论文部分内容阅读
【摘要】节约能源是我国的基本国策，建筑节能则是国家节能工作的重中之重。窗户作为建筑外围护结构的开启部位，不但要满足人们对采光、日照、通风、观赏等基本功能要求，还应有良好的保温、隔热、隔声性能以及有足够的气密性、水密性和抗风压强度，才能为人们提供舒适、健康、宁静的生活环境。因此，开展节能窗技术的研究与开发，早日实现高效节能窗代替普通窗，具有十分重要的意义。本文将围绕建筑外窗节能技术进行分析。
【关键字】建筑外窗节能技术问题分析
中图分类号：TE08文献标识码： A 文章编号：
一、影响外窗节能的因素
（1）窗户朝向
建筑物利用太阳采暖最普遍、最简单的方法，就是让阳光透过窗户直接照射进来，最大程度地获得能量，所以窗户面向太阳的朝向是采热的第一因素。北方的冬季太阳高度角低，可以让阳光从南面的窗户进入室内；朝东向的窗户，可以种植落叶树木，使夏天减少阳光照射而允许冬天得热。夏季北方太阳高度角升得很高，只有很少的阳光从南面射进来，但要防止西晒，可设置遮阳设施或进行绿化来减少太阳辐射。
（2）窗户节能设计
窗户的合理设计也是衡量窗户得热的一个因素。人们普遍认为，窗口面积越大，从太阳辐射获得的能量就越多，其实这种认识是很不全面的。因为住宅窗口面积的确定，应视建筑所处的地理纬度、当地的冬季日照率、房间的采光要求、建筑物之间日照遮挡情况以及窗户各构件节能情况等综合考虑得热与失热来确定。住宅节能设计标准对不同朝向的窗、墙面积比做了严格规定。规定指出北向窗、墙面积比不应超过0 .25；东向和西向窗、墙面积比不应超过0 .30；南向窗、墙面积比不应超过0 .35，设计中应执行标准规定。对于冬季日照率高的地区，若在三层以上的南向居室采用节能窗，其窗面积还可以适当扩大，争取更多的太阳辐射，减少建筑使用能耗。玻璃层数也会影响室内得热，例如在相同面积情况下，使用三层中空玻璃窗较使用单层玻璃窗可以减少20% 的太阳得热；两层中空玻璃大约减少l0%得热另外，玻璃颜色也会影响室内得热。例如，白玻璃传递进入建筑物内的太阳能量多，彩色玻璃和Low - E 玻璃则可减少l / 3 的太阳能。室内的窗帘以及室外的绿化都能影响从太阳得热。窗帘的使用较灵活，目前市场上已推出保温效果好、安装使用方便的半自动或全自动窗帘，它们既克服了夜间耗热量大的缺点，又保留了窗户在白天采光、通风、收集太阳能等优点。室外的树木种植也有一定的选择性，例如在房间的南面，可以选择一些挺拔的落叶树，这样夏天既可以遮阳避暑，到了冬天落叶后又允许太阳光通过。
（3）窗户传热
窗户由玻璃和框扇组成，玻璃面积约占窗面积的70% ~ 85%，是保温隔热节能的关键。目前推广采用中空玻璃，在玻璃间层内充填导热性能低的气体、镀膜（Low - E）涂层等节能改造，大大提高了窗户的保温性能。框扇虽然占整窗面积比值不大，但其导热系数大（如钢或铝合金），容易成为热桥或冷桥，而且首先结露。如采用导热系数低的塑钢、木塑或塑料（PVC）等，则有可能使此类热桥或冷桥不复存在。所以，有专家认为门窗保温性能的好坏应取决于框材和玻璃的综合保温效果，因为在采用同样玻璃时，玻璃的传热系数是相同的，但不同的框材传热系数差异悬殊，这必然会影响到整窗的保温性能。
（4）空气渗透
通过窗框与窗扇接缝处的空气渗透，对于传热的影响很大。空气渗透量与窗户的开启方式、密封条设置、窗框构造、制作和安装质量等因素都有关系。对于开启窗来说，大多数空气渗透是在扇和框之间或两个推拉扇之间发生，可以开启的窗有很多种，其中空气渗透最小的是上悬窗、平开窗和使用压条的推拉窗。固定窗往往具有最低的空气渗透率，但如果是结构装备不良的固定窗，在中空玻璃与窗扇之间也会发生较大的空气渗透。在窗户安装完成前，这些部位应该进行密封和绝热处理。
二、建筑窗户节能技术的应用
下面我们将简单介绍其中三种节能技术。
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备的优质材料。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；缺点是可见光透过率低，室内采光受到一定影响，用于玻璃幕墙，有可能带来光污染。热反射玻璃的节能效率较低，该节能技术可减少原有建筑的空调能耗，但会增加由于室内自然采光减弱的照明能耗。热反射玻璃(红外反射)的一次性投入成本小，且在全生命周期内无运行维护费用，施工工艺较简单，施工速度较快，对既有建筑的改造施工影响小。
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；水或者蒸汽渗入玻璃的中空层会影响建筑的采光，且损毁后不易更换。真空玻璃的密封好坏至关重要，它决定了真空玻璃的使用寿命。中空(真空)玻璃门窗的节能效率较好，对建筑外窗的保温、隔声、隔热、防结露等性能有改善和提高，该技术的一次性投入成本较大，但在全生命周期运行和维护费用较低。
3、Low—E玻璃窗
Low—E玻璃之所以节能，是因为它有如下的特性：一是红外线反射率高，可以直接反射远红外辐射；二是表面辐射率低∽≤015)，吸收外来能量的能力小，从而再辐射出的热能少；三是遮阳系数范围广，可根据需要控制太阳能的透过量，适应不同地区的需要。Low—E玻璃根据生产工艺不同分为在线Low—E玻璃和离线Low—E玻璃。在线Low-E玻璃采用高温热解沉积技术，在浮法玻璃生产过程中，当玻璃处于近700℃的高温时，在表面镀上半导体金属氧化物膜，膜层与玻璃通过化学键结合，成为玻璃表面的一部分；离线Low—E玻璃采用真空磁控溅射工艺，在玻璃表面镀上具有低辐射作用的金属银功能膜。两侧加上多层介质膜作为保护和过渡膜层，膜层与玻璃通过物理键结合。L0w—E玻璃又分为高透性、Low—E玻璃、遮阳型Low—E玻璃和双银Low—E玻璃。其优点是对远红外光具有高反射率的同时又保持良好的透光性，并能减少室内的热量散发，降低外界条件对室内温度的影响。缺点是成本较高。Low—E玻璃门窗的节能效率高，使用该节能技术，使得原有建筑围护结构的保温、隔热、遮阳性能得到明显改善或提高。该技术的一次性投入成本较大，但在全生命周期内的运行和维护费用较低。
三、提高外窗建筑节能效果的技术措施
1、对外窗的节能设计给予高度地重视与关注
由外窗的本身特点可以得知，外窗耗热量要远远大于其他额外维护结构，因此在实际的建筑过程中，它被视为建筑节能的一个关键之处。因此，应该注重对其进行节能设计，具体而言，主要包括如下几点：
（1）合理控制窗墙面积的比例
如果是双层窗，那么应该将其设置为≤0．30；(3)窗口朝北方向：应该将其设置为≤0．20。
（2）提高外窗保温能力，采取措施减少能耗
从设计施工的角度，在窗两边大气压差为l0Pa的条件下，lm／h缝长的空气渗透量规定为：在低层或多层建筑中Q≤4．Om (／m· h)；在中高层建筑中Q≤2．5m (／m·h)。根据实测，目前基本达不到标准。因此，在设计施工中，可利用弹性好的橡胶密封条固定于窗框，控制或减少冷气渗透，提高外窗的节能效果。
2、推广使用节能型窗玻璃
（1）镀膜玻璃
镀膜玻璃是在普通玻璃表面涂镀一层或多层金属、金属氧化物、其他薄膜或者金屬的离子渗入玻璃表面或置换其表面层，使之成为无色或有色的薄膜。其中热反射膜玻璃有较好的光学控制能力，对波长在0．3～0．5 m范围内的太阳光有良好的反射和吸收能力，能够明显减少太阳光的辐射热能向室内的传递，保持室内温度的稳定，从而达到节能的效果。如用德国肖特公司研制的硼硅酸盐浮法玻璃，再配置一片低辐射膜的节能玻璃，具有防火、隔音、降噪和节能的多种功效。
（2）中空玻璃
由两层或多层玻璃间隔成空气间层、气层充入干燥气体或惰性气体，四边用胶接、焊接或熔结工艺加以密封而形成。目前，中空玻璃的空气间层厚度分别为6、9、12、15mm等规格。中空玻璃最大的特点是传热系数小，且具有良好的隔热、保温性能，同时具有防结露、隔音和降噪等功能。可用于各类建筑事务外窗、外门和幕墙。
【参考文献】
[1]焦海娟,张艳,陈玄,蔡晓燕.建筑外窗节能技术分析[J]. 陕西建筑. 2006(11)
[2]卢文英.提高建筑外窗节能效果的对策与措施[J]. 福建建设科技. 2005(03)
[3]郑宝华,戴琦,王璞. 民用建筑外窗的节能技术[J]. 建筑节能. 2009(07)
[4]吕鹏升.张自强提高建筑窗节能的途径[期刊论文]-河南建材2010(4)
【关键字】建筑外窗节能技术问题分析
中图分类号：TE08文献标识码： A 文章编号：
一、影响外窗节能的因素
（1）窗户朝向
建筑物利用太阳采暖最普遍、最简单的方法，就是让阳光透过窗户直接照射进来，最大程度地获得能量，所以窗户面向太阳的朝向是采热的第一因素。北方的冬季太阳高度角低，可以让阳光从南面的窗户进入室内；朝东向的窗户，可以种植落叶树木，使夏天减少阳光照射而允许冬天得热。夏季北方太阳高度角升得很高，只有很少的阳光从南面射进来，但要防止西晒，可设置遮阳设施或进行绿化来减少太阳辐射。
（2）窗户节能设计
窗户的合理设计也是衡量窗户得热的一个因素。人们普遍认为，窗口面积越大，从太阳辐射获得的能量就越多，其实这种认识是很不全面的。因为住宅窗口面积的确定，应视建筑所处的地理纬度、当地的冬季日照率、房间的采光要求、建筑物之间日照遮挡情况以及窗户各构件节能情况等综合考虑得热与失热来确定。住宅节能设计标准对不同朝向的窗、墙面积比做了严格规定。规定指出北向窗、墙面积比不应超过0 .25；东向和西向窗、墙面积比不应超过0 .30；南向窗、墙面积比不应超过0 .35，设计中应执行标准规定。对于冬季日照率高的地区，若在三层以上的南向居室采用节能窗，其窗面积还可以适当扩大，争取更多的太阳辐射，减少建筑使用能耗。玻璃层数也会影响室内得热，例如在相同面积情况下，使用三层中空玻璃窗较使用单层玻璃窗可以减少20% 的太阳得热；两层中空玻璃大约减少l0%得热另外，玻璃颜色也会影响室内得热。例如，白玻璃传递进入建筑物内的太阳能量多，彩色玻璃和Low - E 玻璃则可减少l / 3 的太阳能。室内的窗帘以及室外的绿化都能影响从太阳得热。窗帘的使用较灵活，目前市场上已推出保温效果好、安装使用方便的半自动或全自动窗帘，它们既克服了夜间耗热量大的缺点，又保留了窗户在白天采光、通风、收集太阳能等优点。室外的树木种植也有一定的选择性，例如在房间的南面，可以选择一些挺拔的落叶树，这样夏天既可以遮阳避暑，到了冬天落叶后又允许太阳光通过。
（3）窗户传热
窗户由玻璃和框扇组成，玻璃面积约占窗面积的70% ~ 85%，是保温隔热节能的关键。目前推广采用中空玻璃，在玻璃间层内充填导热性能低的气体、镀膜（Low - E）涂层等节能改造，大大提高了窗户的保温性能。框扇虽然占整窗面积比值不大，但其导热系数大（如钢或铝合金），容易成为热桥或冷桥，而且首先结露。如采用导热系数低的塑钢、木塑或塑料（PVC）等，则有可能使此类热桥或冷桥不复存在。所以，有专家认为门窗保温性能的好坏应取决于框材和玻璃的综合保温效果，因为在采用同样玻璃时，玻璃的传热系数是相同的，但不同的框材传热系数差异悬殊，这必然会影响到整窗的保温性能。
（4）空气渗透
通过窗框与窗扇接缝处的空气渗透，对于传热的影响很大。空气渗透量与窗户的开启方式、密封条设置、窗框构造、制作和安装质量等因素都有关系。对于开启窗来说，大多数空气渗透是在扇和框之间或两个推拉扇之间发生，可以开启的窗有很多种，其中空气渗透最小的是上悬窗、平开窗和使用压条的推拉窗。固定窗往往具有最低的空气渗透率，但如果是结构装备不良的固定窗，在中空玻璃与窗扇之间也会发生较大的空气渗透。在窗户安装完成前，这些部位应该进行密封和绝热处理。
二、建筑窗户节能技术的应用
下面我们将简单介绍其中三种节能技术。
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备的优质材料。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；缺点是可见光透过率低，室内采光受到一定影响，用于玻璃幕墙，有可能带来光污染。热反射玻璃的节能效率较低，该节能技术可减少原有建筑的空调能耗，但会增加由于室内自然采光减弱的照明能耗。热反射玻璃(红外反射)的一次性投入成本小，且在全生命周期内无运行维护费用，施工工艺较简单，施工速度较快，对既有建筑的改造施工影响小。
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；水或者蒸汽渗入玻璃的中空层会影响建筑的采光，且损毁后不易更换。真空玻璃的密封好坏至关重要，它决定了真空玻璃的使用寿命。中空(真空)玻璃门窗的节能效率较好，对建筑外窗的保温、隔声、隔热、防结露等性能有改善和提高，该技术的一次性投入成本较大，但在全生命周期运行和维护费用较低。
3、Low—E玻璃窗
Low—E玻璃之所以节能，是因为它有如下的特性：一是红外线反射率高，可以直接反射远红外辐射；二是表面辐射率低∽≤015)，吸收外来能量的能力小，从而再辐射出的热能少；三是遮阳系数范围广，可根据需要控制太阳能的透过量，适应不同地区的需要。Low—E玻璃根据生产工艺不同分为在线Low—E玻璃和离线Low—E玻璃。在线Low-E玻璃采用高温热解沉积技术，在浮法玻璃生产过程中，当玻璃处于近700℃的高温时，在表面镀上半导体金属氧化物膜，膜层与玻璃通过化学键结合，成为玻璃表面的一部分；离线Low—E玻璃采用真空磁控溅射工艺，在玻璃表面镀上具有低辐射作用的金属银功能膜。两侧加上多层介质膜作为保护和过渡膜层，膜层与玻璃通过物理键结合。L0w—E玻璃又分为高透性、Low—E玻璃、遮阳型Low—E玻璃和双银Low—E玻璃。其优点是对远红外光具有高反射率的同时又保持良好的透光性，并能减少室内的热量散发，降低外界条件对室内温度的影响。缺点是成本较高。Low—E玻璃门窗的节能效率高，使用该节能技术，使得原有建筑围护结构的保温、隔热、遮阳性能得到明显改善或提高。该技术的一次性投入成本较大，但在全生命周期内的运行和维护费用较低。
三、提高外窗建筑节能效果的技术措施
1、对外窗的节能设计给予高度地重视与关注
由外窗的本身特点可以得知，外窗耗热量要远远大于其他额外维护结构，因此在实际的建筑过程中，它被视为建筑节能的一个关键之处。因此，应该注重对其进行节能设计，具体而言，主要包括如下几点：
（1）合理控制窗墙面积的比例
如果是双层窗，那么应该将其设置为≤0．30；(3)窗口朝北方向：应该将其设置为≤0．20。
（2）提高外窗保温能力，采取措施减少能耗
从设计施工的角度，在窗两边大气压差为l0Pa的条件下，lm／h缝长的空气渗透量规定为：在低层或多层建筑中Q≤4．Om (／m· h)；在中高层建筑中Q≤2．5m (／m·h)。根据实测，目前基本达不到标准。因此，在设计施工中，可利用弹性好的橡胶密封条固定于窗框，控制或减少冷气渗透，提高外窗的节能效果。
2、推广使用节能型窗玻璃
（1）镀膜玻璃
镀膜玻璃是在普通玻璃表面涂镀一层或多层金属、金属氧化物、其他薄膜或者金屬的离子渗入玻璃表面或置换其表面层，使之成为无色或有色的薄膜。其中热反射膜玻璃有较好的光学控制能力，对波长在0．3～0．5 m范围内的太阳光有良好的反射和吸收能力，能够明显减少太阳光的辐射热能向室内的传递，保持室内温度的稳定，从而达到节能的效果。如用德国肖特公司研制的硼硅酸盐浮法玻璃，再配置一片低辐射膜的节能玻璃，具有防火、隔音、降噪和节能的多种功效。
（2）中空玻璃
由两层或多层玻璃间隔成空气间层、气层充入干燥气体或惰性气体，四边用胶接、焊接或熔结工艺加以密封而形成。目前，中空玻璃的空气间层厚度分别为6、9、12、15mm等规格。中空玻璃最大的特点是传热系数小，且具有良好的隔热、保温性能，同时具有防结露、隔音和降噪等功能。可用于各类建筑事务外窗、外门和幕墙。
【参考文献】
[1]焦海娟,张艳,陈玄,蔡晓燕.建筑外窗节能技术分析[J]. 陕西建筑. 2006(11)
[2]卢文英.提高建筑外窗节能效果的对策与措施[J]. 福建建设科技. 2005(03)
[3]郑宝华,戴琦,王璞. 民用建筑外窗的节能技术[J]. 建筑节能. 2009(07)
[4]吕鹏升.张自强提高建筑窗节能的途径[期刊论文]-河南建材2010(4)