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在建设建筑节能过程中,我们必须考虑建筑结构的哪一部分对节能环保的影响最大。相比于建筑结构的其他部分,例如墙体、天花板、地面等,门窗由于保温隔热性差,与外界空气交换快,所以是整个建筑结构中损失热量最大的部分。门窗隔离性差,传导热量速度快,能迅速消耗建筑能量,因此是建筑节能的重点部位。如果能够尽可能完善门窗节能环节,将会对整个建筑节能环节做出巨大的贡献。
二、门窗节能的现状
1.国外门窗节能现状
许多西方发达国家自20世纪70年代起就开始提出建筑节能理念,到现在已经取得了显著的成效。尤其是在节能门窗的研究上已经达到了十分先进的程度。国外进行门窗节能的主要方式是通过使用特殊材料制作的节能门窗。比如,20世纪70年代,国外逐渐推广使用中空的双层玻璃,这种玻璃绝热性能相比于普通玻璃明显加倍;在80年代又逐渐普及单框中空玻璃和单玻镀膜玻璃,这种玻璃绝热性能显著增强,但是由于采光性较差,在90年代逐渐被单玻低辐射玻璃取代,这种玻璃的绝热性和采光性得到了进一步的改善,既环保节能又满足人体的舒适度。到了科技发达的现在,欧美发达国家已经研制出了使用了新材料的新型节能门窗,使其性能得到更大的改善。这些使用高新材料的节能门窗虽然成本较高,但是确实在门窗节能方面做出了巨大的贡献。
2.国内门窗节能现状
国内的由于建筑节能理念发展较晚,在门窗节能方面也缺乏成熟的技术指导,现在的许多门窗节能手段都是引进国外的先进经验。国内同样也是通过使用节能门窗来达到节能的目的,其发展经历了单层窗阶段、双层玻璃窗阶段和镀膜玻璃阶段等主要阶段,如今比较好的节能材料都由国外进口,而且由于技术跟不上,在节能的效率方面也与国外差距较大。但是随着国内建筑业越来越重视节能环保,相关政策的完善和监管建筑节能工作的进行,不久国内的门窗节能技术必将取得较大的突破。
三、门窗节能改良
1.现有门窗的设计方式
除了门窗材料的区别这种硬性条件,门窗的安装设计方式也会对门窗节能造成较大的影响。门窗的开启方式不同,所带来的耗能结果也是不同的。目前国内主要的门窗主要开启方式有平开窗、推拉窗、上下悬窗和中旋转窗。平开式是目前国内最主要的门窗设计方式,通风面积大,气密性较好;推拉式安全、简便、成本低,但是通风性不好;上下悬窗同样通风性较差;中旋转窗可以多角度引风,但成本较高。在我国的不同地区,根据环境差异,主要的门窗安装方式也有所区别。选择的门窗安装方式不同,造成的节能效果也就不同。
2.常用门窗的节能改良方法
在发展推广建筑节能过程中,除了使用新型节能窗来进行门窗节能之外,对现有的门窗进行节能改良也是一种有效可行的节能手段。其主要的改造步骤有:更改窗扇、增加窗扇、增加窗层、将活动窗变为固定窗等。其中,更改窗扇主要是将老旧的窗扇换成新型的节能材料制作的窗扇;增加窗扇是增加一层窗扇使其变为双层窗结构;增加窗层是指对于窗框较小的窗户加一层窗层形成双窗结构;将活动窗变为固定窗是指将一面可活动窗改造成固定窗,通过减小空气渗透以达到节能的目的。门窗节能的改良方法应该因地制宜,不能盲目修改。改造时应该结合当地环境和气候条件,根据门窗的已有结构进行科学合理的改良。
3.门窗改良的根本
通过对国内外门窗节能现状分析可以发现,门窗节能的根本还是要找到高新材料制作出节能而又舒适的新型门窗。出台相关管理文件,组织并鼓励更多人加入到门窗节能新材料的研究中。研究新材料需要进行大量的实验,实验过程中需要通过长期的检测收集数据,进行整理和比较,最后选出最适合当地气候特点、最节能的材料。同时,新型材料的选用也要考虑到成本的问题,尽量选用成本较低而节能效果较好的材料。
四、结束语
关键词:节能门窗;设计要点;施工要求;门窗材料
Abstract: building outside door, outside the window easy to cause the heat loss, and the proportion of the total heat loss very. Doors and Windows as an important part of building palisade, could cooperate wall have good insulation effect, reduce the energy loss in the bedroom, building energy conservation and emission reduction has a crucial role. Heat transfer coefficient, air tightness, window wall and the ratio is to influence outside door, outside the window heat loss of the main factors, from the Angle of building energy saving energy doors and Windows for design, construction and quality control, can reduce heat loss, it is an important problem of building energy efficiency.
Keywords: energy saving doors and Windows; Design; Construction requirements; Doors and Windows material
中图分类号:V223+.9文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
前言
门窗节能主要是从开发新品种型材,使用性能良好的密封条等方面来提出门窗的气密性,提高热阻、减少热传递和室内热量损失,达到节能效果的一门技术。
是改善人类居住环境和世界建筑发展的需要,也是今后建筑技术发展产业升级的重点。本文从建筑节能的角度提出了节能门窗设计要点和施工要求。门窗节能在实施过程中各个环节的重要性及可采取的措施。
外窗、外门热量损耗的因素
(一)外窗、外门的传热系数。外窗、外门的传热系数指的是在单位时间内通过单位面积的传热量,传热系数越大,则在冬季通过门窗的热量损失就越大。而门窗的传热系数又与门窗的材料、类型有关。
(二)外窗、外门的气密性。外门窗的气密性是在门窗关闭状态下,阻止空气渗透的能力。室内温度会受室外风力的影响,门窗气密性等级的高低,对热量的损失影响极大,气密性等级越高,则热量损失就越少,对室温的影响也越小。
(三)窗墙比与朝向。对于一般建筑物而言,在围护结构中外门窗的传热系数要比外墙的传热系数大,所以在允许范围内尽量缩小外窗的面积,有利于减少热量的损失。
二、节能门窗材料的选择
节能门窗不能以制作的材料分类,不能以推荐某种材料的节能型门窗排斥甚至贬低其它材料的节能门窗。由于贯彻国家关于发展化学建材的产业政策和建筑节能的技术政策,因此在节能门窗中要贯彻优先推广应用节能型塑料门窗的原则。但是,并不是所有的塑料门窗在任何地区都是节能门窗。例如:单玻塑料推拉窗,其传热系数为4.6—4.68W/m2·K,气密性为1.3m3/m·h。就不能满足北京地区节能建筑设计标准,在这类地区就不能称其为节能门窗。
推广和应用建筑节能门窗就是要选择符合所在地区节能建筑设计标准及其实施细则的节能型门窗。门窗所用的密封材料,应选用性能良好的材料。施工外窗进入施工现场时,应按地区类别对材料性能进行检查:
1.严寒、寒冷地区:气密性、传热系数和中空玻璃露点;
2.夏热冬冷地区:气密性、传热系数玻璃遮阳系数、可见光透射比、中空玻璃露点;3.夏热冬暖地区:气密性、玻璃遮阳系数、可见光透射比、中空玻璃露点。
三、节能门窗设计要点
(一)控制窗墙的面积比
门窗的热阻较之墙体的热阻要小得多,其能耗约为墙体的4倍。因此,窗户面积越大,建筑的能耗就越大。在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,应尽可能减少窗墙面积比。《民用建筑节能设计标准》规定北向、东西向和南向窗墙面积比分别不应超过20%,30%和35%。一般应把窗墙面积比控制在30%左右为宜。减小门窗面积,也就减小了其周边缝隙的长度,缝隙越长,对节能越不利。
(二)选材要因地制宜
在选择各种节能门窗时,应充分考虑所选用门窗材料的特点、性能和适用范围,以及所在地区的具体情况。根据当地的室外平均温度,选择传热系数小的外窗类型,例如选用热导率小的塑钢窗框,以及采用单框中空玻璃窗或单框双玻窗等。对窗框进行断热处理,可选用冷热断桥型窗框,即利用型材特有的材性和多腔断面形式,用高效保温材料镶嵌于金属窗框空腔之间进行隔断,以控制热导率的大小。
(三)设计合理的窗墙面积比及外窗朝向。
近年来住宅建筑外窗的面积越来越大,而窗墙面积比既影响建筑能耗,又影响日照采光和自然通风。在《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ26一1995)中,虽对窗墙面积比和朝向做了有选择性的规定,但还应结合各地的具体情况进行适当调整。
北方地区的门窗应布置在避风和向阳位置,即在北向少布置门窗,能满足基本的通风和采光即可,在南方,应尽可能布置在南向、东南向和北向,西向尽可能少开窗。
节能门窗施工要求
施工部门按图施工
施工方必须按图施工,不能随意更改设计图纸上所采用的材料、构造和施工工艺。这是节能设计得以实现的重要保证。有的施工人员素质不高,降低标准,随意更改图纸,以致使用过程中达不到设计效果。
提高创作和安装水平
安装是窗结构的重要组成部分,窗的安装对窗是否能获得良好的质量,具有决定性的作用。测试性能好的窗,不等于安装上墙后其性能也好。如何将一个公差以毫米计的窗,安装在公差以厘米计的墙洞口上,把窗和墙体部分连成一个系统,使窗和墙体之间天衣无缝并满足一定的功能要求是一个重要问题。节能门窗安装除符合一般门窗安装的技术规定外,还应注意以下几点。
1.门窗的品种、型号、规格、性能、开启方向及门窗的密封处理等必须符合设计要求。门窗安装必须采用预留洞口的方法,严禁边安装边砌口或先安装后砌口。
2.门窗框与墙体连接必须牢固,外门窗四周侧面与墙体之间的缝隙不得采用水泥泥浆嵌填,应采用聚苯板或聚氨酯等高效保温材料嵌填;外门窗框内、外两侧面与墙体面层之间应预留5~8mm深的槽口,用密封材料嵌填,无脱落或缝隙。
3.节能门窗的安装应根据不同的材料情况,采用焊接、膨胀螺栓或射钉等方法固定,但砖墙上严禁用射钉固定。不论采用何种固定方法,门窗安装均必须牢固。增加窗户开启缝隙的搭接量,减小开启缝的宽度。按所用材料、断面形状、装置部位,采用各种密封条进行密封,以提高外窗的气密性水平。门窗上压缝条、密封条的安装应顺直,与门窗结合应牢固严密。
4.当采用塑料门窗时,与塑料型材紧密接触的各种五金件、紧固件、密封条、间隔条、垫块、密封材料和保温材料等,在性能上应与PVC材性相容。塑料门窗对温度比较敏感,故门窗进入现场后应在50摄氏度以下的库房(棚)内存放,并远离热源。要注意塑料门窗及玻璃的安装,应避免在低温下进行施工。
5.玻璃安装牢固,不应有松动现象。夹层玻璃内不得有灰尘和水汽,双玻璃间隔条设置应符合设计要求,单面镀膜玻璃应在最外层,镀膜层在夹层中。门窗关闭时,扇与框间无明显缝隙,密封面上的密封条处于均匀的压缩状态。
五、施工安全与安装后的门窗保护
(一)安装人员进入施工现场必须佩戴安全帽,穿防滑的工作鞋,严禁穿拖鞋或光脚。高空室外安装门窗必须有安全网,护身栏等防护设施,高处作业必须系好安全带。为防止物体坠落伤人,禁止向楼下乱扔杂物,楼下应设警示区,并设专人看守,禁止行人进入施工区域范围。
(二)焊接机械的使用要符合现行行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46中德有关规定,并注意电焊火花的防火安全。
(三)门窗框在洞口墙体安装固定并密封后在72小时内应防止碰撞震动,抹装饰层时要把型材面被埋入的保护膜切掉,以免形成渗水通道。已装好门窗框的洞口不得作为运料通道,严禁在门窗框、扇上安装手脚架、悬挂重物;外脚手架不得顶压在门窗框、扇或窗撑上,严禁蹬踩门窗框、扇或窗撑,交叉作业时严禁磕碰门窗或使门窗移位。
结语
就建筑本身而言,节能的现实捷径是从“门窗”入手。门窗是改善室内热、光环境的重中之重,其性能直接决定着建筑节能的效果。节能型的门窗,不但可以有效密封,防止污染和噪声,更能有效节能30%~40%。增强门窗的保温隔热性能,减少门窗的能耗,是改善建筑热、光环境质量、实现建筑节能目标的重要步骤。
参考文献
[1]付释钊.建筑节能技术.北京:中国建筑工业出版业.2002.
[2]卢文英.提高建筑节能效果的对策与措施.福建建设科技.2005.3.
[3]但功水.建筑外窗部位渗漏原因及防治方法探讨.中国建筑防水材料.2006.6.
关键词:建筑 幕墙 节能
建筑门窗和建筑幕墙及门窗是建筑围护结构的组成部分,是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位,是墙体失热损失的五到六倍。门窗(外窗)和玻璃幕墙的节能在建筑节能中约占40%,因此,研究建筑幕墙和门窗的节能技术具有十分重要的意义,在未来的发展过程中,也有着新型的形式和要求。
1.节能型建筑幕墙及门窗的含义和背景
节能型建筑幕墙及门窗是我国经济发展繁荣和建筑科学进步的产物。目前我国的公共建筑特别是大型商场、高档旅馆酒店、高档办公楼等建筑的全年能耗中,大约50%~60%消耗于空调制冷与采暖系统。而在窄调采暖能耗中,大约20%.50%由护结构传热所消耗。因此,建筑幕墙的节能对建筑节能来讲意义重大。节能型建筑幕墙是指其性能指标,主要是保温隔热性能和气密性两项物理性能。达到或高于现行的建筑节能设计标准要求的建筑幕墙。由于我围幅员广阔,南北方、东西部地理气候环境差异很大,不同的环境条件下对建筑幕墙的节能要求也不尽相同。节能型建筑幕墙的含义中除了性能指标外还有其对应的环境指标。建筑科技的进步也使大规模使用节能型建筑幕墙成为可能。
2.幕墙节能材料选用
2.1.玻璃选用
对于建筑物外窗及玻璃幕墙来说,由于玻璃的面积占据立面的绝大部分,可以参与热交换的面积较大,因此玻璃是窗、幕墙节能的关键。
(1)隔热玻璃。近年来,在中空玻璃技术的基础上,一些新型的隔热玻璃不断出现,主要有:a.惰性气体隔热玻璃。通过在中空玻璃的空腔内无人惰性气体,可以得到更高隔热性能的玻璃。目前国外已经出现了充氯气的4mm-8mm-4mm-8mm-4mm?三层中空玻璃,结合Low-E技术,它的传热系数可以达到0.7W/(m2·K)。b.气凝胶隔热玻璃。气凝胶是一种多孔性的硅酸盐凝胶,95%(体积比)为空气。由于它内部的气泡十分细小(小于20mm),所以具有良好的隔热性能,同时又不会阻挡、折射光线(颗粒远小于可见光波长),具有均匀透光的外观。把这种气凝胶注入中空玻璃的空腔,可以得到传热系数小于0.7W/m2.K的隔热玻璃组件。该种气凝胶物质长时间使用后的沉降现象是目前限制它大范围商业应用的主要因素。
(2)阳光辐射控制玻璃。这类技术通过改变玻璃的光学特性来实现对太阳能辐射的选择性屏蔽从而达到环保节能效果。a.光谱选择透过性玻璃。该种技术实际上是Low-E玻璃、热反射玻璃等技术的延伸。简单的讲,它就是通过在玻璃表面覆盖一层或几层特殊材料涂层,使得玻璃对不同波长的太阳辐射或者热辐射具有不同的透过率。采用该技术可以使得太阳辐射中的可见光成分最大量的通过,同时阻挡具有较高热量的紫外线或者红外线成分,从而最大限度的利用自然光照亮室内,又把辐射的热能阻挡在室外(或者室内),于是从采光和制冷(或者采暖)两方面同时起到了节能效果。也可以使用它相反的特性,阻挡可见光,透过热量,从而适用于高纬度地区以消除进入室内的眩光,同时充分利用太阳辐射热来加热室内空气。b.透过率可调玻璃。该种玻璃随环境改变自身的透过特性,可以实现对太阳辐射能量的有效控制,从而满足节能要求。根据玻璃特性改变的机理不同,这种可调玻璃又可分为热致变色玻璃、光致变色玻璃和电致变色玻璃。热致变色就是玻璃随着温度升高而透过率降低,光致变色就是破璃随光强增大而透过率降低,电致变色则是当有电流通过的时候玻璃透过率降低,以上过程都是可逆的。这其中,光致变色玻璃和电致变色玻璃尤为引起幕墙行业人士的关注,尤其是电致变色玻璃由于可以人为控制其改变的过程和程度,己经在幕墙工程上得到实验性的应用。目前,光致变色玻璃的可见光透过率可以在75%-25%的范围内变化,太阳辐射能透过率的变动范围是53%-23%,而电致变色玻璃可以在5分钟内实现可见光透过率67%-10%,太阳辐射能透过率66%-10%的变化。
2.2. 铝合金型材选用
不同材料的窗框对外窗(含玻璃幕墙、采光顶)的传热系数影响较大,不容忽视,塑料窗框、木窗框等因材料本身的传热系数较小,对外窗的传热系数影响不大,铝合金窗框,钢窗框等材料本身的导热系数很大,形成的热桥对外窗的传热系数影响较大,必须采用断桥处理。
铝合金断桥处理做法有很多种,材料也不同,如聚酷胶(PA)断热条,聚氨酷(PU)等,对保温性能要求高的外窗(含玻璃幕墙、采光顶)应选择断桥效果好的铝型材。
3.建筑幕墙和门窗的节能设计措施
第一,设计窗、幕墙时要充分考虑建筑物的性质、使用功能和建筑所处的气候环境条件, 并且对建筑的窗墙比应有一定的控制,一般窗墙比应控制在0.3 左右。尽量减少普通玻璃的使用面积,特别是东、西墙面使用普通玻璃的面积。因为在东西墙面,透过玻璃幕墙和门窗的全天辐射得热比北面高出近一倍,比南面高出近两倍。
第二,根据建筑日照设计原理,合理设计窗户挑槽或采取遮阳措施,减少玻璃的日照面积,也能降低空调能耗。由于空调负荷大部分都是来自太阳辐射,而玻璃又是太阳辐射得热的主要来源,因而遮阳对玻璃幕墙和外门窗节能是最有效的。普遍使用的门窗遮阳措施是采用外卷帘或内卷帘,对于玻璃幕墙而言,内百叶遮阳也是经常用到的措施之一。
第三,正确选择玻璃配合方案,选用优质节能产品——中空玻璃和低辐射玻璃。对于中空玻璃而言,外片玻璃一般采用吸热玻璃、热反射玻璃、遮阳型低辐射玻璃等,内片采用透明玻璃、低辐射玻璃等。这样,外片玻璃吸收或反射绝大部分的太阳辐射热,而空气层将外片玻璃的热辐射阻挡在外面而不对室内产生二次辐射和传热。
第四,在寒冷地区采用大面积玻璃门窗和幕墙时,应采取保温措施,防止“热桥” 产生。由于门窗和幕墙大多为金属材料,导热系数大,当室内外温差大时,应注意在门窗、幕墙框架型材内加热绝缘材料进行保温,防止结露、挂霜,以减少能耗。
5.结束语
随着社会的进步,科技的发展,各种建筑幕墙及门窗应满足生态环境的要求,而新型的节能建筑幕墙、门窗就变的尤为重要。并且,在节能的同时,我们还应考虑到其发展问题,思考其能否在变化的时代中适应。为了以后的建筑幕墙及门窗能够更加趋于节能和环保,我们还应看到智能化在高技术生态建筑中所发挥的巨大作用,不断的开发与创新的同时,更加全面地考虑自身条件和未来发展。
参考文献:
[1]陈克顺.《门窗、玻璃幕墙技术与建筑节能》,建设科技,2002(6)
关键词:节能墙体材料;节能门窗;施工技术
Abstract: This paper focuses on the application of building energy efficiency, application of new wall materials and energy-saving doors and windows and construction technology are analyzed and explained.
Key words: energy-saving wall materials; energy-saving windows and doors; construction technology
中图分类号:TU201.5
我国大部分地区实行的建筑节能标准是在20世纪80年代建筑标准的基础上节能50%,包括采暖空调和维护结构,少数城市率先实行了节能65%的标准。但由于设计不合理保温隔热材料质量差和施工误差等原因,导致维护机构热工性能差,室内出现结露长霉和室内温度达不到标准要求的现象,建筑能耗仍然较大。
一、新型墙体材料应用及施工技术
1.各种新型墙体砌块材料
新型墙体材料是指近几年生产的代替黏土产品的各种承重和非承重墙体砌块。主要包括蒸压加气混凝土砌块、轻集料混凝土小型空心砌块、混凝土聚苯砌块、填充保温材料的夹心砌块体系等,这类材料具有重量轻、力学性能好、保温隔热性能好等特点【1】,多应用于各种工业和民用建筑的外墙和填充墙。
蒸压加气混凝土砌块主要将70%左右的粉煤灰与定量的水泥、生石灰胶结料、铝粉、。石膏等按配比混合均匀,加入定量水,经搅拌成浆后注入模具发气成型,经静停固化后切割成胚体,再经高压蒸养固化而成制品,是一种新型多孔轻质墙体材料。其特点是热阻大、重量轻、防火、隔热、保温、隔声、面平整、尺寸精确,多应用于框架结构及高层建筑填充墙、隔断墙,节能建筑维护的复合保温层及自保温外墙、屋面保温层等部位。值得注意的是不得用于处于浸水、高温、化学侵蚀和直接接触土壤的部位。
轻集料混凝土小型空心砌块是采用水泥作胶凝材料,骨料以各种陶粒、陶砂和煤矸石等加入部分炉下灰为集料,压制震动成型,具有较大的空心率的砌体材料。其特点是重量轻、施工方便、砌筑效率高、力学性能好、保温隔热。适用于全国不同气候区的非承重墙、框架结构的内隔墙和外填充墙。其热工性能见表1
表1轻集料混凝土小型空心砌块砌体及热工性能
混凝土夹心砌块是在混凝土砌块的空心处放入发泡聚苯乙烯板、发泡聚苯乙烯颗粒或其他保温材料。其主要目的是为了增加热阻。其热工性能见下表2
表2混凝土夹心砌块砌体热工性能
2.各种砌块施工中的问题及控制措施
施工中各种砌块出现的问题的原因一般是由砌筑质量较差造成的,如砌体灰缝不实产生裂缝;砌体与钢筋混凝土墙之间产生裂缝;砌筑砂浆试普通砂浆,在灰缝处形成热桥易结露等问题【2】。这就需要我们加强控制措施,严防不科学的施工操作。
1)砌筑时,要提前将砌块浇水湿润,砌筑时,还应适当湿水,严禁干砌块上墙,避免砂浆水分被砌块过快吸干,降低砂浆的强度。
2)砌筑时一边砌筑一边勾缝补缝,使灰浆饱满,重点做好砌体与钢筋混凝土墙之间的接缝处理,砌块砌完后静置一段时间,待结构变形稳定后再将框架梁低于砌块之间的裂缝填实,对所有的灰缝进行二次勾缝。
3)在砌筑灰浆出凝时喷涂防裂剂,也可在每道抹灰砂浆初凝时喷防裂剂,如YH-2型砂浆防裂剂,可有效防止砂浆裂纹的产生。
4)对有暗箱、线盒、线管和钢筋混凝土墙(或框架梁)的地方,应在抹灰前垫铺密目钢筋网片,防止抹灰空鼓裂缝。抹灰前对基层进行界面处理,提高界面的粘合力,防止空鼓和开裂。
5)轻质砌块的砌筑砂浆,应使用轻质保温砂浆,减少热桥,提高砌体的保温性能。
二、节能型门窗应用技术
门窗耗能为墙体的4倍,屋面的5倍,地面的20倍,约占围护结构的40%-50%。提高窗户的保温性能主要靠增加传热阻、减少空气渗透量、窗型及窗墙比设计,遮阳技术等方面。提高其综合性能(包括它的经济性)的角度选择适宜的节能技术措施。我国根据建筑区域的不同,分为寒冷地区、严寒地区、夏热冬冷地区和夏热冬暖地区,四个区域分别对门窗的传热系数进行了规定,见下表3
表3地域建筑门窗传热系数规定
1.断桥型门窗及施工注意
断桥型门窗一般是在导热系数较大的型材的内腔和外腔之间用导热系数小的塑料或橡胶将其隔开,在内外腔之间形成一个断冷(热)传递的桥。多应用于在我国三北(东北、西北、华北)等冬季高寒地区的新建建筑中得到广泛的运用,大多宾馆和别墅外窗多是断桥窗。施工时要注意
1)型材的断面最好是多腔的,一般应大于3腔,因为热流方向是垂直于腔壁的,对于金属框的寓在保证有足够窀腔的条件r用非金届材料如塑料、橡胶等进行断桥处理,断桥的宽度不宜小于15mm,长度廊与榧相等,在安装五盒件和安装窗时不要破坏断桥结构。
2)在确定窗安装标高时要注意,飘窗与“一”字形宙设计高度不一样,只是在安装上窗楣时取平,窗户的安装标高,每层确定且确保同一层不同类型窗户的窗楣在同一标高。
3)断桥型门窗的组装技术要求特点:断桥型门窗是通过1.4mm或1.4mm以上的壁厚切成45度角,拐角处用3mm以上的专用插件通过门窗组装成套设备。
4)壁厚要求都必须在1.4mm以上,因为壁厚薄关系到组装技术和组成门窗的牢固安全问题。而普通门窗壁厚要求就不太严格,一般根据市场和加工门窗厂利益而定,一般在1.0mm左右。
2.中空玻璃门窗及其施工注意
中空玻璃门窗是以两片或多片玻璃组合而成,玻璃与玻璃之间的空间与外界用密封胶隔绝,里面是空气或其他特殊气体,充入的气体必须是干燥,以防止在空气间层的玻璃表面上结露。在双层玻璃间层充入氩气、氪气或混合气体等惰性气体也可以有效地改善窗户的热工性能【3】。中空玻璃的间隙距离是影响门窗保温性能的重要冈素之一,在玻璃厚度定的情况下,窗的热阻随间隙距离的增加而直线增加,当问隙大于1Omm时,热阻增加很少,因此玻璃之间的间隙距离不宜小于1Omm,对于铝台金窗,玻璃之问的隔热条宽度应大于12mm,玻璃的厚度应大于5mm。
为保证中空窗的热工特性,重要的措施是加强玻璃与窗框连接处(即窗的边缘处)的隔热隔湿处理。在窗框连接处采用了一系列密封措施(例如用硅胶发泡材料与固体吸湿剂),将窗框断面做成迷宫结构,有效地切断冷桥。还采用了导热系数小的金属材料制造窗框,例如不锈钢、玻璃钢和塑料。中空玻璃门窗多与断桥技术结合应用从而达到更好的效果。
中空玻璃门窗在选材时应注意,双层玻璃的密封胶直接决定着产品的功能时效,不能用普通玻璃胶代替,以免在里外温差悬殊的时候,玻璃内尽是水珠雾气,严重地影响了玻璃的透明度,既不能擦又不能清洗。中空玻璃密封用胶应符合行业标准《中空玻璃用弹性密封胶》JC/T486,中空玻璃内部不得有灰尘和水气,窗扇关闭严密无翘曲变形现象,搭接均匀开关灵活,关闭无回弹和阻滞现象。由于中空玻璃在应用于门窗时多做成断桥型,且以中空玻璃断桥铝合金门窗最为经济普遍,因此施工工序以及施工中注意的问题可以参照断桥铝合金门窗的做法。
3.低辐射率玻璃门窗及其施工注意
低辐射率玻璃(Low -E膜玻璃)是在玻璃表面镀一层具有低辐射率的金属(或金属氧化物)膜。低辐射玻璃有较高的可见光透过率和良好的热阻性能,与普通玻璃相比,可以将80%以上的红外热辐射反射回去,同时在可见光波段上保留了高透射率。它还能阻隔紫外线,避免室内物体褪色、老化。但它对可见光(短波辐射)基本没有阻挡作用,因此仍然可以利用昼光照明,减少电气照明负荷。因此,有时又把这种Low-E玻璃窗称为“频谱选择低辐射玻璃窗”。由于此种玻璃造价高,所以通常在双层中空窗中,为了降低造价,可以使用一层低辐射率玻璃,一层透明普通玻璃,该玻璃适用于任何材质的外窗。
Low-E玻璃通过对膜层的适当调整,可制作出分别适用于各种不同气候类型、具有不同颜色或具有不同光学参数的多种类型的Low -E玻璃。适用于冬季时间长、气温低的中、高纬度地区的Low-E玻璃具有较高的阳光透过率;适用于冬季寒冷、夏季炎热的中、高纬度地区的Low-E玻璃具有较多的阳光遮挡效果。因此应根据建筑物所在的地区来合理选购合适的Low-E玻璃。
节能型门窗最好是集断桥、中空和低辐射率玻璃于一体,节能效果最好,各地使用时可参考上述参数。施工工序以及施工中注意的问题可以参照断桥铝合金门窗的做法。
参考文献:
[1] 于景杰,吴俊喜.低碳节能房装配式围护结构技术研究[J].新型建筑材料,2012,39(11):10-13.
关键词:能耗分析节能设计 节能计算
中图分类号: TE08 文献标识码: A 文章编号:
前言
在我国,目前建筑能耗约占全社会总能耗的1/3。建筑在使用中最大的能耗是采暖和制冷,与气候条件相近的发达国家相比,我国建筑每平方米采暖能耗约是发达国家的3倍。
而在建筑能耗中,空调能耗又占有主要比例。建筑能耗与工业能耗、农业能耗及交通运输能耗合称为民生能耗,我国空调能耗占总能耗的22%左右。
门窗是保温节能的薄弱环节,对建筑能耗组成的分析中,人们发现通过外门窗损失的能量是十分严重的,是影响建筑热环境和造成能耗过高的主要原因。建筑门窗的能耗约占空调能耗的50%左右。所以说,研究解决外墙门窗的节能势在必行,也非常有意义。
能量损耗的方式及介质
在进行门窗能耗分析前,我们首先确认我们的研究对象,在本文中所提到的门窗,均指的是外墙门窗,即有一侧暴露于室外空气中的门窗。
我们在物理学中学到热能量的传递有三种方式。即传导、对流、辐射。对门窗而言,能量损失也不外乎这三种方式。
A传导:是指能量通过热的良导体从高的部分向低的部分转移。主要介质是固体,比如金属。
B对流:是指能量通过气体、液体的流动循环,从高的部分向低的部分转移。主要介质是气体、液体,比如空气、水。
C辐射:是指能量以波的形式从高的部分向低的部分直线转移。主要介质是光,比如太阳热辐射。
二、门窗能耗的构造分析
针对门窗而言,能量的损失,可以具体到构造上来,从微观的角度分析。
首先,根据我个人经验,把门窗的构造分为如下四个部分:
A框架部分:主要指形成门窗的型材构件,可比作人体的骨架。
B玻璃部分:占门窗面积的80%左右,可比做人体的肌肉。
C五金部分:实现门窗开启通风的功能,可比作人体的关节。
D配附件部分:实现门窗正常使用的功能,起附助作用,可比作人体的毛发。
正是以上四部分的有机结合,使门窗具有了象人一样的生命,成为一个完整的系统。下面我们从构造方面分别对门窗的能耗进行分析。
框架部分:由于工业化生产的结果,门窗框架大量使用金属材料,所以这部分能量主要以传导的方式损失。这部分的能耗,通过实验研究,约占门窗总能耗的20%左右。
玻璃部分:玻璃约占门窗面积的80%。以前多采用单层玻璃,玻璃两侧空气产生对流,热能又通过单层玻璃,很轻易的辐射到能量低的一侧,所以,单层玻璃能量损耗大,节能效果非常差。当然,能量的损失并不单单是对流、辐射。这两种方式占主导,共占门窗总能耗的74%左右。而且能量也会通过玻璃本身做为介质,以传导的方式产生损失,由于玻璃是热的不良导体,所以我们在研究玻璃时,对其它方式产生的能量损耗忽略不计。
五金及配附件:我们把这两部分合进来说,主要是这两部分占门窗总能耗的5%左右。比例较小。由于开启的存在,不可避免的有搭接部分,必然会产生能量损失。其次,这两部分的能量损失方式复杂,主要是以对流及传导的方式进行损失。
三、门窗节能设计的原则
通过上一部分的分析,我们基本明确了门窗能量损失的方式。接下来,我们从设计角度,考虑如何阻断能量损失的路径,从而达到我们节能的目的。为此,我要特别说明的一点是,我们所说的节能,不光包括阻断室外热能量向室内的传递,即所谓的隔热;同时包括阻断室内热能量向室外的传递,即所谓的保温。在此部分,我们还是以门窗构造的分类来阐述。
框架部分:我们主要从以下两方面考虑阻断传导的产生。A采用或改造型材,对能量的传导进行隔断。主要可以采用木材、冷桥隔热铝合金、塑料等新型节能材料。B构造设计。在不考虑材料因素下,构造设计是节能设计的重点,在此方面,有许多细节方面要注意,可以考虑等温面、多腔室等形式,尽量减少能量损失的通道。在第四部分,笔者还会举一些实例来进行分析。
玻璃部分:这部分占能耗的75%左右,是我们节能设计重点的部分。在门窗节能设计中,我们首先要考虑我们的门窗整窗性能要达到多少,从而考虑采用什么样的玻璃。
根据现有市场,节能玻璃主要有以下几种,A普通中空玻璃,B镀膜中空玻璃,C低辐射LoW—E中空玻璃,D单真空中空玻璃。这些玻璃的K值如下表:(实验参考数据)
其中,以单真空中空节能最为突出,但现阶段造价较高。一般情况下,采用6+12+6LoW—E中空玻璃,采用隔热冷桥铝合金,就完全可以达到现行国家节能要求。整窗K值可达2.3左右。
同时,在玻璃配置已经确定的情况下,我们还可以考虑采用充隋性气体及暧边技术的运用,来达到所要求的节能值。
五金及配附件:这两部分占门窗总能耗的5%左右。比例较小,但也不可小觑。针对此部分,我们在设计时,可以通过采用精度高的配套五金、长拖边胶条、单向导水孔盖等,降低热损失,提高门窗节能性能。
门窗节能设计的个例分析
以下是作者在使用过程中发现的两款设计不合理型材,分析如下:
1、这是一款外平开隔热型材(如下图)。可以看到图中型材为了追求欧标C槽的设计,导致平开框型材的隔热条与平开扇型材的隔热条错位,导致没有形成单一的等温面(隔热条不在同一剖面内);并且,造成安装铰链等五金件后,通过五金件,将隔热条两侧联接起来,形成了热通道,大大降低了本系列型材的节能隔热效果。
这是一款内平开隔热型材(如下图)。型材采用欧标C槽的设计。等压胶条直接搭接在铝合金型材上,导致图示阴影部分铝合金暴露在外侧,外侧高温(或低温)空气与这部分接触,进行热交换,能量又通过此部分传递到室内,导致此结构形式的门窗的K值高,节能性能差。
门窗节能的理论测算
为了方便读者进行简单的节能测算,本文特介绍一种门窗传热系数的简化计算方法。
门窗的传热系数简化计算公式:
K= ( KG×FG + KA×FA ) / (FG+ FA )
式中:
K ______门窗的传热系数,单位为瓦每平方米开W /(m2 K)
KG ______ 玻璃部分传热系数,单位为瓦每平方米开W /(m2 K)
KA ______ 窗框部分传热系数,单位为瓦每平方米开W /(m2 K)
FG ______ 玻璃部分的面积,单位为平方米m2
FA ______ 窗框部分的面积,单位为平方米m2
举例:如一个工程取外形尺寸为1500mm×1500mm的标准窗。选用55系列型材,平开框小面宽28mm;平开梃小面宽28mm;平开扇内侧面宽49mm。
按上述公式,本工程计算数据如下:
KG= 2.70W /(m2 K)(5mm+12A+5mm普通中空白玻,已知)
KA= 3.30W /(m2 K)(隔热铝合金型材,隔热条宽B=14.8mm,已知)
FG= 1.80m2
FA= 0.45m2
则:
K= ( KG×FG + KA×FA ) / (FG+ FA )
=(2.70×1.80+3.30×0.45)/( 1.80+0.45)
=2.82 W /(m2 K)
根据《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》(GB/T8484-2008),本工程窗保温性能为5级!
结束语
建筑外墙门窗的节能,是一个系统的过程,有很多影响因素。制作、安装对门窗的节能影响也是非常重要的,在本文中不再赘述。当然,我们只要通过不懈的努力,认真的研究和交流,严谨的实验,才能更好的提高外墙门窗的节能,为我们的美好生活增添亮丽的色彩。限于本人的知识水平有限,文中难免有疏漏之处,请各位老师斧正。
参考文献
[1] 《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T 8484-2008
[2]建筑节能验收规范求 GB50411-2007
[3]《中空玻璃》GB11944-2002
[4]杨军红 关于隔热型材开发中的几个问题. 建筑门窗幕墙与设备.2012.5
[5]于彦彬铝合金节能门窗配套件的甄选及应用服建筑门窗幕墙与设备.2012.8