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摘要：我国人口众多，房屋建筑规模巨大，高能耗建筑占极大部分，为我国的节能减排带来了很大的困难，对高能耗建筑的节能改造迫在眉睫。本文通过对占建筑能耗比重较大的门窗结构进行分析，介绍了在节能门窗中大量使用的复合材料类型和作用以及原理，认为复合材料在节能门窗中起到了至关重要的作用，并具有广阔前景。
关键词：复合材料；建筑节能；节能门窗；建筑能耗
我国近400亿m2的建筑中99%为高耗能建筑，新建建筑中95%以上仍属于高耗能建筑，单位建筑面积采暖能耗是发达国家新建建筑能耗的3倍以上。建筑节能是我国可持续发展战略的重要组成部分。1995年国家建设部颁布的《建筑节能“九五计划和2010年规划”》规定，第一阶段：新建采暖居住建筑1996年以前，在当地通用设计能耗的基础上普遍降低30%；第二阶段：1996年起在达到第一阶段要求的基础上节能30%；第三阶段：2005年起在达到第二阶段的基础上再节能30%。对采暖地区热环境差或能耗大的既有建筑的节能改造工作，2000年起重点城市成片开始，2005年起各城市普遍开始，2010年各城镇开始成片进行建筑热环境及节能改造。1996年开始执行第二个阶段的采暖居住建筑节能设计标准。
建筑物中的门窗、外墙、屋面和地面为建筑主要能耗的四大部位，而门窗的绝热性最差，就我国的典型围护部件而言，门窗的能耗约为墙体的4倍、屋面的5倍、地面的20多倍，约占围护部件总能耗的40%~50%。因此增强门窗的保温隔热性能，减少门窗能耗，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。另一方面，门窗承担着隔绝和沟通室内外环境的任务，这一任务不仅要求它有良好的隔热性能，同时要具有采光、通风、装饰等多项功能，因此，在技术处理上难度大，涉及问题复杂。
随着现在科学技术的发展，复合材料在应用中的兴起，带给了我们新的思路。复合材料的多种特性，使其应用于建筑节能门窗的改造成为可能：1、材料性能干的可设计性复合材料可以将多种材料功能集于一体，使结构体系同时具有多种特性，如高强、防腐、保温等；2、轻质高强能有效减轻建筑物自重；3、装饰性好复合材料表面光洁，可以配制成各种鲜艳的色彩，也可制成不同的花纹和图案；4、透光性透光复合材料的透光率达到85%以上，且不易破碎；5、隔热性佳隔热性作为节能门窗最主要的参数，树脂基复合材料可以很好的满足要求；6、耐腐蚀性好复合材料有很好的抗微生物作用和耐酸碱腐蚀作用，大大延长了使用寿命。
1建筑门窗结构
建筑门窗一般由门窗框材料、镶嵌材料和密封材料构成。
1.1门窗框
门窗框部分可用不同材料制作，其所占门窗洞面积比例约为15%~30%。
由于框料型材不同，隔热性能有很大区别。表1给出了五种门窗框材料的热导率。
从中可以看出复合材料比传统材料具有更好的热阻率，更适合用于窗框材料。
1.2镶嵌材料
玻璃及其制品是最常用的镶嵌材料，平板玻璃（3~5mm厚）的导热系数为6.0~7.1W/(m2•K)，因此传统的单层玻璃窗几乎没有明显的隔热保温性能，中空玻璃由于在玻璃夹层中有一层静止的空气或其他高热阻气体层，空气的热导率［0.0259W/(m•K)］比玻璃［0.8W/(m•K)］低得多，因而极大提高了热阻。此外我们还可以采用新型功能镀膜玻璃来改变玻璃的一些特性。
1.3密封材料
门窗的框与扇、扇与扇、扇框和镶嵌材料之间都存在缝隙，如不加以密封，在风压、热压作用下空气渗透进室内，将引起额外的能耗。
2复合材料在节能门窗中的应用
2.1新型复合窗框材料
目前实际使用中的复合窗框材料有木铝复合型材，钢塑复合型材，铝塑复合型材，玻璃钢型材等。
木铝复合门窗室外侧采用节能铝合金型材，即将内外铝合金通过隔热条复合在一起，以实现隔热保温节能的目的，这样就满足了建筑节能要求、强度要求、耐候性能要求，室内侧辅以木型材，以方便业主进行室内整体装修设计，创造舒适的人居环境.而且因为木材是热的不良导体，铝合金与木材复合在一起，使整窗的节能性能又有极大的提高。
钢塑复合窗是以钢型材框架为主体，改性聚氯乙烯型材为复合保温层，经实际检测，其保温效果突出，在室外环境-20℃的情况下，窗框和玻璃的内表面温度均在零点温度以上，且未发生结霜现象，调高了居民的舒适度，还改善了居室采光。除此之外，它还兼备了防火防盗性能和防风雨渗透性能。
铝塑复合窗是通过特殊工艺流程将铝合金型材与塑料型材相复合，即外部为铝合金框、内部为塑料型材框复合制作而成。其结构与特性与钢塑复合窗类似，但是从表中可以看出，其比钢塑窗有更好的性能。
玻璃钢门窗是以玻璃纤维无捻粗纱及其制品为增强材料，以不饱和聚酯树脂为基体材料，通过拉挤工艺生产出空腹异型材，然后通过切割等工艺制成门窗框，再配上毛条、橡胶条及五金件制成成品门窗。玻璃纤维无捻粗纱一般选用无碱制品。树脂一般选用间苯类高性能树脂。玻璃钢门窗是继木、钢、铝、塑后又一新型门窗，玻璃钢门窗综合了其他类门窗的防腐、保温、节能性能，更具有自身的独特性能，在阳光直接照射下无膨胀，在寒冷的气候下无收缩，轻质高强无需金属加固，密封性能佳，尺寸稳定性好，耐老化使用寿命长，其综合性能优于其他类门窗。由于它具有优良的特性和美丽的外观，被誉为21世纪建筑门窗的绿色产品。
2.2镶嵌材料的改进
钛金箔膜是一种由钛金属纤维增强特种材料制成的复合材料薄膜。钛金箔膜复合玻璃具有极佳的防射击穿透、防爆、防盗等功能，安全性能好，同时还具有良好的阻燃作用。在过去几年中，国内主要应用于银行、珠宝、展示行业。从建筑节能角度分析，若在普通门窗白片玻璃部位粘贴钛金箔膜则可反射相当数量的太阳热辐射，从而大大降低室内空调制冷、能源消耗，据资料介绍一般可节能0.6左右。因此，钛金箔膜技术同样也适用于高层玻璃幕墙，使幕墙玻璃强度提高、不破碎、不散落，并具有阻断紫外线和防老化等优点
此外还可在玻璃上使用节能隔热环保涂层材料，它是通过液相化学法直接制备多元复合的纳米金属氧化物水性浆料,并复合水性成膜物质,制备出的高可见光透过率,高效阻隔红外光(热)和紫外线辐射的节能隔热环保涂层材料,采用手工或机械涂敷在玻璃表面,常温快速固化成膜,达到透明、隔热节能和屏蔽紫外线的目的。该产品有较好的节能隔热效果,在阻隔红外和紫外光辐射、可见光透过方面具有较好的性能，且施工快捷安全。
2.3密封材料的应用
现在大多数节能门窗的密封条采用EPDM橡胶材质，EPDM是乙烯，丙烯和少量第三单体的共聚物，三元乙丙橡胶国际命名简称为EPDM，EPDM橡胶具有卓越的抗阳光紫外线，耐候性（使用寿命同门窗同步），耐热老化，耐高低温性，耐臭氧性，耐化学介质性，耐水性，良好的电缘性和弹性以及其他物理机械性能。又被誉为无裂纹橡胶，是世界上公认的生产密封产品的最佳材质。
窗体和墙体之间的间隙应采用保温材料填充和用密封材料密封，从而保证窗体和墙体结合形成一个系统，即保证窗体和墙体构件的连续,将空气渗透量降至最小。填充材料最好使用聚氨酯泡沫塑料，其弹性高、强度大，防水性、保温性能突出。
3结论及展望
复合材料在节能门窗中的应用大大的提高了建筑节能的效果，随着科学技术的发展，使用优化的复合工艺成为可能，进一步使人们创造出更加轻质高强，保温隔热，美观大方的新型复合材料，在节能门窗的制造中必将独树一帜，引领新潮流。
参考文献:
［1］李德英.建筑节能技术，机械工业出版社，2006.5
［2］车剑飞，黄洁雯，杨娟.复合材料及其工程应用，机械工业出版社，2006.8
［3］陈国义.中国建筑节能门窗：现状与发展，建设科技，2002.2
［4］崔希骏.节能建筑外窗的配置研究，建筑节能，2007.5
［5］杜宗翰.建筑节能与节能门窗，中国建筑金属结构，2005.5
（作者通讯地址：武警工程学院陕西西安710086）
关键词：复合材料；建筑节能；节能门窗；建筑能耗
我国近400亿m2的建筑中99%为高耗能建筑，新建建筑中95%以上仍属于高耗能建筑，单位建筑面积采暖能耗是发达国家新建建筑能耗的3倍以上。建筑节能是我国可持续发展战略的重要组成部分。1995年国家建设部颁布的《建筑节能“九五计划和2010年规划”》规定，第一阶段：新建采暖居住建筑1996年以前，在当地通用设计能耗的基础上普遍降低30%；第二阶段：1996年起在达到第一阶段要求的基础上节能30%；第三阶段：2005年起在达到第二阶段的基础上再节能30%。对采暖地区热环境差或能耗大的既有建筑的节能改造工作，2000年起重点城市成片开始，2005年起各城市普遍开始，2010年各城镇开始成片进行建筑热环境及节能改造。1996年开始执行第二个阶段的采暖居住建筑节能设计标准。
建筑物中的门窗、外墙、屋面和地面为建筑主要能耗的四大部位，而门窗的绝热性最差，就我国的典型围护部件而言，门窗的能耗约为墙体的4倍、屋面的5倍、地面的20多倍，约占围护部件总能耗的40%~50%。因此增强门窗的保温隔热性能，减少门窗能耗，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。另一方面，门窗承担着隔绝和沟通室内外环境的任务，这一任务不仅要求它有良好的隔热性能，同时要具有采光、通风、装饰等多项功能，因此，在技术处理上难度大，涉及问题复杂。
随着现在科学技术的发展，复合材料在应用中的兴起，带给了我们新的思路。复合材料的多种特性，使其应用于建筑节能门窗的改造成为可能：1、材料性能干的可设计性复合材料可以将多种材料功能集于一体，使结构体系同时具有多种特性，如高强、防腐、保温等；2、轻质高强能有效减轻建筑物自重；3、装饰性好复合材料表面光洁，可以配制成各种鲜艳的色彩，也可制成不同的花纹和图案；4、透光性透光复合材料的透光率达到85%以上，且不易破碎；5、隔热性佳隔热性作为节能门窗最主要的参数，树脂基复合材料可以很好的满足要求；6、耐腐蚀性好复合材料有很好的抗微生物作用和耐酸碱腐蚀作用，大大延长了使用寿命。
1建筑门窗结构
建筑门窗一般由门窗框材料、镶嵌材料和密封材料构成。
1.1门窗框
门窗框部分可用不同材料制作，其所占门窗洞面积比例约为15%~30%。
由于框料型材不同，隔热性能有很大区别。表1给出了五种门窗框材料的热导率。
从中可以看出复合材料比传统材料具有更好的热阻率，更适合用于窗框材料。
1.2镶嵌材料
玻璃及其制品是最常用的镶嵌材料，平板玻璃（3~5mm厚）的导热系数为6.0~7.1W/(m2•K)，因此传统的单层玻璃窗几乎没有明显的隔热保温性能，中空玻璃由于在玻璃夹层中有一层静止的空气或其他高热阻气体层，空气的热导率［0.0259W/(m•K)］比玻璃［0.8W/(m•K)］低得多，因而极大提高了热阻。此外我们还可以采用新型功能镀膜玻璃来改变玻璃的一些特性。
1.3密封材料
门窗的框与扇、扇与扇、扇框和镶嵌材料之间都存在缝隙，如不加以密封，在风压、热压作用下空气渗透进室内，将引起额外的能耗。
2复合材料在节能门窗中的应用
2.1新型复合窗框材料
目前实际使用中的复合窗框材料有木铝复合型材，钢塑复合型材，铝塑复合型材，玻璃钢型材等。
木铝复合门窗室外侧采用节能铝合金型材，即将内外铝合金通过隔热条复合在一起，以实现隔热保温节能的目的，这样就满足了建筑节能要求、强度要求、耐候性能要求，室内侧辅以木型材，以方便业主进行室内整体装修设计，创造舒适的人居环境.而且因为木材是热的不良导体，铝合金与木材复合在一起，使整窗的节能性能又有极大的提高。
钢塑复合窗是以钢型材框架为主体，改性聚氯乙烯型材为复合保温层，经实际检测，其保温效果突出，在室外环境-20℃的情况下，窗框和玻璃的内表面温度均在零点温度以上，且未发生结霜现象，调高了居民的舒适度，还改善了居室采光。除此之外，它还兼备了防火防盗性能和防风雨渗透性能。
铝塑复合窗是通过特殊工艺流程将铝合金型材与塑料型材相复合，即外部为铝合金框、内部为塑料型材框复合制作而成。其结构与特性与钢塑复合窗类似，但是从表中可以看出，其比钢塑窗有更好的性能。
玻璃钢门窗是以玻璃纤维无捻粗纱及其制品为增强材料，以不饱和聚酯树脂为基体材料，通过拉挤工艺生产出空腹异型材，然后通过切割等工艺制成门窗框，再配上毛条、橡胶条及五金件制成成品门窗。玻璃纤维无捻粗纱一般选用无碱制品。树脂一般选用间苯类高性能树脂。玻璃钢门窗是继木、钢、铝、塑后又一新型门窗，玻璃钢门窗综合了其他类门窗的防腐、保温、节能性能，更具有自身的独特性能，在阳光直接照射下无膨胀，在寒冷的气候下无收缩，轻质高强无需金属加固，密封性能佳，尺寸稳定性好，耐老化使用寿命长，其综合性能优于其他类门窗。由于它具有优良的特性和美丽的外观，被誉为21世纪建筑门窗的绿色产品。
2.2镶嵌材料的改进
钛金箔膜是一种由钛金属纤维增强特种材料制成的复合材料薄膜。钛金箔膜复合玻璃具有极佳的防射击穿透、防爆、防盗等功能，安全性能好，同时还具有良好的阻燃作用。在过去几年中，国内主要应用于银行、珠宝、展示行业。从建筑节能角度分析，若在普通门窗白片玻璃部位粘贴钛金箔膜则可反射相当数量的太阳热辐射，从而大大降低室内空调制冷、能源消耗，据资料介绍一般可节能0.6左右。因此，钛金箔膜技术同样也适用于高层玻璃幕墙，使幕墙玻璃强度提高、不破碎、不散落，并具有阻断紫外线和防老化等优点
此外还可在玻璃上使用节能隔热环保涂层材料，它是通过液相化学法直接制备多元复合的纳米金属氧化物水性浆料,并复合水性成膜物质,制备出的高可见光透过率,高效阻隔红外光(热)和紫外线辐射的节能隔热环保涂层材料,采用手工或机械涂敷在玻璃表面,常温快速固化成膜,达到透明、隔热节能和屏蔽紫外线的目的。该产品有较好的节能隔热效果,在阻隔红外和紫外光辐射、可见光透过方面具有较好的性能，且施工快捷安全。
2.3密封材料的应用
现在大多数节能门窗的密封条采用EPDM橡胶材质，EPDM是乙烯，丙烯和少量第三单体的共聚物，三元乙丙橡胶国际命名简称为EPDM，EPDM橡胶具有卓越的抗阳光紫外线，耐候性（使用寿命同门窗同步），耐热老化，耐高低温性，耐臭氧性，耐化学介质性，耐水性，良好的电缘性和弹性以及其他物理机械性能。又被誉为无裂纹橡胶，是世界上公认的生产密封产品的最佳材质。
窗体和墙体之间的间隙应采用保温材料填充和用密封材料密封，从而保证窗体和墙体结合形成一个系统，即保证窗体和墙体构件的连续,将空气渗透量降至最小。填充材料最好使用聚氨酯泡沫塑料，其弹性高、强度大，防水性、保温性能突出。
3结论及展望
复合材料在节能门窗中的应用大大的提高了建筑节能的效果，随着科学技术的发展，使用优化的复合工艺成为可能，进一步使人们创造出更加轻质高强，保温隔热，美观大方的新型复合材料，在节能门窗的制造中必将独树一帜，引领新潮流。
参考文献:
［1］李德英.建筑节能技术，机械工业出版社，2006.5
［2］车剑飞，黄洁雯，杨娟.复合材料及其工程应用，机械工业出版社，2006.8
［3］陈国义.中国建筑节能门窗：现状与发展，建设科技，2002.2
［4］崔希骏.节能建筑外窗的配置研究，建筑节能，2007.5
［5］杜宗翰.建筑节能与节能门窗，中国建筑金属结构，2005.5
（作者通讯地址：武警工程学院陕西西安710086）