量，减少紫外线的透射。其中主要有热反射镀膜玻璃、低辐射镀膜玻璃(Low—E玻璃)。
将Low—E玻璃和中空玻璃结合，形成Low—E中空玻璃，具有极佳的热学、隔声、防结霜、不结露及密封性能，具备更低的传热系数和更大的遮阳系数选择范围(0.2～0.7)，比普通中空玻璃的节能效果有很大提高。
浙江居住建筑中宜选用中等遮阳系数的Low—E中空玻璃，在减少热损失的同时，让合理数量的太阳辐射热透过，建议遮阳系数SC在0.3—0.6内选择。 2．2窗框(扇)材料的选择
窗框(扇)材料的导热系数直接影响外窗的传热系数。
(1)钢、铝窗
框扇材料的导热面积虽不大，但其导热系数很大，其传导热损失仍占整个窗户热损失的主要部分。其中，单层玻璃铝合金窗的传热系数K为6.2w／(m2•K)，而单层玻璃塑料窗的传热系数K为4.6w／(m2•K)，传热量减少了25.8％0
(2)断热铝合金框
采用非金属材料(如高强度增强尼龙隔热条)，对铝合金型材进行有效隔热。普通中空玻璃铝合金窗的传热系数K为3．9W／(m2•K)，采用断热铝合金窗后其传热系数降为3．4w／(m2•K)。若断热铝合金框与Low—E中空玻璃配合使用，可使铝合金外窗的传热系数降低到2.5W／(m2•K)以下，也由于其结构严密，装饰性好，是非常理想的外窗形式。
(3)PVC塑料框
PVC塑料型材或断热铝合金型材，由于窗框(扇)的断面形式不同，做成的外窗传热系数差别很大，一般PVC塑料框材的传热系数K为1.9W／(m2•K)，在选择节能窗框(扇)材料时也应加以重视。若采用中空玻璃塑料窗，其传热系数K可达2.5～2.8W／(m2•K)，甚至更小，这是塑料窗作为节能外窗的有利条件之一。
2．3适当的外窗结构形式
目前浙江居住建筑中常用的外窗结构形式为推拉窗、平(悬)开窗和固定窗。
(1)推拉窗
推拉窗因制作安装简单，通风效果好，使用可靠，造价经济而得到广泛使用。该窗型主要有框包窗及窗包框2种形式，常见的框包窗即窗扇插入窗框内滑动，采用外、中、内三级阶梯式密封，提高了外窗的气密性。但随着时间推移，滚动滑轮及密封毛条容易磨损和变形，导致窗扇之间及窗扇与窗框之间的间隙增大，气密性降低，能耗就会增加。
由于热、冷气对流的大小与窗扇周边空隙大小成正比，若将推拉窗设计成单滑道形式，即其中的一扇玻璃镶嵌在窗框和中(横)梃上，形成一个固定扇，另一扇在其内侧推拉活动，则可使框扇缝隙总长度缩短40％。这样既提高了外窗的气密性，又可以使高层居住建筑推拉窗的使用安全得到保证。
(2)平(悬)开窗
平(悬)开窗主要有内平开和外平开2种形式，窗框与窗扇之间采用三级阶梯状密封，形成气密和水密2个独立系统。独立的气密系统能有效保证窗的气密性，是目前比较理想的节能窗型。
高层建筑外开窗扇在使用过程中会形成潜在的安全隐患，《全国民用建筑工程设计技术措施》10.4.2条明确规定，高层建筑不应采用外开窗。随着建筑门窗五金配件系统的进一步发展和完善，内平开下悬外窗等更安全、更舒适的新型节能外窗必将得到更广泛的应用。
(3)固定窗
固定窗是将玻璃固定在窗的型材上，而窗型材又直接固定在窗洞口。在正常情况下，固定窗的气密性、保温节能效果最好。
以上是目前常见的3类窗型，在实际应用中往往会顾及立面效果、抗风压(安全)、采光、通风、保温等因素，综合考虑采用何种窗型或几种窗型的组合。当采用大固定小平开的复合窗型时，不但能满足采光、通风等一般要求，并具有良好的保温性能，在造价方面也比较经济，是值得推广的窗型。
2．4外窗密封材料的选择
浙江省《居住建筑节能设计标准》第4.2.2条，关于建筑外窗气密性的等级要求是强制性条文，必须严格执行。
根据流体理论，在同～气候条件下，空气渗透量的大小取决于缝隙的宽度、深度和几何形状，可见密封材料的选择对外窗气密性的影响非常大。 (1)玻璃与窗体
目前，玻璃装配常采用干法和湿法2种镶嵌形式旧。湿法是在玻璃与窗框之间采用高黏度聚氨酯双面胶带和硅酮结构玻璃胶为一体，气密性有保证，对窗的刚性和整体性也有所加强。干法是在玻璃与窗框间采用耐候性好的弹性密封条，效果稍差一些。
(2)窗扇与窗框
推拉窗一般采用毛条来封闭窗扇之间及窗扇与窗框间的间隙，而毛条本身较差的气密性，影响了外窗的节能效果。平(悬)开窗采用胶条密封(如三元乙丙橡胶等)，但存在热胀冷缩的问题。因此，开发效能更佳的密封条以满足更高的气密性要求，将值得认真研究。
(3)窗框与墙体
窗框与墙体之间应采用高效、保温、隔声的弹性材料来填充，一般采用发泡聚氨酯等材料，密封胶采用与基底相容并粘接性能良好的中性耐候密封胶。
(4)玻璃与玻璃
中空玻璃已得到广泛推广，2块玻璃之间如胶结不可靠就会造成充填惰性气体的泄漏和水蒸气的进入，大大影响中空玻璃节能效果，也会引起玻璃结雾，影响立面效果。目前中空玻璃周边用间隔框分开，并用密封胶封闭，常采用胶接或熔接的办法加以封闭密封。
3外窗的制作和安装质量
外窗的制作和安装是确保实现各项质量指标的最后一道环节，对最终的节能效果有着极其重要的影响。
(1)制作外窗的型材和窗型结构在满足抗风压、气密性、水密性等设计前提下，应将节能因素统筹考虑。
(2)外窗的制作和安装质量应满足相关规范要求，特别在外窗的几何尺寸、垂直度等方面。
(3)外窗安装位置宜居中相对靠外侧为好，并做好四周充填和密闭，将窗框与四周洞口及墙面外保温作为一个整体考虑。从目前看，特别要解决好窗框渗水问题，这对整体节能保温的效果影响很大。
(4)窗扇密封材料的选择要恰当，施工要精细，安装后要检查窗扇搭接和配合间隙，解决窗扇制作尺寸偏小和四
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