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【摘 要】 贯彻节能65%是一项建筑节能的综合性工程,其中外窗是建筑节能的重点部位。本文对塑料窗、隔热铝合金窗、铝塑复合窗等节能窗为适应新要求的配置进行简要分析并提出了粗浅的看法和建议。
【关键词】 传热系数;气密性;体型系数;窗墙比;遮阳;通风;示范工程
自哥本哈根会议以后,“低碳”概念被推向了前所未有的高度。立足我们的国情,节能减排应该是我们走向低碳经济的第一步。
根据国家的相关政策,2010年是实现“十一五”节能减排约束性目标的关键一年,到2010年底,城镇建筑达到节能50%的设计标准。未来通过逐步推广绿色建筑和节能建筑,到2020年,使全社会建筑的总能耗能够达到节能65%的总目标。浙江省到2010年底,县级以上城市新建商品住宅和公共建筑实施节能65%;,居住建筑也要贯彻执行节能65%目标。要求建筑节能幅度在1980年基准水平上提高到65%。进一步降低能耗的措施完全由建筑围护系统承担。建筑外窗是建筑围护系统的重点部位,必须做好建筑外窗的节能。
一、建筑外窗的节能要求
1、窗的保温、隔热性能要好,传热系数K值≤2.8W/m2·K;
2、窗的气密性要好;
3、根据建筑物的体型系数和窗墙面积比对建筑外窗的节能要做出合理规定;
在外墙、屋面达到节能率65%的指标下,要求建筑外窗的传热系数K值≤2.8W/m2·K。对于使用(4+12a+4)mm中空玻璃的平开塑料窗,只要型材是三腔室以上,而且气密性要好,此指标是完全可以达到的。对于使用(4+12a+4)mm中空玻璃的隔热铝合金窗,玻纤增强的PA66隔热条宽度一般为14.8mm,由于穿条滚压后与铝型材不接触的隔热条宽度仅8mm左右,隔热性能受到了限制,这种隔热铝合金窗的传热系数均大于2.8W/m2·K,不符合节能65%的要求。必须对隔热铝型材的隔热条加宽进行进一步技术改进或采用保温性能更好的中空玻璃,才能降低整窗的传热系数。
要重视气密性对保温性能的影响。建筑外窗的气密性不好,在冬季采暖和夏用空调时造成的能耗是不能忽视的,否则的话将严重降低外窗的实际保温隔热能力。
由于低层居住建筑、多层或高层居住建筑和别墅等建筑物的体型系数差别巨大,因而造成不同建筑物的能耗差别也很大,必须对不同体型系数的建筑确定其外围护结构相应的节能措施。
由于外墙和屋面的传热系数远小于外窗,建筑外窗的窗墙面积比过大对建筑节能不利。对不同朝向的外窗要规定合理的窗墙比,这就限制了大型落地窗和外瓢窗的设计和应用。
夏季空调致冷能耗逐年攀升,导致很多大城市拉闸限电。由于致冷用电采暖用煤,有资料显示建筑物室内致冷每降低1℃的耗能是采暖升高1℃的6倍。所以夏季必须用节能窗进行隔热。但是夏季仅考虑隔热还不够,还有一个遮阳问题。在山东地区值得注意的是减少夏季西向窗的室内阳光得热。西向窗经受太阳长时间的低角度照射,太阳热量长驱直入,烤热室内物品,使人备受煎熬。所以必须採取遮阳措施,减少西晒的室内阳光得热,达到低能耗和提高舒适性要求。良好的隔热围护和遮阳在夏季可节省70%以上制冷用电。
二、节能建筑外窗的配置
1、塑料窗
现阶段要推广使用(4+12a+4)mm中空玻璃的内平开塑料窗,要求PVC-U型材分类至少要达到国标S-Ⅱ-B类。逐步由三腔室两密封内平开塑料窗向四腔室三密封内平开塑料窗过渡,最终选用S-Ⅱ-A类型材,保证其传热系数K值≤2.8W/m2·K,且气密性q2≤1.5m3/(m2·h)。
窗特点
型材:58平开系列,S-II-A类,设计合理,誉为21世纪初先进水平,倾斜的内槽口设计使排水更加顺畅;
玻璃:(4+12a+4)浮法中空;
性能:抗风压性能6级
气密性5级
水密性5级
传热系数:K=2.55W/m2·K
窗规格:1470*1470
双扇内开,兼有下悬功能
窗特点
型材:65平开系列,S-II-A类,环保无铅四腔三密封设计,保温、隔音、密封性能卓越;
玻璃:(4+12a+4)浮法中空
密封:主型材是特制软硬后共挤胶条
玻璃压条是前共挤胶条,均预留槽口方便更换
传热系数:K=2.51W/m2·K
窗规格:1470*1470
普通中空玻璃塑料推拉窗传热系数稍好的一般在3.0W/m2·K左右,达不到节能65%的要求。要改进普通推拉塑料窗的型材设计和整窗的结构设计,进行工艺技术创新。建议增加型材厚度和腔室数量,框采用三腔室,扇采用二腔室以上,推拉扇要改使用普通毛条为带隔片的硅化毛条,最好采用特殊结构的专用胶条密封。还有一种固定推拉窗也有利于节能并有较好的性价比。
窗特点
型材:90推拉系列,S-II-B類,推拉框三腔室,扇两腔室;
玻璃:(5+12a+5)浮法中空
密封:推拉扇用独特结构的胶条密封,玻璃压条是前共挤胶条,显著提高了保温、密封性能;
传热系数:K=2.30W/m2·K
窗规格:1470*1470
型材:85固定推拉系列,S-I-B类,推拉框三腔室,推拉扇两腔室;
玻璃:(4+12a+4)浮法中空
密封:一侧的固定扇采用胶条密封,另一侧的推拉扇采用带隔片的硅化毛条密封,提高了整窗的保温密封性能。
传热系数:K≤2.80W/m2·K
窗规格:1470*1470
2、隔热铝合金窗
对于现在市场上普遍使用的隔热条宽度为14.8mm的隔热铝合金平开窗,要想达到节能65%的要求,必须使用Low-E中空玻璃或三玻中空。(4+12a+4)mm Low-E中空玻璃的传热系数K值为1.6W/m2·K,能保证整窗的传热系数K值≤2.8W/m2·K。但这种窗子的价格偏高,使用将受到一定的限制。在使用(4+12a+4)mm中空玻璃的前提下,研究开发加宽隔热条或型腔内充填聚氨酯(PU)发泡保温材料等提高保温性能的方法,使隔热铝合金窗满足节能65%的要求。 窗特点:
型材:隔热65内平开系列
隔热条宽度:14.8mm
玻璃:(6+12a+6)Low-E中空
密封:等压胶条使密封性能显著提高
传热系数:K=2.63W/m2·K
窗规格:1470*1470
左扇内开内倒,右扇固定,有固定上亮
窗特点:
型材:隔热68内平开系列
隔热条宽度:23mm
玻璃:(6+12a+4)Low-E中空
密封:等压胶条使密封性能显著提高
传热系数:K<2.80W/m2·K
窗规格:1470*1470
双扇内开,兼内倒
窗特点:
型材:隔热77内平开系列,隔热腔被保温材料分割成多腔室,玻璃压条胶条使最薄弱部位保温性能提高
隔热条宽度:32mm
玻璃:(6+12a+6)Low-E中空
密封:等压胶条使密封性能显著提高
传热系数:K<2.00W/m2·K
窗规格:1470*1470
3、铝塑复合窗
铝塑复合窗几乎包括了铝合金窗和塑料窗的所有优点。
铝塑铝平开窗是铝合金型材在内,外两侧,中间的PVC-U型材必须是二腔室以上,以燕尾槽形式插接嵌合在一起,经开齿滚压紧密复合成一体。成窗时铝-铝是组角工艺,塑-塑是专用粘合剂粘接工艺,组角——粘结同时完成。铝塑之间的开齿滚压紧密复合极大地限制了PVC-U型材的热胀冷缩。专用粘合剂固化后仍保留的强结构性能保证了窗角部位的水密性。这种铝-塑-铝紧密复合设计的型材做成的中空玻璃平开窗完全能达到节能65%的要求。
另一种铝塑复合平开窗是铝-塑型材插合式复合,内侧是二腔室以上的PVC-U型材,制做时窗角是采用焊接工艺。外侧铝合金型材窗角是采用组角工艺。其加工顺序是PVC-U型材焊接后与铝合金型材侧向插拼齿扣组合,最后铝合金型材组角,紧密结合成为一体。必要时铝塑复合部位涂专用粘合剂保证密封。
还有一种铝塑复合窗,其铝合金部分是组角,多腔室的塑料部分是焊角,分别加工成框后,在液压平台上压合在一起。工艺要求两部分框加工尺寸和偏差都要控制的相当严格,以避免压合时塑料部分焊角被撑裂。这种铝塑复合窗的排水系统都在铝合金部分完成。
铝塑复合窗是近年迅速推广应用的新产品,性价比具有明显优势,是一种具有中国特色的节能窗。
4、中空玻璃
凡是节能窗都要使用中空玻璃,这已是业内人士的共识。但要执行节能65%,外窗的传热系数K值≤2.8W/m2·K,对中空玻璃的保温要求将要有明显提高:
(1)中空玻璃间层气体若为干燥空气时,建议使用12mm或更宽间隔层的中空玻璃。6mm间层和9mm间层只能应用在充惰性气体的中空玻璃上。
(2)禁止使用单道密封的中空玻璃。双道密封铝隔框式中空玻璃目前常用的四角插角型铝间隔框将被连续折成型铝间隔框所代替。这样能彻底解决四个拐角可能存在的密封隐患,提高了中空玻璃的使用寿命并为间层充惰性气体创造了条件。
5、不能忽视对节能窗的气密性要求
由于室內外温差,造成冬季室外的冷空气从窗缝隙进入室内,而室内的热空气从窗缝隙流到室外,引起热损失。同理夏季室内致冷,也是从窗缝隙进行冷热流动,消耗电能。节能窗虽减少了热的辐射和传导,但若外窗的气密性差,造成的对流热损失是不能忽视的。
6、建筑遮阳
建筑遮阳技术是建筑节能措施中一种行之有效的手段。采用现代遮阳技术,既能控制眩目的阳光照射,又能引入适当的自然光线采光,还可阻挡太阳辐射的入侵,有效地降低空调电能消耗,达到建筑节能的目的。
主要的建筑遮阳方式有:
(1)卷帘窗:
卷帘窗是由若干帘片穿插扣挂而成,通过装有密封胶条的轨道落锁在窗底边。室外防盗,室内可以轻而易举开启。铝制窗帘片填充聚氨酯发泡保温材料,具有良好的保温性能;PVC-U塑料窗帘片保温隔热性更佳,应用前景广阔。卷帘窗还可以用来遮风挡雨、隔音降噪。卷帘窗要安装在建筑外窗的外侧,卷帘全部放下后,可将阳光全部阻挡在室外。新型卷帘窗被业内人士称为建筑门窗最后一批尚待开发的大市场。
(2)外遮阳
设置在建筑外窗外侧的遮阳方式称为外遮阳。从窗外设置的固定遮阳构件到可调整角度的遮阳篷、遮阳百叶等,从遮挡全部光线到有选择性地遮挡远红外线或紫外线都说明了遮阳技术的发展。窗式遮阳篷能实现整幢楼的外窗覆盖,提升建筑的整体外观的同时,达到节能的目的;曲臂式遮阳篷适宜于阳台和一楼或平房户外;天顶遮阳篷适用于各式玻璃阳光房;遥控电动遮阳软帘,夏季降下可有效阻挡太阳辐射降低空调负荷,冬季收起遮阳软帘又可充分吸收太阳辐射热能,降低供热负荷,从而起到节能降耗的作用,所以,遮阳已成为建筑节能的重要途径。
三、结束语
随着可持续发展战略的实施,建筑节能不断推进,对外窗的节能性能提出越来越高的要求,但随着外窗新材料、新技术的不断推广应用,以及外窗与遮阳设施一体化的不断发展,节能窗的性能将不断提高,为建筑向低碳、健康、舒适的方向发展做出积极地贡献。
参考文献:
(1)李之毅,郑金峰《不能忽视节能、保温窗的气密性能指标要求》
(2)许武毅《建筑玻璃的节能特性及其选择》
(3)小曾《低能耗、并非遥远的风景》
【关键词】 传热系数;气密性;体型系数;窗墙比;遮阳;通风;示范工程
自哥本哈根会议以后,“低碳”概念被推向了前所未有的高度。立足我们的国情,节能减排应该是我们走向低碳经济的第一步。
根据国家的相关政策,2010年是实现“十一五”节能减排约束性目标的关键一年,到2010年底,城镇建筑达到节能50%的设计标准。未来通过逐步推广绿色建筑和节能建筑,到2020年,使全社会建筑的总能耗能够达到节能65%的总目标。浙江省到2010年底,县级以上城市新建商品住宅和公共建筑实施节能65%;,居住建筑也要贯彻执行节能65%目标。要求建筑节能幅度在1980年基准水平上提高到65%。进一步降低能耗的措施完全由建筑围护系统承担。建筑外窗是建筑围护系统的重点部位,必须做好建筑外窗的节能。
一、建筑外窗的节能要求
1、窗的保温、隔热性能要好,传热系数K值≤2.8W/m2·K;
2、窗的气密性要好;
3、根据建筑物的体型系数和窗墙面积比对建筑外窗的节能要做出合理规定;
在外墙、屋面达到节能率65%的指标下,要求建筑外窗的传热系数K值≤2.8W/m2·K。对于使用(4+12a+4)mm中空玻璃的平开塑料窗,只要型材是三腔室以上,而且气密性要好,此指标是完全可以达到的。对于使用(4+12a+4)mm中空玻璃的隔热铝合金窗,玻纤增强的PA66隔热条宽度一般为14.8mm,由于穿条滚压后与铝型材不接触的隔热条宽度仅8mm左右,隔热性能受到了限制,这种隔热铝合金窗的传热系数均大于2.8W/m2·K,不符合节能65%的要求。必须对隔热铝型材的隔热条加宽进行进一步技术改进或采用保温性能更好的中空玻璃,才能降低整窗的传热系数。
要重视气密性对保温性能的影响。建筑外窗的气密性不好,在冬季采暖和夏用空调时造成的能耗是不能忽视的,否则的话将严重降低外窗的实际保温隔热能力。
由于低层居住建筑、多层或高层居住建筑和别墅等建筑物的体型系数差别巨大,因而造成不同建筑物的能耗差别也很大,必须对不同体型系数的建筑确定其外围护结构相应的节能措施。
由于外墙和屋面的传热系数远小于外窗,建筑外窗的窗墙面积比过大对建筑节能不利。对不同朝向的外窗要规定合理的窗墙比,这就限制了大型落地窗和外瓢窗的设计和应用。
夏季空调致冷能耗逐年攀升,导致很多大城市拉闸限电。由于致冷用电采暖用煤,有资料显示建筑物室内致冷每降低1℃的耗能是采暖升高1℃的6倍。所以夏季必须用节能窗进行隔热。但是夏季仅考虑隔热还不够,还有一个遮阳问题。在山东地区值得注意的是减少夏季西向窗的室内阳光得热。西向窗经受太阳长时间的低角度照射,太阳热量长驱直入,烤热室内物品,使人备受煎熬。所以必须採取遮阳措施,减少西晒的室内阳光得热,达到低能耗和提高舒适性要求。良好的隔热围护和遮阳在夏季可节省70%以上制冷用电。
二、节能建筑外窗的配置
1、塑料窗
现阶段要推广使用(4+12a+4)mm中空玻璃的内平开塑料窗,要求PVC-U型材分类至少要达到国标S-Ⅱ-B类。逐步由三腔室两密封内平开塑料窗向四腔室三密封内平开塑料窗过渡,最终选用S-Ⅱ-A类型材,保证其传热系数K值≤2.8W/m2·K,且气密性q2≤1.5m3/(m2·h)。
窗特点
型材:58平开系列,S-II-A类,设计合理,誉为21世纪初先进水平,倾斜的内槽口设计使排水更加顺畅;
玻璃:(4+12a+4)浮法中空;
性能:抗风压性能6级
气密性5级
水密性5级
传热系数:K=2.55W/m2·K
窗规格:1470*1470
双扇内开,兼有下悬功能
窗特点
型材:65平开系列,S-II-A类,环保无铅四腔三密封设计,保温、隔音、密封性能卓越;
玻璃:(4+12a+4)浮法中空
密封:主型材是特制软硬后共挤胶条
玻璃压条是前共挤胶条,均预留槽口方便更换
传热系数:K=2.51W/m2·K
窗规格:1470*1470
普通中空玻璃塑料推拉窗传热系数稍好的一般在3.0W/m2·K左右,达不到节能65%的要求。要改进普通推拉塑料窗的型材设计和整窗的结构设计,进行工艺技术创新。建议增加型材厚度和腔室数量,框采用三腔室,扇采用二腔室以上,推拉扇要改使用普通毛条为带隔片的硅化毛条,最好采用特殊结构的专用胶条密封。还有一种固定推拉窗也有利于节能并有较好的性价比。
窗特点
型材:90推拉系列,S-II-B類,推拉框三腔室,扇两腔室;
玻璃:(5+12a+5)浮法中空
密封:推拉扇用独特结构的胶条密封,玻璃压条是前共挤胶条,显著提高了保温、密封性能;
传热系数:K=2.30W/m2·K
窗规格:1470*1470
型材:85固定推拉系列,S-I-B类,推拉框三腔室,推拉扇两腔室;
玻璃:(4+12a+4)浮法中空
密封:一侧的固定扇采用胶条密封,另一侧的推拉扇采用带隔片的硅化毛条密封,提高了整窗的保温密封性能。
传热系数:K≤2.80W/m2·K
窗规格:1470*1470
2、隔热铝合金窗
对于现在市场上普遍使用的隔热条宽度为14.8mm的隔热铝合金平开窗,要想达到节能65%的要求,必须使用Low-E中空玻璃或三玻中空。(4+12a+4)mm Low-E中空玻璃的传热系数K值为1.6W/m2·K,能保证整窗的传热系数K值≤2.8W/m2·K。但这种窗子的价格偏高,使用将受到一定的限制。在使用(4+12a+4)mm中空玻璃的前提下,研究开发加宽隔热条或型腔内充填聚氨酯(PU)发泡保温材料等提高保温性能的方法,使隔热铝合金窗满足节能65%的要求。 窗特点:
型材:隔热65内平开系列
隔热条宽度:14.8mm
玻璃:(6+12a+6)Low-E中空
密封:等压胶条使密封性能显著提高
传热系数:K=2.63W/m2·K
窗规格:1470*1470
左扇内开内倒,右扇固定,有固定上亮
窗特点:
型材:隔热68内平开系列
隔热条宽度:23mm
玻璃:(6+12a+4)Low-E中空
密封:等压胶条使密封性能显著提高
传热系数:K<2.80W/m2·K
窗规格:1470*1470
双扇内开,兼内倒
窗特点:
型材:隔热77内平开系列,隔热腔被保温材料分割成多腔室,玻璃压条胶条使最薄弱部位保温性能提高
隔热条宽度:32mm
玻璃:(6+12a+6)Low-E中空
密封:等压胶条使密封性能显著提高
传热系数:K<2.00W/m2·K
窗规格:1470*1470
3、铝塑复合窗
铝塑复合窗几乎包括了铝合金窗和塑料窗的所有优点。
铝塑铝平开窗是铝合金型材在内,外两侧,中间的PVC-U型材必须是二腔室以上,以燕尾槽形式插接嵌合在一起,经开齿滚压紧密复合成一体。成窗时铝-铝是组角工艺,塑-塑是专用粘合剂粘接工艺,组角——粘结同时完成。铝塑之间的开齿滚压紧密复合极大地限制了PVC-U型材的热胀冷缩。专用粘合剂固化后仍保留的强结构性能保证了窗角部位的水密性。这种铝-塑-铝紧密复合设计的型材做成的中空玻璃平开窗完全能达到节能65%的要求。
另一种铝塑复合平开窗是铝-塑型材插合式复合,内侧是二腔室以上的PVC-U型材,制做时窗角是采用焊接工艺。外侧铝合金型材窗角是采用组角工艺。其加工顺序是PVC-U型材焊接后与铝合金型材侧向插拼齿扣组合,最后铝合金型材组角,紧密结合成为一体。必要时铝塑复合部位涂专用粘合剂保证密封。
还有一种铝塑复合窗,其铝合金部分是组角,多腔室的塑料部分是焊角,分别加工成框后,在液压平台上压合在一起。工艺要求两部分框加工尺寸和偏差都要控制的相当严格,以避免压合时塑料部分焊角被撑裂。这种铝塑复合窗的排水系统都在铝合金部分完成。
铝塑复合窗是近年迅速推广应用的新产品,性价比具有明显优势,是一种具有中国特色的节能窗。
4、中空玻璃
凡是节能窗都要使用中空玻璃,这已是业内人士的共识。但要执行节能65%,外窗的传热系数K值≤2.8W/m2·K,对中空玻璃的保温要求将要有明显提高:
(1)中空玻璃间层气体若为干燥空气时,建议使用12mm或更宽间隔层的中空玻璃。6mm间层和9mm间层只能应用在充惰性气体的中空玻璃上。
(2)禁止使用单道密封的中空玻璃。双道密封铝隔框式中空玻璃目前常用的四角插角型铝间隔框将被连续折成型铝间隔框所代替。这样能彻底解决四个拐角可能存在的密封隐患,提高了中空玻璃的使用寿命并为间层充惰性气体创造了条件。
5、不能忽视对节能窗的气密性要求
由于室內外温差,造成冬季室外的冷空气从窗缝隙进入室内,而室内的热空气从窗缝隙流到室外,引起热损失。同理夏季室内致冷,也是从窗缝隙进行冷热流动,消耗电能。节能窗虽减少了热的辐射和传导,但若外窗的气密性差,造成的对流热损失是不能忽视的。
6、建筑遮阳
建筑遮阳技术是建筑节能措施中一种行之有效的手段。采用现代遮阳技术,既能控制眩目的阳光照射,又能引入适当的自然光线采光,还可阻挡太阳辐射的入侵,有效地降低空调电能消耗,达到建筑节能的目的。
主要的建筑遮阳方式有:
(1)卷帘窗:
卷帘窗是由若干帘片穿插扣挂而成,通过装有密封胶条的轨道落锁在窗底边。室外防盗,室内可以轻而易举开启。铝制窗帘片填充聚氨酯发泡保温材料,具有良好的保温性能;PVC-U塑料窗帘片保温隔热性更佳,应用前景广阔。卷帘窗还可以用来遮风挡雨、隔音降噪。卷帘窗要安装在建筑外窗的外侧,卷帘全部放下后,可将阳光全部阻挡在室外。新型卷帘窗被业内人士称为建筑门窗最后一批尚待开发的大市场。
(2)外遮阳
设置在建筑外窗外侧的遮阳方式称为外遮阳。从窗外设置的固定遮阳构件到可调整角度的遮阳篷、遮阳百叶等,从遮挡全部光线到有选择性地遮挡远红外线或紫外线都说明了遮阳技术的发展。窗式遮阳篷能实现整幢楼的外窗覆盖,提升建筑的整体外观的同时,达到节能的目的;曲臂式遮阳篷适宜于阳台和一楼或平房户外;天顶遮阳篷适用于各式玻璃阳光房;遥控电动遮阳软帘,夏季降下可有效阻挡太阳辐射降低空调负荷,冬季收起遮阳软帘又可充分吸收太阳辐射热能,降低供热负荷,从而起到节能降耗的作用,所以,遮阳已成为建筑节能的重要途径。
三、结束语
随着可持续发展战略的实施,建筑节能不断推进,对外窗的节能性能提出越来越高的要求,但随着外窗新材料、新技术的不断推广应用,以及外窗与遮阳设施一体化的不断发展,节能窗的性能将不断提高,为建筑向低碳、健康、舒适的方向发展做出积极地贡献。
参考文献:
(1)李之毅,郑金峰《不能忽视节能、保温窗的气密性能指标要求》
(2)许武毅《建筑玻璃的节能特性及其选择》
(3)小曾《低能耗、并非遥远的风景》