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談建筑節(jié)能門窗的功能化趨勢

來源:北京金易格幕墻裝飾工程有限公司　作者:班廣生　日期:2007-4-16 　頁面功能【字體：大中小】【打印】【投稿】【評論】

　　我國正處于經(jīng)濟高速發(fā)展時期，建筑市場也處于令人目不暇接的多元化變革時期。作為建筑必不可少的最普遍的構(gòu)件之一，建筑門窗應及時的適應并能夠滿足建筑市場的發(fā)展需要。自2000年施行《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》以來，各種類型的節(jié)能窗得到迅速推廣和普及，得到了社會的廣泛認同。

　　從目前市場上的產(chǎn)品來看

　　3、聲環(huán)境質(zhì)量

    建筑物外界噪聲主要包括交通噪聲、施工噪聲、工業(yè)噪聲、社會噪聲等，其中交通噪聲所占比列最大，近70%。

　　GB標準中的檢測單值用計權(quán)隔聲量，是將已測得的構(gòu)件空氣聲隔聲量頻率特性曲線與規(guī)定的相應參考曲線進行比較而得出的單值評價量，用Rw表示。外窗的隔聲性能則是指經(jīng)空氣傳到窗戶外表面的噪聲經(jīng)窗的反射、吸收和其它能量轉(zhuǎn)化后的減少量，稱有效隔聲量�！睹裼�建筑隔聲設計規(guī)范》中指出：國際上按一般開窗條件時所做的統(tǒng)一規(guī)定：室外環(huán)境噪聲（建筑物窗外1m處的噪聲級）只能高于室內(nèi)容許噪聲標準10 dB dB。國內(nèi)所做的實際測量開窗時噪聲衰減結(jié)果（測量條件為窗面積1㎡，室內(nèi)吸聲量15㎡）表明室內(nèi)標準值低于所在區(qū)域10 dB。由此表明，當室外噪聲在開窗條件下進入室內(nèi)，已經(jīng)有10 dB的絕對噪聲量被建筑物本身吸收了。

　　建筑外窗防噪主要是防止外部環(huán)境噪聲對建筑物內(nèi)人的影響。

　　聲波在外窗中的傳播有兩種途徑：

　�。�1）經(jīng)由空氣直接傳播，即通過窗戶的縫隙和開啟的窗口中傳播。窗戶的縫隙包括：開啟扇與橫豎梃和邊框、玻璃和框之間、窗框與副框或結(jié)構(gòu)洞口之間的縫隙。

　　（2）透過玻璃和窗框的傳播。經(jīng)由空氣傳播的聲音遇到玻璃和窗框時，在聲波的作用下，玻璃和框受到激發(fā)而產(chǎn)生震動，使聲音透過而傳到室內(nèi)。

　　占窗戶面積80%左右的玻璃構(gòu)造是采取隔聲措施的主要對象。玻璃隔聲遵循質(zhì)量定律，即玻璃的單位質(zhì)量越大，隔聲效果越好。一般質(zhì)量或頻率每增加一倍，隔聲量增加6dB。另外當玻璃由于入射聲波引起的自身振動波與后續(xù)入射聲波相偶合時，隔聲量會大幅度下降，稱為偶合效應。在選擇單片玻璃時要考慮質(zhì)量定律和偶合效應對單片玻璃隔聲性的影響。

　　合理配置的中空玻璃和雙層窗有良好的隔熱性能，同時也有較大的隔聲量。中空玻璃和雙層窗中間的空氣間層的“彈性變形”起到減振作用，空氣間層所產(chǎn)生的隔聲量與空氣間層的厚度有關，一般情況空氣間層厚度＞8cm時，隔聲量值趨于穩(wěn)定，這一點在設計雙層窗時尤為重要。控制雙層窗之間窗樘距離＞8cm、同時內(nèi)外層之間窗樘表面做吸聲處理，如多孔和微孔材料。雙層窗的內(nèi)外層開啟扇盡量錯開，即使開啟時也能使聲波衰減。

　　中空玻璃和雙層窗組成一個振動系統(tǒng)，當其固有頻率與入射聲波頻率相同時，發(fā)生共振，隔聲量顯著下降。對人有影響的頻率主要在100～2500Hz之間，因此為保證對100Hz以上的聲波有足夠的隔聲量，中空玻璃或雙層窗的固有頻率應小于100/場2Hz。兩層玻璃不平行，可降低固有頻率，減少共振。

　　中空玻璃和雙層窗的玻璃層數(shù)至少2層以上，每層玻璃不應等厚，相同厚度的玻璃本身的偶合作用，在臨界頻率時將產(chǎn)生隔聲低谷。一般產(chǎn)生10dB左右的隔聲損失。

    隔熱型材，無論是穿條式、注膠式或PU材料發(fā)泡式，都比非隔熱型材和單一材質(zhì)的框扇材料有明顯的隔聲性。其斷面結(jié)構(gòu)形式符合上述質(zhì)量定律、偶合效應和共振作用的原理。

    要提高縫隙處隔聲量，就必須保證各縫隙的密封質(zhì)量，首先采用溫度變形少、彈性和防老化性能好的密封條材料，如目前市場上有的三元乙丙和硅橡膠條密封材料；其次減少窗扇處的縫隙長度，由于窗扇處的縫隙和密封結(jié)構(gòu)不同于其它固定部分縫隙的結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生氣密性漏聲，所以窗扇面積不易過大，在滿足通風換氣和消防的的條件下，過大面積的窗扇并不利于保溫隔熱和隔聲；另外應增加各種縫隙處的密封道數(shù)，如2～3道密封結(jié)構(gòu)。

　　對窗戶本身的隔聲設計是一項細致周密的工作，這項工作的意義在于如果前期忽略了窗戶的隔聲設計，建筑在使用后再在其它方面采用隔聲手段或其它噪聲衰減措施來補救，代價往往是昂貴的。

　　4、光環(huán)境質(zhì)量

　　室內(nèi)照明采用天然光線能形成比人工照明更健康的工作和生活環(huán)境，有資料表明：75%的辦公室及工廠人員認為天然采光比人工光源的照明質(zhì)量高；90%以上的人員愿意在有窗戶和與自然有交流的室內(nèi)工作和生活；可使工作效率提高15%。

　　另一方面能夠節(jié)省電力消耗和其它相關能耗。近幾年由于人工光源向節(jié)能型發(fā)展，照明能耗占建筑總能耗的20%～40%，科學合理的采用天然采光可節(jié)省照明能耗的50%～80%；而且，由燈產(chǎn)生的廢熱所引起的冷負荷增加占總能耗的3%～5%；夏季熱輻射光線無遮蔽的直接進入室內(nèi)而增加的制冷能耗占制冷能耗的50%以上。

　　天然采光通過窗口將日光引入建筑內(nèi)部，并經(jīng)過窗口和建筑構(gòu)造的各種方式形成光線在建筑物內(nèi)部的分配，從而達到光線強度、光線分布以及視覺的舒適程度。光是輻射線的一種，其中光輻射和熱輻射的波長不同，所以從節(jié)能的角度改善窗戶的采光性的思路在于：保證充分的光輻射，根據(jù)需要調(diào)控熱輻射量，達到室內(nèi)適度的照明度和照明度均勻分布狀態(tài)的舒適性目標。

　　建筑外窗的設置滿足充分利用天然光資源的需要，根據(jù)不同光氣候區(qū)的要求確定室內(nèi)采光系數(shù)及窗地面積比”，“合理選用建筑外窗玻璃”，“利用遮光板或反射板對入射太陽光進行調(diào)節(jié)”。

　（1）引入適度天然光線，延長天然采光照明時間，降低人工照明能耗：

　　窗戶按照采光所處的位置分為側(cè)窗和天窗，民用建筑主要依靠側(cè)窗采光。由于窗戶節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，落地窗、陽臺門聯(lián)窗、飄窗、幕墻窗等窗戶面積有越來越大的趨勢，許多窗面積已經(jīng)大于規(guī)范所規(guī)定的窗地比和窗墻比的要求。

　　由于采光窗口面積增加，光線的絕對獲取量不成為主要問題。使光線在室內(nèi)進深增加和光線均勻分布有以下措施：

　　在進深方向為長度方向的房間盡量采用豎向長方形側(cè)窗和高側(cè)窗，在最廣泛采用的各種方型側(cè)窗中同比，豎向長方形側(cè)窗和高位側(cè)窗在房間的采光進深和采光均勻性均優(yōu)于其它方型窗型。由于熱循環(huán)對流垂直方向強化特性和風力的垂直分布特性，豎向長方形側(cè)窗更利于熱循環(huán)和自然通風。高側(cè)窗則利于自然通風和使光線向進深方向延伸（如圖4—1、圖4—2）。這兩種窗型符合目前為了提高居住建筑的經(jīng)濟性而加大房屋進深的趨勢。

　　　　在窗口上部的反光板設計可延深室內(nèi)深度照明和避免光線直射。在窗戶的高于視線的部分設計橫向光線反射裝置，細致優(yōu)化的設計可以為從地板到窗頂距離的4倍的房間深處保持均勻的照度；檔板、百葉和其它反射裝置有程度不同的同樣作用。通過反光獲得的照明光線反射到頂部，使光線延伸到房間深處，而且避免了光線在窗口集中產(chǎn)生的強光和不需要的眩光，雖然減少了總的光通量，但進入室內(nèi)的光線更加柔和，照度更均。

　（2）科學合理選擇玻璃：

　　玻璃的出現(xiàn)已有2060多年的歷史了，最早用在建筑上的例子是歐洲的教堂，早期的玻璃由于雜質(zhì)的存在并不透明，反而被宗教利用拼成賦予宗教內(nèi)容的彩窗。玻璃是窗戶中難以替代的最重要的材料，雖然玻璃技術(shù)的發(fā)展提供了許多選擇，但是將采光為主的玻璃放到多種功能要求的窗戶中，問題并不簡單。玻璃對節(jié)能的貢獻不容忽視，玻璃的節(jié)能歸根到底離不開玻璃本身所具有的反射、透射、散射以及聚光特性。利用特殊的光線反射、散射、折射和聚光系統(tǒng)對室內(nèi)光線的均勻分布、避免陽光眩光、防止熱輻射將起重大作用。

　　提供晝間照明的可見光被容許進入窗戶，而其它波長的光如紅外線（0.8～3μm）和紫外線（<0.38μm）被反射，因此在減少多余熱量和有害紫外線的同時仍保留了自然光的益處。如夾層玻璃和吸熱玻璃對紫外線有良好的阻擋功能，減少了紫外線對室內(nèi)家具和衣物的損害作用。

　　熱反射鍍膜和吸熱玻璃可以吸收或反射太陽光譜中特定波長的光。吸熱玻璃是在透明玻璃中添加著色劑的本體著色玻璃，雖然吸熱玻璃的熱阻性優(yōu)于鍍膜玻璃和普通透明玻璃，但由于其二次輻射過程中向室內(nèi)放出的熱量較多，因此當單片使用時綜合隔熱效果不理想。

　　熱反射玻璃的光學特性就是反射熱輻射。一旦確定了反射率和透射率后，其單向性特點尤為突出，即只能滿足建筑環(huán)境變化的部分要求，如隨季節(jié)變化的阻熱和吸熱要求。而且，熱反射鍍膜和吸熱玻璃的阻熱性能是以犧牲透光性為代價的，多數(shù)情況下不利于自然采光。

　　Low－E玻璃的出現(xiàn)使玻璃阻熱技術(shù)前進了一大步，Low－E玻璃表面輻射率低，E≤0．15、紅外線反射率高，即吸熱少、升溫低、二次輻射熱量低，合成中空玻璃后有更加明顯的優(yōu)勢特點。另外透光率可在33%～72%，遮陽系數(shù)在0．25～0．68之間選擇。但是，Low－E玻璃的熱輻射反射性仍然有方向性問題，有資料表明：無論Low－E膜面處于中空玻璃的第2面或第3面上，傳熱系數(shù)的測試結(jié)果冬季和夏季時僅相差2%。結(jié)論是阻擋熱輻射透過的作用與季節(jié)無關。如果理解為同一型號的Low－E與普通玻璃合成的中空玻璃既能夠在夏季阻擋來自室外的熱量，也能在冬季阻擋來自室內(nèi)的熱量，說明這種玻璃的雙向熱阻性高，實際上是一種阻熱結(jié)構(gòu)。這說明Low－E中空玻璃已經(jīng)比前述的熱反射玻璃和吸熱玻璃具有無可替代的優(yōu)點。但是，Low－E中空玻璃對建筑在冬季被動吸熱的作用十分有限。將Low－E中空玻璃的特點與雙層窗結(jié)構(gòu)結(jié)合，通過外層吸熱玻璃升溫空氣間層的空氣溫度，根據(jù)室內(nèi)溫度環(huán)境要求引入或排出，將在更寬的范圍內(nèi)適應環(huán)境變化的要求，起到綜合性的良好效果。

　　玻璃的節(jié)能技術(shù)對窗戶節(jié)能的作用是不可替代的。窗戶的節(jié)能水平提高也是伴隨玻璃技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。下面介紹幾種對節(jié)能有重要作用的新型玻璃技術(shù)。

　　凝膠玻璃：在中空玻璃之間填充一種硅酸鹽玻璃，即稱為“氣凝膠”的材料，顆粒層厚度僅為16㎜，透光率為45%，傳熱系數(shù)U值1．0。與中空玻璃相差無幾的透明視野，且使進入室內(nèi)的光線均勻分布。光線透射好、隔熱程度高是凝膠玻璃的主要特點。其內(nèi)側(cè)的低溫輻射遠遠低于普通的中空玻璃，因此可保證冬天室內(nèi)溫度較高。同時它給光的折射提供了極大空間，光線的最大透射只在很小程度上取決于太陽的入射角，因此，白晝自然光可以均勻地分布在室內(nèi)空間。

　　格柵玻璃：在雙層玻璃中嵌入一種隔柵，隔柵是由噴塑形成的塑料結(jié)構(gòu)，表面鍍鋁層有極高的反射率（近90%），厚度僅16㎜嵌入雙層玻璃后光線能通過大量的小孔間接進入室內(nèi)，同時將直射陽光屏蔽在外。這種隔柵的總投射率約為42%。

　　蜂窩玻璃：在雙層玻璃之間嵌入聚碳酸脂制成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)或用聚甲基丙稀酸甲脂制成的微細管結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)均與玻璃垂直排列，管徑1～4㎜，透光率可達70%，厚度10cm時，傳熱系數(shù)U值0.5。

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