建筑节能与节能门窗

　　建筑节能的目的是为了节省能源，从而促使墙材料革新，达到节省土地、保护生态环境、充分利用工农业废料，开发轻质高强节能建材新产品，实现建筑节能的目的。

　　1居室各建筑部位使用能耗的分析建筑围护结构――墙体、屋面、地面、门窗等，分别处在建筑物的不同部位和方位与大气接触的条件不同，材质结构不同，热工性能各异，所以各部位的耗热量也不同。

　　在华北、西北地区，采用双层钢窗，37cm厚砖墙的多层住宅建筑，围护结构各部位的传热耗热量占全部耗热量的比例：屋面占7%8%，外墙占23%34%，楼梯间占6%11%，地面占2%，外门窗占23%，建筑物空气渗透耗热量占29%.建筑物空气渗透耗热量主要发生在外门窗缝隙处，所以外门窗总的失热量已占建筑物全部热损失的58. 7%.建筑物上处于不同方位的窗和墙，其耗热量也不同，在华北，西北地区采用双层钢窗的情况下，南向窗的单位面积耗热量约为同朝向37cm厚砖墙2倍，东西向窗约为37cm厚砖墙3倍，北向窗约为37cm厚砖墙3.6倍。所以不论朝向如何，门窗的耗热量都是*大的。因每个建筑物的体形系数等固有条件差异，围护结构各部位耗热量占的比例也不同，一般来说，外门窗的耗热量约占建筑物全部热损失的47%62%.所以研究节能型门窗是建筑节能的主要方向。

　　2户热量损失的分析窗户作为建筑围护结构的组成部分，就是要隔离外界气候，保持室内稳定的小气候。所以在窗户内外两侧必然存在两种不同的温度气压，在温差和压差的作用下，通过窗户产生的热量损失，基本上有三个途径。

　　2.1通过门窗扇材料及玻璃的传导热损失任何一种热的导体，两端温度不同，即存在温差时，就要从高温端向低温端导热，导热的快慢与材料本身的导热系数和材料的导热截面积有关。

　　就钢铝窗而言，框扇材料的导热面积虽不大，但其导热系数较大，所以其传导热损失仍占整个窗户热损失的主要部分。前面所说窗户的传导热损失占整个窗户热损失的23%，主要指通过窗户框扇材料的传导热损失。其中当然也含有玻璃的传导热损失，但即使玻璃的传热面积很大，而玻璃的导热系数很小，仅为0.814W/（mK），相当于钢材的1.4%，因此在全部传导损失中玻璃所占的热损失很小。

　　2.2门窗框扇材料与玻璃的辐射热损失当室内外存在温差时，门窗框扇材料及玻璃就会从高温侧吸热，蓄积热量后便向低温侧辐射热量，因为框扇材料与室内外空气接触的面积较小，所以辐射热损失很少，而玻璃的面积较大，所产生的辐射热损失也就很大。为了减少玻璃的辐射热损失，通常以加大玻璃厚度和采用双层及多层玻璃的办法，即可即得明显效果。同样的玻璃面积和厚度，双层玻璃比单层玻璃可减少辐射热损失约50%. 2.3门窗缝隙造成的空气对流热损失前面已经提到，在华北、西北地区采用单层钢窗、37cm厚砖墙的多层住宅建筑，其空气渗透热损失占建筑物全部热损失的29%，损失的途径有门窗框扇搭接缝隙、窗墙缝隙、建筑缝隙及玻璃油灰缝隙等。其中门窗框扇搭接缝隙产生的渗透损失占主要部分。因此把气密性作为门窗性能的主要指标来考核。

　　3窗节能的主要途径门窗失热的主要原因可归纳为三点，即框扇材料的传导热损失，玻璃的辐射热损失和框扇间隙的空气对流热损失。因此必须针对以上三点采取相应措施，争取减少热损失，提高门窗的节能效果。

　　3.1选择导热系数*小的框扇材料，减少传导热损失差；F―传热面积。

　　分析上式，传热量的多少决定于传热面积、室内外温差和传热系数。如果温差相同，就决定于传热面积和传热系数。窗户在保证结构强度和构件刚度的同时，还要保证一定的透光率，所以各种材料制做的窗户，传热面积相差不大，传热量的多少关键是传热系数。

　　门窗材料的导热系数直接影响门窗的传热系数。据有关资料介绍，单层玻璃钢窗的传热系数々=5. 8，而单层玻璃塑料窗的传热系数A=4.2，可减少传热量27.5%.目前常用的钢、铝、塑、木四大类门窗的导热系数见表1.如果做成双层玻璃塑料表1几种材料的导热系数材料名称导热系数/（W.m1.K一0导热系数硬聚氯乙烯松木玻璃钢铝窗，其传热系数值々可达2. 02.2甚至更小，这是塑料窗作为节能门窗的有利条件之一。

　　3.2采用双层或多层玻璃，减少辐射热损失玻璃的热辐射是把玻璃内表面吸收的热量传递到外表面再放热。所以热辐射和热传导是同时进行的，欲减少辐射热量，必须设法增大热阻，所以在科研和生产实际中，采用带有中间空气层的双层玻璃可以增大热阻。只要双层玻璃的中间空气厚度选择合理，双层玻璃比单层玻璃的热阻可增大3倍以上。在国外有的门窗采用三层以下的玻璃，一次性投资虽大，但节能效果十分明显。

　　在室温20°C时，单玻和双玻铝门窗内表面温度变化参见表2.表2单玻和双玻铝门窗内表面温度变化室外温度铝材内表面温度re单玻内表面温度AC双玻内表面温度/flc一5.根据理论计算，玻璃的中间空气层厚度在17 20mm*好，但为了考虑窗的综合效益，尽量不把窗料断面做的过大，通常选用114mm. 3.3提高窗户的气密性，减少对流热损失根据对流换热的基本定律――牛顿公式Qi=a/tF上式说明在同等温差下，换热量决定于换热面积和换热系数。

　　根据流体自由运动状况换热系数准则（格拉晓夫数）寸；At温差；V―运动粘度。

　　所以在同一气候条件下，门窗的换热系数大小只决定于定形尺寸，也就是门窗缝隙尺寸。

　　从门窗缝隙空气渗透量的角度来解释，亦可得到同样结论。

　　根据空气渗透量计算公式h1）；P缝隙宽/mm；L―缝隙深度/mm；缝隙形状系数；AP―室内外压差/Pa说明在同样的的压差下，空气渗透量的大小即失热量的大小，决定于门窗缝隙的宽度、深度和几何形状。空气渗透量随缝隙宽度增大而增加，缝宽超过1mm时，渗透量几乎与缝宽成正比增加；渗透量随缝隙深度增大而减少，当缝深小于1015 mm时，渗透量迅速增加。在相同的缝宽缝深情况下，渗透量的大小就决定于缝隙形状，几何形状越简单，渗透量越大。反之，如果缝隙已经确定，要想减少空气渗透量，就只有设法降低压差，所以在窗框窗扇搭接缝隙处做成一个体积比缝隙本身大的多的空隙。在冬季当冷空气在风压作用下，经窗的外部缝隙进行人空腔时，气流密度突然松驰，改变了气流流向，由紊流状态变为涡流，渗人冷空气的压强和速度在此得到缓解，此空腔变成泄压腔或减压腔。这时泄压腔内与室内的压差大为降低，从而减少渗透到室内的冷空气。泄压腔空间越大或形成串联的多个泄压腔，室内外压差就会越小，窗户的气密性就可得到改善。

　　由于各种窗户型材几何尺寸不同，形成的泄压腔尺寸和形状有很大差别。根据测试统计，无密封条的钢窗气密性一般在5以上；有密封条的钢窗气密性在2.5左右；铝塑窗都没有密封条，气密性均可达1.5以下。单玻钢窗的传热系数在6左右，双玻钢窗的传热系数在3.5左右，而双玻塑料窗的传热系数可达3以下。

　　塑窗在保温节能和抗腐蚀等方面有突出的优越性，但型材本身抗弯矩较低，抗冲击性较低，科研