所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2012-12-17 09:09 熱度:
摘要:目前我國的建筑節能受到國家與社會的普遍重視。據統計,在建筑能耗中,門窗空氣滲透能源消費約占27%,門窗傳熱損失約占能源消費28%,兩者合計幾乎達建筑能耗的一半以上。影響門窗節能的因素很多,本文主要從門窗節能設計、型材選擇、組件節能方面談幾點看法。
關鍵詞:門窗,節能,節能設計,型材選擇,組件節能
門窗是建筑外圍護結構的重要組成部分,通過優化門窗的配置和合理的組裝、安裝門窗,可以大大減少能量的損失。因此,建筑節能以門窗為起點和突破口,可以取得事半功倍的效果。
一、門窗節能設計
1、門窗開啟方式的選擇
推拉窗在窗框下滑軌來回滑動,上有較大的空間,下有滑輪間的空隙,窗扇上下形成明顯的對流交換,熱冷空氣的對流形成較大的熱損失。相比之下,平開窗、固定窗的密閉性好,節能效果好。建筑入口應設計門斗與門扇,外廊與樓梯間要設窗扇,以減少冷空氣對建筑物的滲透而達到保溫節能。窗戶的開啟形式應設置內開下懸窗,關窗后的氣密、水密、隔音、清潔門窗等效果都很好,而應盡量減少采用推拉窗。
2、控制窗墻面積比
門窗的熱阻較之墻體的熱阻要小得多,其能耗約為墻體的4倍。因此,窗戶面積越大,建筑的能耗就越大。在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下,應盡可能減少窗墻面積比。《民用建筑節能設計標準》規定北向、東西向和南向窗墻面積比分別不應超過20%,30%和35%。一般應把窗墻面積比控制在30%左右為宜。減小門窗面積,也就減小了其周邊縫隙的長度,縫隙越長,對節能越不利。
3、門窗朝向與遮陽
北方地區的門窗應布置在避風和向陽位置,即在北向少布置門窗,且盡量開小窗,能滿足基本的通風與采光即可。在南方,夏季的通風與遮陽設計非常重要,為了使進入室內的熱量很快地散發出去,門窗的布置要面向夏季主導風,并有利于室內形成穿堂風。由于南方的夏季主要是南風和東南風,因此,門窗設計要盡可能地布置在南向、東南向與北向。此外,門窗有遮陽時,可以減少傳至室內的熱量并降低室內的溫度。遮陽構件的設計應結合建筑立面的造型,使遮陽構件同時成為美化建筑立面的裝飾性構件。
二、門窗材料的選擇
1、塑料門窗
塑料門窗作為節能產品已被列為國家鼓勵發展的項目已經廣泛使用。達到節約能源目的是真正體現塑料門窗完整的概念,是塑料門窗實現可持續發展的必然要求。我們所說的塑料門窗不只是因為窗框材為PVC塑料型材就是節能窗,應該是由包括窗框材在內的各種關鍵要素共同構成、共同作用下才成為節能窗,節能應該是材料的傳熱性能、門窗的水密性和氣密性共同作用的結果。
從熱力學中我們知道,熱量的交換分為對流、傳導和輻射。對流是在塑料門窗空隙間熱冷氣流的循環流動,導致熱量交換,產生熱量流失;傳導則通過塑料門窗本身的一個面把熱量傳導至另一個相對的面,由分子運動進行熱量的傳遞;輻射是以紅外線能量直接傳遞的光輻射。塑料型材斷面設計是塑料門窗節能的基本要素之一,也是做好熱量交換工作的重點之一。塑料型材斷面設計需要考慮PVC塑料型材厚度、壁厚、腔室結構與數量等,可以通過計算圍護結構熱阻方法來確定塑料型材厚度、壁厚、腔室結構與數量,以滿足塑料門窗節能的要求。此外,窗墻比對于塑料門窗節能有著重要的作用,從建筑圍護結構各個部分熱損失程度來看,塑料門窗>外墻>屋面。
2、玻璃鋼門窗
(1)線膨脹系數小。玻璃鋼是一種高分子復合材料,在冷熱變化較大的環境下具有尺寸穩定,熱膨脹系數小的特點。因而,玻璃鋼門窗尺寸穩定性好,避免了因溫度變化引起的熱脹冷縮造成的門窗與玻璃和建筑物主體之間產生縫隙,從而避免了熱量在熱變形產生的縫隙中的滲漏,提高了門窗的保溫性能。同時,溫度的變化不會影響門窗的正常開關功能。
(2)密封性能好。由于玻璃鋼門窗產品在組裝過程中,其角部處理采用膠粘加螺接工藝,同時全部縫隙均采用橡膠條和毛條密封,加上玻璃鋼型材本身又是空腹結構,因而其密封性能要明顯優于其他型材的門窗產品。數據表明,玻璃鋼門窗抗風壓性能和空氣滲透性(氣密性)均可達到國標Ⅰ級水平,而雨水滲透性(水密性)可達到國標Ⅱ級水平。可見,玻璃鋼門窗的氣密性與PVC塑鋼門窗相當,比普通鋁合金門窗要強許多;而就抗風壓性能而言,玻璃鋼門窗要好于鋁合金門窗,遠遠優于PVC塑鋼門窗。
(3)保溫隔熱。玻璃鋼型材導熱系數低,用玻璃鋼窗框的熱阻值遠大于其他材料窗框的熱阻值,保溫效果佳。
(4)尺寸穩定、隔音性好。玻璃鋼型材熱變形溫度為200℃,即使長時間處于烈日下也不會變形,其線膨脹系數與建筑物和玻璃相當,在冷熱溫差變化較大環境下,不易與建筑物及玻璃之間產生縫隙,可大大提高玻璃鋼門窗的密封性能。此外,玻璃鋼的樹脂與玻璃纖維復合結構的振動阻尼很高,所以特別適宜于繁華的鬧市區。
(5)耐腐蝕、抗老化。玻璃鋼門窗對無機酸、堿、鹽、大部分有機物、海水及潮濕環境都有較好的抵抗力,對于微生物也有抵抗作用,因此除適用于干燥地區外,同樣適用于多雨、潮濕地區,沿海地區和化工場所。
(6)裝飾性好。玻璃鋼型材安全衛生,無毒無害,達到國家A類裝飾裝修材料標準。與鋁合金型材類似,玻璃鋼型材硬度高,經磨砂拋光后表面光滑細膩易涂裝,可以根據不同客戶的需求、噴涂各種顏色,裝飾效果好,且耐擦洗、不褪色。
三、門窗組件節能
1、鋼、鋁、塑、木以各種復合材料各有各的優點,都可以做出好型材。近年來斷熱橋鋁型材的出現大大提高了鋁窗的熱工性能,再加上鋁合的陽極氧化、電泳噴漆、塑料噴涂、氟炭噴涂等著色技術的發展,鋁合金節能門窗幕墻深受歡迎。
2、玻璃占整個成窗80%左右的面積,玻璃的選用對窗戶的節能影響很大。選用中空玻璃K值可到3以下。LOW-E玻璃在冬季既可阻止室內長波熱射出,在夏季又可防止紅外線射入,如再充入氮氣,K值可在2以下。
3、五金配件的節能效果更為明顯。門窗是靠五金配件來完成開啟、關閉功能的,它是建筑門窗中最易磨損和持續活動的部分,其功能的有效性不僅直接導致安全問題,而且影響建筑門窗的保溫性能以及水密性、氣密性。
4、密封材料:洞口密封材料的質量,既影響著房屋的保溫節能效果,也關系到墻體的防水性能,應正確選用洞口密封材料。目前鋼塑門窗框的密封條、毛條等密封件是窗戶的重要部件,節能效果甚為明顯不可忽視。的密封保溫和隔熱性能。另外應用較多的密封材料還有硅膠、三元乙丙膠條。密封膠條用于玻璃和扇及框之間的密封,起著水密、氣密及節能的重要作用。密封膠條必須具有足夠的拉伸強,良好的彈性,良好的耐溫性和耐老化性,斷面結構尺寸要與塑鋼門窗型材匹配。
5、加工裝配上墻是門窗系統工程中的重要環節,再好的窗戶如果裝配上墻不好,也達不到節能效果。門窗框與門窗洞壁之間的縫隙,必須用發泡聚氨酯等保溫材料填墻嚴實,內外邊沿再用密封膏封閉防裂、防滲。
總之,建筑門窗是關系到人身安全及建筑節能的重要產品,列入了國家工業生產許可證管理范圍。需要注意的是,節能門窗是集窗型、型材、玻璃、五金配件、密封條、制作、安裝為一體的綜合產物。只有做到良好的銜接,才能達到節能的效果;只有通過合理選材,科學設計,精心制作,規范安裝,才能實現其應有的功能和作用。
參考文獻:
[1] 易序彪.既有建筑門窗節能改造效益分析[J].建設科技.2011(8)
[2] 楊忠久.如何處理好建筑門窗節能方面幾個問題的關系[J].門窗.2009(2)
文章標題:淺談建筑門窗節能的有效途徑
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