建筑外窗节能技术分析

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  【摘 要】 我国的建筑行业高速发展,达到了新的高峰,但是建筑建设过程中的耗能问题也在逐渐的凸显。笔者在本文中针对建筑的外窗节能问题展开讨论,就其中外窗能耗的产生,外窗设计的节能等问题进行论述。
  【关键词】 建筑外窗;建筑节能;外窗节能设计
  一、前言
  我国一直坚持可持续发展的大原则,在任何领域都是如此。建筑行业中使用大量建材,如果规划设计不合理就会造成大量的浪费,这不利于我国的长远发展。因此,建筑的节能问题备受关注。
  二、外窗发生能耗的主要途径
  窗户由窗框、玻璃、密封件、五金件组成。通常情况下,窗户的能耗主要通过空气渗漏、玻璃辐射热、温差传导传热(玻璃的间隔层材料)和空气对流传递热四种途径实现热量的交换:空气渗透是通过外窗开启部分的密封缝隙处渗透入室内的空气通过对流交换所带来的能量损失;温差传热是由于室内外的温差作用,通过窗框和窗玻璃的热传导所带来的能量损失;辐射热是通过采光玻璃的辐射所带来的能量损失;而对流热则是因为窗内外不同温度气体上下相对运动时的损失热。
  我们在设计外窗的时候不但要考虑门窗获得能量的因素,同时要考虑影响门窗热损失的因素。只有做到建筑内能量充分的利用,热量的获得与外流最大限度的处于对居住环境可利用的平衡状态,才是真正意义上的节能。外窗的位置和方向、外窗产品的设计(外窗孔道的数量)、使用的玻璃的种类、内部和外部阴影的数量,都直接影响着辐射传递、对流传递、传导传递和空气渗漏等等的能量传递方式。我们只要合理配置就能实现对通过外窗进行热量交换的过程控制,才能实现真正的节能。
  三、建筑外窗节能工程检测的基本内容和相关要求
  1、建筑外窗节能工程检测的基本内容
  其一,根据GB 50411—2007相关的规定,建筑外墙进场之前,要依据不同材质和类别,将外墙进行分类,方可进行各个方面的性能检测,复验也是也是依据送样的性能的。在此需要注意的是季节性,对于其后独特的地区给予不同的检测内容和对象,比如东北,华北和西北地区还要复验其建筑外窗的中空玻璃露点、气密性及传热系数等参数;当处于在夏热冬冷地区的环境下,如四川盆地等地区关注的不仅仅是建筑外窗的气密性、传热系数及中空玻璃露点,更要注意其玻璃遮阳系数及可见光透射比;当处于夏热冬暖地区的环境下,如我国的南部地区,首先要检测的是建筑外窗的气密性、中空玻璃露点,在此依然要注意对于玻璃遮阳系数及可见光透射比的检测。
  其二,除此之外,在处于严寒、寒冷、夏热冬冷地区的环境下的时候,还要对于建筑外窗的气密性做现场的实体检验。
  2、建筑外窗节能工程检测的详细要求
  根据相关的标准,其检测取样的方式是由工程建筑方或者监理方负责,一般是现场随机取样,对于相同厂家,相同类别,相同规格的外窗要遵循取样三次以上的标准。得出的检测结果必须要符合设计的相关要求,否则视为检测不合格。
  四、建筑外窗节能的影响因素
  1、外窗朝向对节能的影响
  建筑方位因素是外窗节能设计的首要因素(占13~18%的比重)。大面积的玻璃窗应避免东照西晒,建筑的朝向应朝南北向放置。当建筑无遮挡时,南向的窗在冬天的白天能接受相当大的太阳辐射能,这些太阳热的获得,可以帮助减少冬季的室内加热费用。在夏天,由于太阳的高度角增大,所得的太阳辐射能反而很小,减少了室内的冷负荷,很大程度上减少了空调系统的能耗。所以,建筑设计时,应充分考虑窗户的朝向,从而达到节能的目的。
  2、外窗开启方式对节能的影响
  在建筑中常使用的窗型一般为推拉窗、平开窗和固定窗。
  推拉窗是两个窗扇在窗框上下滑轨中,利用窗扇左右滑动开启和关闭,开窗面积为窗框的一半。不论是铝合金或塑钢材料制成的推拉窗,其节能性能都不理想。推拉窗不论用什么玻璃,什么窗框,其对流损失的热能远远超过窗框和扇框型材的热传导和辐射损失,也远远超过玻璃对室内热量热辐射和热传导损失,所以说,推拉窗的窗型结构决定了它不是真正理想的节能窗。
  平开窗分内外平开窗,是我国传统使用的一种窗型,正规的铝合金平开窗其窗扇和窗扇间、窗扇和窗扇框一般正常的均应用良好的橡胶做密封压条。在窗扇关闭后,密封橡胶压条压得很紧,密封性能很好,很少有空隙,良好的密封条即使有空隙也是微乎其微的,很难形成对流,这种窗型的热量流失主要是玻璃和窗框窗扇型材的热传导和辐射,如果能很好地解决上述玻璃和型材的热传导,平开窗的节能性能会得到有利的保证。
  五、建筑窗户节能技术的应用
  1、热反射玻璃
  热反射玻璃是在普通平板玻璃、浮法玻璃、吸热玻璃等基础上发展起来的新型建筑玻璃,此技术不仅在建筑和装潢等行业应用非常广泛,也是各种交通工具和电器设備的优质材料。采用喷涂、溅射、真空沉积、气相沉积等方法,在平板玻璃表面形成氧化物涂层。这种涂层能将阳光辐射热的30%~60%反射掉。其优点是反射率高、遮蔽系数小、价格便宜。
  2、中空(真空)玻璃窗
  中空玻璃内部的气体是干燥的,使中空玻璃具有隔声、隔热、防结露、降低冷辐射及增强玻璃的安全性等功能。真空玻璃是将2层玻璃之间抽成“真空”状态,基本上真空玻璃的隔热性能比中空玻璃好l倍。其优点是传热系数小,保温节能效果较好,具备较佳的防结露效果、隔声效果、隔热效果和降低冷辐射,还可增强玻璃的安全性。缺点是生产过程比较复杂,特别对真空度要求高,倘若玻璃问真空度不高,或未密封好都会影响其节能效果。
  3、提高窗框隔热性能
  铝合金窗框的冬季传热系数约为PVC塑料窗框的1.5倍,并不等同于铝合金型材与PVC塑料型材材料导热系数之比为1.5。无隔热的铝型材传热系数K为6.0W/(㎡·K)左右,而采用隔热条的铝型材传热系数K值可降到1.8-3.5W/(㎡·K)。铝合金型材对紫外线、可见光、红外线有很好的反射能力,其表面的反射能力与表面状态和颜色有关,对热辐射的反射能力最高可达90%,这对于阻隔太阳辐射热是很有利的。
  铝合金隐框玻璃窗是很好的隔热节能窗。采用这种铝合金隐框玻璃幕墙结构上用的隐框窗,太阳光不能直接照射在铝合金窗框架上,玻璃与铝型材之间起结构性黏结作用的固化后的有机硅酮橡胶,自然成为玻璃与铝合金之间的断热桥,其导热系数低于硬质PVC塑料型材。高强度、高弹性模量、抗臭氧和紫外线、耐热、非燃烧性的硅酮结构胶,是理想的建筑外窗绝热材料。采用单层热反射镀膜玻璃的铝合金隐框玻璃就具有较好的隔热性能,这已经得到证实。国内已有专门的隐框推拉铝合金窗产品推出。
  4、加强外窗的气密性
  外窗存在装配缝隙,就会产生室内外空气交换,从建筑节能的角度讲,在满足室内空气质量的条件下,通过缝隙的空气渗透量过大,就会导致热耗、制冷能耗增加,因此必须控制外窗缝隙的空隙渗透量。
  加强外窗气密性的措施有:一,通过提高窗用型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确度以增加开启缝隙部位的搭接量,减少开启缝的宽度,达到减少空气渗透的目的。二,采用气密条,提高外窗气密水平,各种气密条由于所用材料、断面形状、装置部位等情况不同,密封效果也略有差异。三,应注意各种密封材料和密封方法的互相配合。近年来的许多研究表明,在封闭效果上,密封料要优于密封件。这与密封料和玻璃、窗框等材料之间处于黏合状态有关。但是,玻璃等在干湿温变作用下所发生的变形,会影响到这种静力状态的保持,从而导致密封失效。密封件虽然变形的适应能力较强,且使用方便,但其密封作用却不完全可靠。
  六、结束语
  要想做好建筑外窗的节能工作,可以通过使用高新材料,加强外窗的气密性、提高窗框的隔热性能等多种措施来实现。我们并不能满足于现在的研究现状,在今后的设计和施工过程中,要重视对建筑外窗节能乃至整个建筑节能的研究,减少能源的浪费。
  参考文献:
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