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節(jié)能型鋁合金窗設(shè)計(jì)

來(lái)源:秦皇島渤海鋁幕墻裝飾工程有限公司　作者:張華呂鐵軍　日期:2007-2-7 　頁(yè)面功能【字體：大中小】【打印】【投稿】【評(píng)論】【啄木鳥】

　　[摘要]本文簡(jiǎn)述了節(jié)能鋁合金窗設(shè)計(jì)的情況，總結(jié)了設(shè)計(jì)節(jié)能型鋁合金窗時(shí)需考慮的因素。
　　[關(guān)鍵詞]節(jié)能玻璃、真空玻璃、斷熱鋁合金型材

　　隨著我國(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，城鄉(xiāng)房屋建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)2020年全國(guó)房屋建筑面積將接近2000年數(shù)量的2倍，每年建成的房屋面積高達(dá)16億～20億平方米，超過(guò)所有發(fā)達(dá)國(guó)家年建成建筑面積的總和，可見(jiàn)建筑規(guī)模極其巨大。遺憾的是，不僅既有的近400億平方米建筑中的99％為高耗能建筑，新建建筑中95％以上仍屬于高耗能建筑，單位建筑面積采暖能耗為發(fā)達(dá)國(guó)家新建建筑的3倍以上。能源消耗問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重，發(fā)展節(jié)能型建筑勢(shì)在必行。

　　門窗作為建筑最為重要的一部分，其面積占整個(gè)建筑物建筑面積的20%至30%，但能量損失卻占到51%，尤其是公共建筑，其窗墻比高達(dá)70%，更加大了能量的流失。我國(guó)是一個(gè)能耗大國(guó)，能源消耗在世界上排名第二，占全世界總能耗的10%。在各種能耗中，我國(guó)的建筑能耗占27.6%，控制門窗的能耗是建筑節(jié)能的關(guān)鍵，大力提倡節(jié)能型鋁合金門窗已迫在眉睫。

　　如何設(shè)計(jì)節(jié)能鋁合金窗？綜合我司多年鋁合金窗設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，以上海德法學(xué)校工程鋁窗設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)敘述一下設(shè)計(jì)節(jié)能鋁窗需考慮的幾方面因素。上海德法學(xué)校屬于大型公共建筑，按照《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005要求，我司為該工程設(shè)計(jì)節(jié)能窗時(shí)綜合考慮到以下幾個(gè)因素：

　　第一采用節(jié)能玻璃

　　玻璃占整個(gè)成窗80%左右的面積，玻璃的選用對(duì)窗戶的節(jié)能影響很大。多年來(lái)，我國(guó)的建筑始終是在低水平、粗放經(jīng)營(yíng)中運(yùn)轉(zhuǎn)，建筑門窗只保留了最低的使用功能，不需考慮門窗的美觀、方便、節(jié)能、隔聲等其他功能，建筑門窗玻璃大都使用單層玻璃，這種普通的浮法透明玻璃對(duì)太陽(yáng)輻射和遠(yuǎn)紅外線輻射沒(méi)有有效的阻擋作用。在冬季，北方地區(qū)的室內(nèi)外的溫差較大，大量的室內(nèi)熱量通過(guò)玻璃和門窗的縫隙喪失；夏季，太陽(yáng)輻射的熱量透過(guò)玻璃進(jìn)入到室內(nèi)。

　　現(xiàn)代建筑門窗常常為了采光和外觀效果采用大塊玻璃的門窗，因此要想提高窗戶的隔熱保溫性能，就必須考慮選用節(jié)能玻璃。

　　所謂的節(jié)能玻璃，即區(qū)別于傳統(tǒng)的玻璃原片或簡(jiǎn)單的雙層玻璃，具有較高資源利用效率、能有效保證室內(nèi)空氣質(zhì)量、幫助建筑物節(jié)能的玻璃產(chǎn)品。如中空玻璃、LOW-E玻璃、吸熱玻璃、鍍膜玻璃、真空玻璃等等。從某種程度上來(lái)說(shuō)，中空玻璃是最有效的節(jié)能玻璃。中空玻璃通過(guò)增加空氣層厚度及層數(shù)或是填充惰性氣體，在國(guó)外普遍使用氬氣等惰性氣體充入中空玻璃腔體，可使節(jié)能效果提高10%。具體講，節(jié)能玻璃的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下方面。專家測(cè)試表明，普通建筑物中，一半數(shù)量的能耗是從門窗“流”失的，門窗同時(shí)也是室外噪聲傳至室內(nèi)的最主要途經(jīng)。而安裝了節(jié)能型中空玻璃后，一般情況下可以將原來(lái)居室的能耗損失減少一半，可降低噪聲30至40分貝。由于中空玻璃有不產(chǎn)生空氣對(duì)流的中間層，故有顯著的隔聲、隔熱、防結(jié)露、降低冷輻射及增強(qiáng)玻璃的安全性等功能。
對(duì)于高緯度高寒地區(qū)或者夏熱冬冷地區(qū)，僅采用普通中空玻璃其隔熱保溫效果仍不夠理想，宜采用低輻射鍍膜玻璃（LOW-E）。Low-E膜的低輻射是針對(duì)中遠(yuǎn)紅外線(波長(zhǎng)大于5nm)而言的，因此Low-E膜玻璃具有在紅外線等長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)反射率高而在可見(jiàn)光范圍內(nèi)反射率低的特性。

　　真空玻璃是新型玻璃深加工產(chǎn)品，是我國(guó)玻璃工業(yè)中為數(shù)不多的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的前沿產(chǎn)品，它的研發(fā)推廣符合我國(guó)鼓勵(lì)自主創(chuàng)新的政策，也符合國(guó)家大力提倡的節(jié)能政策。真空玻璃從原理上看可比喻為平板形保溫瓶，兩層玻璃的夾層均為氣壓低于10-1pa的真空，使氣體傳熱可忽略不計(jì)；二者內(nèi)壁都鍍有低輻射膜，使輻射傳熱盡可能小。由于間隔是真空，因而隔聲性能好，特別是低頻段隔聲性能優(yōu)于同樣厚度玻璃構(gòu)成的中空玻璃。采用真空玻璃的鋁合金窗隔熱性能更優(yōu)良于采用中空玻璃的鋁合金窗。

　　自然環(huán)境中的熱主要是太陽(yáng)的輻射能，其能量的98％分布在0．3~3μm波長(zhǎng)之間。除了太陽(yáng)直接輻射能量外，還存在的大量的遠(yuǎn)紅外線輻射熱能，其能量分布在3~40μm。在夏季，室外的熱輻射遠(yuǎn)大于市內(nèi)的熱輻射。照射在物體上的太陽(yáng)輻射能，一部分被物體吸收和反射，另一部分直接透過(guò)物體成為透過(guò)的能量。被物體吸收的太陽(yáng)能會(huì)使物體表面的溫度升高，并通過(guò)與周圍環(huán)境的對(duì)流傳導(dǎo)和周圍環(huán)境輻射遠(yuǎn)紅外線而散失能量。因此，被吸收的能量最終仍有50％透過(guò)了物體，以對(duì)流形式傳遞。

　　以下為不同玻璃、不同類型玻璃結(jié)構(gòu)的傳熱性能：

　　1．透明玻璃

　　普通透明玻璃有90％以上的太陽(yáng)輻射能透過(guò)，不僅透過(guò)可見(jiàn)光，也透過(guò)紅外光和部分紫外光。它的輻射熱為E＝0．84，吸收熱輻射的能量很強(qiáng)，吸熱后會(huì)再次向外輻射出這部分熱量，對(duì)流傳導(dǎo)的熱量多，因此隔熱的性能很差。

　　2．普通中空玻璃

　　與普通單片玻璃性比較，透明中空玻璃大大改善的對(duì)流傳導(dǎo)部分的傳熱。通過(guò)降低玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)而使對(duì)流傳導(dǎo)熱減少。中空玻璃的U值與玻璃的材料、厚度、空氣層厚度有關(guān)。增加玻璃的厚度，加大中空層的寬度，中空層中填充氮?dú)猓际强梢越档蚒值,改善對(duì)流傳導(dǎo)，提高保溫性能。

　　3．熱反射(Low—E)中空玻璃

　　熱反射鍍膜中空玻璃不但對(duì)太陽(yáng)直接的輻射熱有所控制，同時(shí)也大大限制了對(duì)流傳導(dǎo)熱，具有阻止熱輻射直接透過(guò)的作用。冬季，可以有效地阻止室內(nèi)暖氣的熱輻射向外泄漏；夏季，可以有效地阻止外面發(fā)出地?zé)彷椛溥M(jìn)入室內(nèi)。

　　各種不同玻璃、不同結(jié)構(gòu)玻璃的節(jié)能效果

　　從以上表格中我們可以看出，使用普通玻璃、普通中空玻璃、低輻射鍍膜玻璃low-E)的節(jié)能效果是截然不同的，效果也是顯著的。

　　第二采用斷熱鋁材

　　斷熱橋鋁型材的出現(xiàn)大大提高了鋁窗的熱工性能，K值可到3以下（不斷熱的鋁型材K值在6以上）。斷熱冷橋技術(shù)是將鋁合金型材分成三部分組成復(fù)合材料，即外部鋁合金框、內(nèi)部鋁合金框、中間部分連接內(nèi)外的隔熱材料，一般這個(gè)中間連接部分叫“斷熱冷橋”�！皵酂崂錁颉备魺嵝阅芰己茫鸬皆诙鞎r(shí)暖流不向外流損失熱量，夏天外部熱量不流向內(nèi)部的屏障作用。因此斷熱鋁型材比普通鋁型材有更低的K值，采用斷熱鋁型材的鋁合金窗隔熱保溫性能比普通窗要優(yōu)良。

　　第三采用雙等壓腔密封技術(shù)。

　　窗扇閉合時(shí)，由于斷熱型材的特殊構(gòu)造，實(shí)際形成了由隔熱條、鋁型材和密封構(gòu)件（膠條）構(gòu)成的內(nèi)外兩個(gè)等壓腔體，因此具有極高的氣密性，保溫隔熱效果更好�！�

　　第四采用性能良好的五金件、密封條、毛條等密封件

　　五金件、密封條、毛條等密封件是窗戶的重要部件，節(jié)能效果甚為明顯，不可忽視。

　　第五采用有效的遮陽(yáng)措施

　　在夏季，陽(yáng)光透過(guò)玻璃射入室內(nèi)，是造成室內(nèi)過(guò)熱的主要原因。特別在南方炎熱地區(qū)，如果人體再受到陽(yáng)光的直接照射，將會(huì)感到炎熱難受。對(duì)于北方寒冷地區(qū)，則不宜采用遮陽(yáng)措施。

　　在鋁合金窗上設(shè)置遮陽(yáng)系統(tǒng)，可以最大限度減少陽(yáng)光的直接照射，從而避免室內(nèi)過(guò)熱，是炎熱地區(qū)建筑防熱的主要措施之一。設(shè)置遮陽(yáng)后，會(huì)有如下作用及效果：

　　1)遮陽(yáng)對(duì)太陽(yáng)輻射的作用。遮陽(yáng)系數(shù)就是透過(guò)有遮陽(yáng)措施的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和沒(méi)有遮陽(yáng)措施的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)輻射熱量的比值。遮陽(yáng)系數(shù)愈小，透過(guò)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)輻射熱量愈小，防熱效果愈好。在廣州地區(qū)進(jìn)行實(shí)測(cè)得到的各主要朝向窗口的遮陽(yáng)系數(shù)分別為：西向17%，南向45%，北向60%。由此可見(jiàn)，遮陽(yáng)對(duì)遮擋太陽(yáng)輻射熱的效果是相當(dāng)大的。

　　2)遮陽(yáng)對(duì)室內(nèi)溫度作用。遮陽(yáng)防止室內(nèi)溫度上升有明顯作用，在廣州某西向房間試驗(yàn)觀測(cè)表明：在閉窗的情況下，有、無(wú)遮陽(yáng)，室溫最大差值達(dá)2℃,平均差值1.4℃。而且有遮陽(yáng)時(shí)，房間溫度波幅值較小，室溫出現(xiàn)最大值的時(shí)間延遲，室內(nèi)溫度場(chǎng)均勻。因此，遮陽(yáng)對(duì)空調(diào)房間可減少冷負(fù)荷，所以對(duì)空調(diào)建筑來(lái)說(shuō)，遮陽(yáng)更是節(jié)約電能的主要措施之一。

　　第六保證加工裝配上墻質(zhì)量

　　再好的窗戶如果裝配上墻不好，也達(dá)不到節(jié)能的效果。窗框與窗洞壁之間的縫隙，必須用發(fā)泡聚氨酯等保溫材料填墻嚴(yán)實(shí)，內(nèi)外邊沿再用密封膏封閉防裂、防滲。

　　綜上所述，節(jié)能窗主要應(yīng)抓好玻璃、型材(框扇)、五金件及密封件、遮陽(yáng)、安裝上墻五個(gè)環(huán)節(jié)。

　　我國(guó)的房地產(chǎn)行業(yè)市場(chǎng)巨大，由于房地產(chǎn)的拉動(dòng)，門窗行業(yè)面臨巨大機(jī)遇，前途光明。研究和推廣節(jié)能型鋁合金窗，將是今后廣大門窗企業(yè)的發(fā)展方向。我們充分相信，隨著國(guó)家“十一·五”計(jì)劃的實(shí)施，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，高檔節(jié)能鋁合金窗將是今后鋁合金窗的主流方向。

　　參考文獻(xiàn)：
　　《鋁合金建筑型材隔熱型材》5237.6-2004
　　《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95
　　《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ134-2001
　　《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005
　　《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DBJ01-602-2004

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