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在建設建筑節能過程中,我們必須考慮建筑結構的哪一部分對節能環保的影響最大。相比于建筑結構的其他部分,例如墻體、天花板、地面等,門窗由于保溫隔熱性差,與外界空氣交換快,所以是整個建筑結構中損失熱量最大的部分。門窗隔離性差,傳導熱量速度快,能迅速消耗建筑能量,因此是建筑節能的重點部位。如果能夠盡可能完善門窗節能環節,將會對整個建筑節能環節做出巨大的貢獻。
二、門窗節能的現狀
1.國外門窗節能現狀
許多西方發達國家自20世紀70年代起就開始提出建筑節能理念,到現在已經取得了顯著的成效。尤其是在節能門窗的研究上已經達到了十分先進的程度。國外進行門窗節能的主要方式是通過使用特殊材料制作的節能門窗。比如,20世紀70年代,國外逐漸推廣使用中空的雙層玻璃,這種玻璃絕熱性能相比于普通玻璃明顯加倍;在80年代又逐漸普及單框中空玻璃和單玻鍍膜玻璃,這種玻璃絕熱性能顯著增強,但是由于采光性較差,在90年代逐漸被單玻低輻射玻璃取代,這種玻璃的絕熱性和采光性得到了進一步的改善,既環保節能又滿足人體的舒適度。到了科技發達的現在,歐美發達國家已經研制出了使用了新材料的新型節能門窗,使其性能得到更大的改善。這些使用高新材料的節能門窗雖然成本較高,但是確實在門窗節能方面做出了巨大的貢獻。
2.國內門窗節能現狀
國內的由于建筑節能理念發展較晚,在門窗節能方面也缺乏成熟的技術指導,現在的許多門窗節能手段都是引進國外的先進經驗。國內同樣也是通過使用節能門窗來達到節能的目的,其發展經歷了單層窗階段、雙層玻璃窗階段和鍍膜玻璃階段等主要階段,如今比較好的節能材料都由國外進口,而且由于技術跟不上,在節能的效率方面也與國外差距較大。但是隨著國內建筑業越來越重視節能環保,相關政策的完善和監管建筑節能工作的進行,不久國內的門窗節能技術必將取得較大的突破。
三、門窗節能改良
1.現有門窗的設計方式
除了門窗材料的區別這種硬性條件,門窗的安裝設計方式也會對門窗節能造成較大的影響。門窗的開啟方式不同,所帶來的耗能結果也是不同的。目前國內主要的門窗主要開啟方式有平開窗、推拉窗、上下懸窗和中旋轉窗。平開式是目前國內最主要的門窗設計方式,通風面積大,氣密性較好;推拉式安全、簡便、成本低,但是通風性不好;上下懸窗同樣通風性較差;中旋轉窗可以多角度引風,但成本較高。在我國的不同地區,根據環境差異,主要的門窗安裝方式也有所區別。選擇的門窗安裝方式不同,造成的節能效果也就不同。
2.常用門窗的節能改良方法
在發展推廣建筑節能過程中,除了使用新型節能窗來進行門窗節能之外,對現有的門窗進行節能改良也是一種有效可行的節能手段。其主要的改造步驟有:更改窗扇、增加窗扇、增加窗層、將活動窗變為固定窗等。其中,更改窗扇主要是將老舊的窗扇換成新型的節能材料制作的窗扇;增加窗扇是增加一層窗扇使其變為雙層窗結構;增加窗層是指對于窗框較小的窗戶加一層窗層形成雙窗結構;將活動窗變為固定窗是指將一面可活動窗改造成固定窗,通過減小空氣滲透以達到節能的目的。門窗節能的改良方法應該因地制宜,不能盲目修改。改造時應該結合當地環境和氣候條件,根據門窗的已有結構進行科學合理的改良。
3.門窗改良的根本
通過對國內外門窗節能現狀分析可以發現,門窗節能的根本還是要找到高新材料制作出節能而又舒適的新型門窗。出臺相關管理文件,組織并鼓勵更多人加入到門窗節能新材料的研究中。研究新材料需要進行大量的實驗,實驗過程中需要通過長期的檢測收集數據,進行整理和比較,最后選出最適合當地氣候特點、最節能的材料。同時,新型材料的選用也要考慮到成本的問題,盡量選用成本較低而節能效果較好的材料。
四、結束語
關鍵詞:節能門窗;設計要點;施工要求;門窗材料
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
中圖分類號:V223+.9文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)
前言
門窗節能主要是從開發新品種型材,使用性能良好的密封條等方面來提出門窗的氣密性,提高熱阻、減少熱傳遞和室內熱量損失,達到節能效果的一門技術。
是改善人類居住環境和世界建筑發展的需要,也是今后建筑技術發展產業升級的重點。本文從建筑節能的角度提出了節能門窗設計要點和施工要求。門窗節能在實施過程中各個環節的重要性及可采取的措施。
外窗、外門熱量損耗的因素
(一)外窗、外門的傳熱系數。外窗、外門的傳熱系數指的是在單位時間內通過單位面積的傳熱量,傳熱系數越大,則在冬季通過門窗的熱量損失就越大。而門窗的傳熱系數又與門窗的材料、類型有關。
(二)外窗、外門的氣密性。外門窗的氣密性是在門窗關閉狀態下,阻止空氣滲透的能力。室內溫度會受室外風力的影響,門窗氣密性等級的高低,對熱量的損失影響極大,氣密性等級越高,則熱量損失就越少,對室溫的影響也越小。
(三)窗墻比與朝向。對于一般建筑物而言,在圍護結構中外門窗的傳熱系數要比外墻的傳熱系數大,所以在允許范圍內盡量縮小外窗的面積,有利于減少熱量的損失。
二、節能門窗材料的選擇
節能門窗不能以制作的材料分類,不能以推薦某種材料的節能型門窗排斥甚至貶低其它材料的節能門窗。由于貫徹國家關于發展化學建材的產業政策和建筑節能的技術政策,因此在節能門窗中要貫徹優先推廣應用節能型塑料門窗的原則。但是,并不是所有的塑料門窗在任何地區都是節能門窗。例如:單玻塑料推拉窗,其傳熱系數為4.6—4.68W/m2·K,氣密性為1.3m3/m·h。就不能滿足北京地區節能建筑設計標準,在這類地區就不能稱其為節能門窗。
推廣和應用建筑節能門窗就是要選擇符合所在地區節能建筑設計標準及其實施細則的節能型門窗。門窗所用的密封材料,應選用性能良好的材料。施工外窗進入施工現場時,應按地區類別對材料性能進行檢查:
1.嚴寒、寒冷地區:氣密性、傳熱系數和中空玻璃露點;
2.夏熱冬冷地區:氣密性、傳熱系數玻璃遮陽系數、可見光透射比、中空玻璃露點;3.夏熱冬暖地區:氣密性、玻璃遮陽系數、可見光透射比、中空玻璃露點。
三、節能門窗設計要點
(一)控制窗墻的面積比
門窗的熱阻較之墻體的熱阻要小得多,其能耗約為墻體的4倍。因此,窗戶面積越大,建筑的能耗就越大。在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下,應盡可能減少窗墻面積比。《民用建筑節能設計標準》規定北向、東西向和南向窗墻面積比分別不應超過20%,30%和35%。一般應把窗墻面積比控制在30%左右為宜。減小門窗面積,也就減小了其周邊縫隙的長度,縫隙越長,對節能越不利。
(二)選材要因地制宜
在選擇各種節能門窗時,應充分考慮所選用門窗材料的特點、性能和適用范圍,以及所在地區的具體情況。根據當地的室外平均溫度,選擇傳熱系數小的外窗類型,例如選用熱導率小的塑鋼窗框,以及采用單框中空玻璃窗或單框雙玻窗等。對窗框進行斷熱處理,可選用冷熱斷橋型窗框,即利用型材特有的材性和多腔斷面形式,用高效保溫材料鑲嵌于金屬窗框空腔之間進行隔斷,以控制熱導率的大小。
(三)設計合理的窗墻面積比及外窗朝向。
近年來住宅建筑外窗的面積越來越大,而窗墻面積比既影響建筑能耗,又影響日照采光和自然通風。在《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》(JGJ26一1995)中,雖對窗墻面積比和朝向做了有選擇性的規定,但還應結合各地的具體情況進行適當調整。
北方地區的門窗應布置在避風和向陽位置,即在北向少布置門窗,能滿足基本的通風和采光即可,在南方,應盡可能布置在南向、東南向和北向,西向盡可能少開窗。
節能門窗施工要求
施工部門按圖施工
施工方必須按圖施工,不能隨意更改設計圖紙上所采用的材料、構造和施工工藝。這是節能設計得以實現的重要保證。有的施工人員素質不高,降低標準,隨意更改圖紙,以致使用過程中達不到設計效果。
提高創作和安裝水平
安裝是窗結構的重要組成部分,窗的安裝對窗是否能獲得良好的質量,具有決定性的作用。測試性能好的窗,不等于安裝上墻后其性能也好。如何將一個公差以毫米計的窗,安裝在公差以厘米計的墻洞口上,把窗和墻體部分連成一個系統,使窗和墻體之間天衣無縫并滿足一定的功能要求是一個重要問題。節能門窗安裝除符合一般門窗安裝的技術規定外,還應注意以下幾點。
1.門窗的品種、型號、規格、性能、開啟方向及門窗的密封處理等必須符合設計要求。門窗安裝必須采用預留洞口的方法,嚴禁邊安裝邊砌口或先安裝后砌口。
2.門窗框與墻體連接必須牢固,外門窗四周側面與墻體之間的縫隙不得采用水泥泥漿嵌填,應采用聚苯板或聚氨酯等高效保溫材料嵌填;外門窗框內、外兩側面與墻體面層之間應預留5~8mm深的槽口,用密封材料嵌填,無脫落或縫隙。
3.節能門窗的安裝應根據不同的材料情況,采用焊接、膨脹螺栓或射釘等方法固定,但磚墻上嚴禁用射釘固定。不論采用何種固定方法,門窗安裝均必須牢固。增加窗戶開啟縫隙的搭接量,減小開啟縫的寬度。按所用材料、斷面形狀、裝置部位,采用各種密封條進行密封,以提高外窗的氣密性水平。門窗上壓縫條、密封條的安裝應順直,與門窗結合應牢固嚴密。
4.當采用塑料門窗時,與塑料型材緊密接觸的各種五金件、緊固件、密封條、間隔條、墊塊、密封材料和保溫材料等,在性能上應與PVC材性相容。塑料門窗對溫度比較敏感,故門窗進入現場后應在50攝氏度以下的庫房(棚)內存放,并遠離熱源。要注意塑料門窗及玻璃的安裝,應避免在低溫下進行施工。
5.玻璃安裝牢固,不應有松動現象。夾層玻璃內不得有灰塵和水汽,雙玻璃間隔條設置應符合設計要求,單面鍍膜玻璃應在最外層,鍍膜層在夾層中。門窗關閉時,扇與框間無明顯縫隙,密封面上的密封條處于均勻的壓縮狀態。
五、施工安全與安裝后的門窗保護
(一)安裝人員進入施工現場必須佩戴安全帽,穿防滑的工作鞋,嚴禁穿拖鞋或光腳。高空室外安裝門窗必須有安全網,護身欄等防護設施,高處作業必須系好安全帶。為防止物體墜落傷人,禁止向樓下亂扔雜物,樓下應設警示區,并設專人看守,禁止行人進入施工區域范圍。
(二)焊接機械的使用要符合現行行業標準《施工現場臨時用電安全技術規范》JGJ46中德有關規定,并注意電焊火花的防火安全。
(三)門窗框在洞口墻體安裝固定并密封后在72小時內應防止碰撞震動,抹裝飾層時要把型材面被埋入的保護膜切掉,以免形成滲水通道。已裝好門窗框的洞口不得作為運料通道,嚴禁在門窗框、扇上安裝手腳架、懸掛重物;外腳手架不得頂壓在門窗框、扇或窗撐上,嚴禁蹬踩門窗框、扇或窗撐,交叉作業時嚴禁磕碰門窗或使門窗移位。
結語
就建筑本身而言,節能的現實捷徑是從“門窗”入手。門窗是改善室內熱、光環境的重中之重,其性能直接決定著建筑節能的效果。節能型的門窗,不但可以有效密封,防止污染和噪聲,更能有效節能30%~40%。增強門窗的保溫隔熱性能,減少門窗的能耗,是改善建筑熱、光環境質量、實現建筑節能目標的重要步驟。
參考文獻
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關鍵詞:建筑 幕墻 節能
建筑門窗和建筑幕墻及門窗是建筑圍護結構的組成部分,是建筑物熱交換、熱傳導最活躍、最敏感的部位,是墻體失熱損失的五到六倍。門窗(外窗)和玻璃幕墻的節能在建筑節能中約占40%,因此,研究建筑幕墻和門窗的節能技術具有十分重要的意義,在未來的發展過程中,也有著新型的形式和要求。
1.節能型建筑幕墻及門窗的含義和背景
節能型建筑幕墻及門窗是我國經濟發展繁榮和建筑科學進步的產物。目前我國的公共建筑特別是大型商場、高檔旅館酒店、高檔辦公樓等建筑的全年能耗中,大約50%~60%消耗于空調制冷與采暖系統。而在窄調采暖能耗中,大約20%.50%由護結構傳熱所消耗。因此,建筑幕墻的節能對建筑節能來講意義重大。節能型建筑幕墻是指其性能指標,主要是保溫隔熱性能和氣密性兩項物理性能。達到或高于現行的建筑節能設計標準要求的建筑幕墻。由于我圍幅員廣闊,南北方、東西部地理氣候環境差異很大,不同的環境條件下對建筑幕墻的節能要求也不盡相同。節能型建筑幕墻的含義中除了性能指標外還有其對應的環境指標。建筑科技的進步也使大規模使用節能型建筑幕墻成為可能。
2.幕墻節能材料選用
2.1.玻璃選用
對于建筑物外窗及玻璃幕墻來說,由于玻璃的面積占據立面的絕大部分,可以參與熱交換的面積較大,因此玻璃是窗、幕墻節能的關鍵。
(1)隔熱玻璃。近年來,在中空玻璃技術的基礎上,一些新型的隔熱玻璃不斷出現,主要有:a.惰性氣體隔熱玻璃。通過在中空玻璃的空腔內無人惰性氣體,可以得到更高隔熱性能的玻璃。目前國外已經出現了充氯氣的4mm-8mm-4mm-8mm-4mm?三層中空玻璃,結合Low-E技術,它的傳熱系數可以達到0.7W/(m2·K)。b.氣凝膠隔熱玻璃。氣凝膠是一種多孔性的硅酸鹽凝膠,95%(體積比)為空氣。由于它內部的氣泡十分細小(小于20mm),所以具有良好的隔熱性能,同時又不會阻擋、折射光線(顆粒遠小于可見光波長),具有均勻透光的外觀。把這種氣凝膠注入中空玻璃的空腔,可以得到傳熱系數小于0.7W/m2.K的隔熱玻璃組件。該種氣凝膠物質長時間使用后的沉降現象是目前限制它大范圍商業應用的主要因素。
(2)陽光輻射控制玻璃。這類技術通過改變玻璃的光學特性來實現對太陽能輻射的選擇性屏蔽從而達到環保節能效果。a.光譜選擇透過性玻璃。該種技術實際上是Low-E玻璃、熱反射玻璃等技術的延伸。簡單的講,它就是通過在玻璃表面覆蓋一層或幾層特殊材料涂層,使得玻璃對不同波長的太陽輻射或者熱輻射具有不同的透過率。采用該技術可以使得太陽輻射中的可見光成分最大量的通過,同時阻擋具有較高熱量的紫外線或者紅外線成分,從而最大限度的利用自然光照亮室內,又把輻射的熱能阻擋在室外(或者室內),于是從采光和制冷(或者采暖)兩方面同時起到了節能效果。也可以使用它相反的特性,阻擋可見光,透過熱量,從而適用于高緯度地區以消除進入室內的眩光,同時充分利用太陽輻射熱來加熱室內空氣。b.透過率可調玻璃。該種玻璃隨環境改變自身的透過特性,可以實現對太陽輻射能量的有效控制,從而滿足節能要求。根據玻璃特性改變的機理不同,這種可調玻璃又可分為熱致變色玻璃、光致變色玻璃和電致變色玻璃。熱致變色就是玻璃隨著溫度升高而透過率降低,光致變色就是破璃隨光強增大而透過率降低,電致變色則是當有電流通過的時候玻璃透過率降低,以上過程都是可逆的。這其中,光致變色玻璃和電致變色玻璃尤為引起幕墻行業人士的關注,尤其是電致變色玻璃由于可以人為控制其改變的過程和程度,己經在幕墻工程上得到實驗性的應用。目前,光致變色玻璃的可見光透過率可以在75%-25%的范圍內變化,太陽輻射能透過率的變動范圍是53%-23%,而電致變色玻璃可以在5分鐘內實現可見光透過率67%-10%,太陽輻射能透過率66%-10%的變化。
2.2. 鋁合金型材選用
不同材料的窗框對外窗(含玻璃幕墻、采光頂)的傳熱系數影響較大,不容忽視,塑料窗框、木窗框等因材料本身的傳熱系數較小,對外窗的傳熱系數影響不大,鋁合金窗框,鋼窗框等材料本身的導熱系數很大,形成的熱橋對外窗的傳熱系數影響較大,必須采用斷橋處理。
鋁合金斷橋處理做法有很多種,材料也不同,如聚酷膠(PA)斷熱條,聚氨酷(PU)等,對保溫性能要求高的外窗(含玻璃幕墻、采光頂)應選擇斷橋效果好的鋁型材。
3.建筑幕墻和門窗的節能設計措施
第一,設計窗、幕墻時要充分考慮建筑物的性質、使用功能和建筑所處的氣候環境條件, 并且對建筑的窗墻比應有一定的控制,一般窗墻比應控制在0.3 左右。盡量減少普通玻璃的使用面積,特別是東、西墻面使用普通玻璃的面積。因為在東西墻面,透過玻璃幕墻和門窗的全天輻射得熱比北面高出近一倍,比南面高出近兩倍。
第二,根據建筑日照設計原理,合理設計窗戶挑槽或采取遮陽措施,減少玻璃的日照面積,也能降低空調能耗。由于空調負荷大部分都是來自太陽輻射,而玻璃又是太陽輻射得熱的主要來源,因而遮陽對玻璃幕墻和外門窗節能是最有效的。普遍使用的門窗遮陽措施是采用外卷簾或內卷簾,對于玻璃幕墻而言,內百葉遮陽也是經常用到的措施之一。
第三,正確選擇玻璃配合方案,選用優質節能產品——中空玻璃和低輻射玻璃。對于中空玻璃而言,外片玻璃一般采用吸熱玻璃、熱反射玻璃、遮陽型低輻射玻璃等,內片采用透明玻璃、低輻射玻璃等。這樣,外片玻璃吸收或反射絕大部分的太陽輻射熱,而空氣層將外片玻璃的熱輻射阻擋在外面而不對室內產生二次輻射和傳熱。
第四,在寒冷地區采用大面積玻璃門窗和幕墻時,應采取保溫措施,防止“熱橋” 產生。由于門窗和幕墻大多為金屬材料,導熱系數大,當室內外溫差大時,應注意在門窗、幕墻框架型材內加熱絕緣材料進行保溫,防止結露、掛霜,以減少能耗。
5.結束語
隨著社會的進步,科技的發展,各種建筑幕墻及門窗應滿足生態環境的要求,而新型的節能建筑幕墻、門窗就變的尤為重要。并且,在節能的同時,我們還應考慮到其發展問題,思考其能否在變化的時代中適應。為了以后的建筑幕墻及門窗能夠更加趨于節能和環保,我們還應看到智能化在高技術生態建筑中所發揮的巨大作用,不斷的開發與創新的同時,更加全面地考慮自身條件和未來發展。
參考文獻:
[1]陳克順.《門窗、玻璃幕墻技術與建筑節能》,建設科技,2002(6)
關鍵詞:節能墻體材料;節能門窗;施工技術
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
中圖分類號:TU201.5
我國大部分地區實行的建筑節能標準是在20世紀80年代建筑標準的基礎上節能50%,包括采暖空調和維護結構,少數城市率先實行了節能65%的標準。但由于設計不合理保溫隔熱材料質量差和施工誤差等原因,導致維護機構熱工性能差,室內出現結露長霉和室內溫度達不到標準要求的現象,建筑能耗仍然較大。
一、新型墻體材料應用及施工技術
1.各種新型墻體砌塊材料
新型墻體材料是指近幾年生產的代替黏土產品的各種承重和非承重墻體砌塊。主要包括蒸壓加氣混凝土砌塊、輕集料混凝土小型空心砌塊、混凝土聚苯砌塊、填充保溫材料的夾心砌塊體系等,這類材料具有重量輕、力學性能好、保溫隔熱性能好等特點【1】,多應用于各種工業和民用建筑的外墻和填充墻。
蒸壓加氣混凝土砌塊主要將70%左右的粉煤灰與定量的水泥、生石灰膠結料、鋁粉、。石膏等按配比混合均勻,加入定量水,經攪拌成漿后注入模具發氣成型,經靜停固化后切割成胚體,再經高壓蒸養固化而成制品,是一種新型多孔輕質墻體材料。其特點是熱阻大、重量輕、防火、隔熱、保溫、隔聲、面平整、尺寸精確,多應用于框架結構及高層建筑填充墻、隔斷墻,節能建筑維護的復合保溫層及自保溫外墻、屋面保溫層等部位。值得注意的是不得用于處于浸水、高溫、化學侵蝕和直接接觸土壤的部位。
輕集料混凝土小型空心砌塊是采用水泥作膠凝材料,骨料以各種陶粒、陶砂和煤矸石等加入部分爐下灰為集料,壓制震動成型,具有較大的空心率的砌體材料。其特點是重量輕、施工方便、砌筑效率高、力學性能好、保溫隔熱。適用于全國不同氣候區的非承重墻、框架結構的內隔墻和外填充墻。其熱工性能見表1
表1輕集料混凝土小型空心砌塊砌體及熱工性能
混凝土夾心砌塊是在混凝土砌塊的空心處放入發泡聚苯乙烯板、發泡聚苯乙烯顆粒或其他保溫材料。其主要目的是為了增加熱阻。其熱工性能見下表2
表2混凝土夾心砌塊砌體熱工性能
2.各種砌塊施工中的問題及控制措施
施工中各種砌塊出現的問題的原因一般是由砌筑質量較差造成的,如砌體灰縫不實產生裂縫;砌體與鋼筋混凝土墻之間產生裂縫;砌筑砂漿試普通砂漿,在灰縫處形成熱橋易結露等問題【2】。這就需要我們加強控制措施,嚴防不科學的施工操作。
1)砌筑時,要提前將砌塊澆水濕潤,砌筑時,還應適當濕水,嚴禁干砌塊上墻,避免砂漿水分被砌塊過快吸干,降低砂漿的強度。
2)砌筑時一邊砌筑一邊勾縫補縫,使灰漿飽滿,重點做好砌體與鋼筋混凝土墻之間的接縫處理,砌塊砌完后靜置一段時間,待結構變形穩定后再將框架梁低于砌塊之間的裂縫填實,對所有的灰縫進行二次勾縫。
3)在砌筑灰漿出凝時噴涂防裂劑,也可在每道抹灰砂漿初凝時噴防裂劑,如YH-2型砂漿防裂劑,可有效防止砂漿裂紋的產生。
4)對有暗箱、線盒、線管和鋼筋混凝土墻(或框架梁)的地方,應在抹灰前墊鋪密目鋼筋網片,防止抹灰空鼓裂縫。抹灰前對基層進行界面處理,提高界面的粘合力,防止空鼓和開裂。
5)輕質砌塊的砌筑砂漿,應使用輕質保溫砂漿,減少熱橋,提高砌體的保溫性能。
二、節能型門窗應用技術
門窗耗能為墻體的4倍,屋面的5倍,地面的20倍,約占圍護結構的40%-50%。提高窗戶的保溫性能主要靠增加傳熱阻、減少空氣滲透量、窗型及窗墻比設計,遮陽技術等方面。提高其綜合性能(包括它的經濟性)的角度選擇適宜的節能技術措施。我國根據建筑區域的不同,分為寒冷地區、嚴寒地區、夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區,四個區域分別對門窗的傳熱系數進行了規定,見下表3
表3地域建筑門窗傳熱系數規定
1.斷橋型門窗及施工注意
斷橋型門窗一般是在導熱系數較大的型材的內腔和外腔之間用導熱系數小的塑料或橡膠將其隔開,在內外腔之間形成一個斷冷(熱)傳遞的橋。多應用于在我國三北(東北、西北、華北)等冬季高寒地區的新建建筑中得到廣泛的運用,大多賓館和別墅外窗多是斷橋窗。施工時要注意
1)型材的斷面最好是多腔的,一般應大于3腔,因為熱流方向是垂直于腔壁的,對于金屬框的寓在保證有足夠窀腔的條件r用非金屆材料如塑料、橡膠等進行斷橋處理,斷橋的寬度不宜小于15mm,長度廊與榧相等,在安裝五盒件和安裝窗時不要破壞斷橋結構。
2)在確定窗安裝標高時要注意,飄窗與“一”字形宙設計高度不一樣,只是在安裝上窗楣時取平,窗戶的安裝標高,每層確定且確保同一層不同類型窗戶的窗楣在同一標高。
3)斷橋型門窗的組裝技術要求特點:斷橋型門窗是通過1.4mm或1.4mm以上的壁厚切成45度角,拐角處用3mm以上的專用插件通過門窗組裝成套設備。
4)壁厚要求都必須在1.4mm以上,因為壁厚薄關系到組裝技術和組成門窗的牢固安全問題。而普通門窗壁厚要求就不太嚴格,一般根據市場和加工門窗廠利益而定,一般在1.0mm左右。
2.中空玻璃門窗及其施工注意
中空玻璃門窗是以兩片或多片玻璃組合而成,玻璃與玻璃之間的空間與外界用密封膠隔絕,里面是空氣或其他特殊氣體,充入的氣體必須是干燥,以防止在空氣間層的玻璃表面上結露。在雙層玻璃間層充入氬氣、氪氣或混合氣體等惰性氣體也可以有效地改善窗戶的熱工性能【3】。中空玻璃的間隙距離是影響門窗保溫性能的重要岡素之一,在玻璃厚度定的情況下,窗的熱阻隨間隙距離的增加而直線增加,當問隙大于1Omm時,熱阻增加很少,因此玻璃之間的間隙距離不宜小于1Omm,對于鋁臺金窗,玻璃之問的隔熱條寬度應大于12mm,玻璃的厚度應大于5mm。
為保證中空窗的熱工特性,重要的措施是加強玻璃與窗框連接處(即窗的邊緣處)的隔熱隔濕處理。在窗框連接處采用了一系列密封措施(例如用硅膠發泡材料與固體吸濕劑),將窗框斷面做成迷宮結構,有效地切斷冷橋。還采用了導熱系數小的金屬材料制造窗框,例如不銹鋼、玻璃鋼和塑料。中空玻璃門窗多與斷橋技術結合應用從而達到更好的效果。
中空玻璃門窗在選材時應注意,雙層玻璃的密封膠直接決定著產品的功能時效,不能用普通玻璃膠代替,以免在里外溫差懸殊的時候,玻璃內盡是水珠霧氣,嚴重地影響了玻璃的透明度,既不能擦又不能清洗。中空玻璃密封用膠應符合行業標準《中空玻璃用彈性密封膠》JC/T486,中空玻璃內部不得有灰塵和水氣,窗扇關閉嚴密無翹曲變形現象,搭接均勻開關靈活,關閉無回彈和阻滯現象。由于中空玻璃在應用于門窗時多做成斷橋型,且以中空玻璃斷橋鋁合金門窗最為經濟普遍,因此施工工序以及施工中注意的問題可以參照斷橋鋁合金門窗的做法。
3.低輻射率玻璃門窗及其施工注意
低輻射率玻璃(Low -E膜玻璃)是在玻璃表面鍍一層具有低輻射率的金屬(或金屬氧化物)膜。低輻射玻璃有較高的可見光透過率和良好的熱阻性能,與普通玻璃相比,可以將80%以上的紅外熱輻射反射回去,同時在可見光波段上保留了高透射率。它還能阻隔紫外線,避免室內物體褪色、老化。但它對可見光(短波輻射)基本沒有阻擋作用,因此仍然可以利用晝光照明,減少電氣照明負荷。因此,有時又把這種Low-E玻璃窗稱為“頻譜選擇低輻射玻璃窗”。由于此種玻璃造價高,所以通常在雙層中空窗中,為了降低造價,可以使用一層低輻射率玻璃,一層透明普通玻璃,該玻璃適用于任何材質的外窗。
Low-E玻璃通過對膜層的適當調整,可制作出分別適用于各種不同氣候類型、具有不同顏色或具有不同光學參數的多種類型的Low -E玻璃。適用于冬季時間長、氣溫低的中、高緯度地區的Low-E玻璃具有較高的陽光透過率;適用于冬季寒冷、夏季炎熱的中、高緯度地區的Low-E玻璃具有較多的陽光遮擋效果。因此應根據建筑物所在的地區來合理選購合適的Low-E玻璃。
節能型門窗最好是集斷橋、中空和低輻射率玻璃于一體,節能效果最好,各地使用時可參考上述參數。施工工序以及施工中注意的問題可以參照斷橋鋁合金門窗的做法。
參考文獻:
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關鍵詞:能耗分析節能設計 節能計算
中圖分類號: TE08 文獻標識碼: A 文章編號:
前言
在我國,目前建筑能耗約占全社會總能耗的1/3。建筑在使用中最大的能耗是采暖和制冷,與氣候條件相近的發達國家相比,我國建筑每平方米采暖能耗約是發達國家的3倍。
而在建筑能耗中,空調能耗又占有主要比例。建筑能耗與工業能耗、農業能耗及交通運輸能耗合稱為民生能耗,我國空調能耗占總能耗的22%左右。
門窗是保溫節能的薄弱環節,對建筑能耗組成的分析中,人們發現通過外門窗損失的能量是十分嚴重的,是影響建筑熱環境和造成能耗過高的主要原因。建筑門窗的能耗約占空調能耗的50%左右。所以說,研究解決外墻門窗的節能勢在必行,也非常有意義。
能量損耗的方式及介質
在進行門窗能耗分析前,我們首先確認我們的研究對象,在本文中所提到的門窗,均指的是外墻門窗,即有一側暴露于室外空氣中的門窗。
我們在物理學中學到熱能量的傳遞有三種方式。即傳導、對流、輻射。對門窗而言,能量損失也不外乎這三種方式。
A傳導:是指能量通過熱的良導體從高的部分向低的部分轉移。主要介質是固體,比如金屬。
B對流:是指能量通過氣體、液體的流動循環,從高的部分向低的部分轉移。主要介質是氣體、液體,比如空氣、水。
C輻射:是指能量以波的形式從高的部分向低的部分直線轉移。主要介質是光,比如太陽熱輻射。
二、門窗能耗的構造分析
針對門窗而言,能量的損失,可以具體到構造上來,從微觀的角度分析。
首先,根據我個人經驗,把門窗的構造分為如下四個部分:
A框架部分:主要指形成門窗的型材構件,可比作人體的骨架。
B玻璃部分:占門窗面積的80%左右,可比做人體的肌肉。
C五金部分:實現門窗開啟通風的功能,可比作人體的關節。
D配附件部分:實現門窗正常使用的功能,起附助作用,可比作人體的毛發。
正是以上四部分的有機結合,使門窗具有了象人一樣的生命,成為一個完整的系統。下面我們從構造方面分別對門窗的能耗進行分析。
框架部分:由于工業化生產的結果,門窗框架大量使用金屬材料,所以這部分能量主要以傳導的方式損失。這部分的能耗,通過實驗研究,約占門窗總能耗的20%左右。
玻璃部分:玻璃約占門窗面積的80%。以前多采用單層玻璃,玻璃兩側空氣產生對流,熱能又通過單層玻璃,很輕易的輻射到能量低的一側,所以,單層玻璃能量損耗大,節能效果非常差。當然,能量的損失并不單單是對流、輻射。這兩種方式占主導,共占門窗總能耗的74%左右。而且能量也會通過玻璃本身做為介質,以傳導的方式產生損失,由于玻璃是熱的不良導體,所以我們在研究玻璃時,對其它方式產生的能量損耗忽略不計。
五金及配附件:我們把這兩部分合進來說,主要是這兩部分占門窗總能耗的5%左右。比例較小。由于開啟的存在,不可避免的有搭接部分,必然會產生能量損失。其次,這兩部分的能量損失方式復雜,主要是以對流及傳導的方式進行損失。
三、門窗節能設計的原則
通過上一部分的分析,我們基本明確了門窗能量損失的方式。接下來,我們從設計角度,考慮如何阻斷能量損失的路徑,從而達到我們節能的目的。為此,我要特別說明的一點是,我們所說的節能,不光包括阻斷室外熱能量向室內的傳遞,即所謂的隔熱;同時包括阻斷室內熱能量向室外的傳遞,即所謂的保溫。在此部分,我們還是以門窗構造的分類來闡述。
框架部分:我們主要從以下兩方面考慮阻斷傳導的產生。A采用或改造型材,對能量的傳導進行隔斷。主要可以采用木材、冷橋隔熱鋁合金、塑料等新型節能材料。B構造設計。在不考慮材料因素下,構造設計是節能設計的重點,在此方面,有許多細節方面要注意,可以考慮等溫面、多腔室等形式,盡量減少能量損失的通道。在第四部分,筆者還會舉一些實例來進行分析。
玻璃部分:這部分占能耗的75%左右,是我們節能設計重點的部分。在門窗節能設計中,我們首先要考慮我們的門窗整窗性能要達到多少,從而考慮采用什么樣的玻璃。
根據現有市場,節能玻璃主要有以下幾種,A普通中空玻璃,B鍍膜中空玻璃,C低輻射LoW—E中空玻璃,D單真空中空玻璃。這些玻璃的K值如下表:(實驗參考數據)
其中,以單真空中空節能最為突出,但現階段造價較高。一般情況下,采用6+12+6LoW—E中空玻璃,采用隔熱冷橋鋁合金,就完全可以達到現行國家節能要求。整窗K值可達2.3左右。
同時,在玻璃配置已經確定的情況下,我們還可以考慮采用充隋性氣體及曖邊技術的運用,來達到所要求的節能值。
五金及配附件:這兩部分占門窗總能耗的5%左右。比例較小,但也不可小覷。針對此部分,我們在設計時,可以通過采用精度高的配套五金、長拖邊膠條、單向導水孔蓋等,降低熱損失,提高門窗節能性能。
門窗節能設計的個例分析
以下是作者在使用過程中發現的兩款設計不合理型材,分析如下:
1、這是一款外平開隔熱型材(如下圖)。可以看到圖中型材為了追求歐標C槽的設計,導致平開框型材的隔熱條與平開扇型材的隔熱條錯位,導致沒有形成單一的等溫面(隔熱條不在同一剖面內);并且,造成安裝鉸鏈等五金件后,通過五金件,將隔熱條兩側聯接起來,形成了熱通道,大大降低了本系列型材的節能隔熱效果。
這是一款內平開隔熱型材(如下圖)。型材采用歐標C槽的設計。等壓膠條直接搭接在鋁合金型材上,導致圖示陰影部分鋁合金暴露在外側,外側高溫(或低溫)空氣與這部分接觸,進行熱交換,能量又通過此部分傳遞到室內,導致此結構形式的門窗的K值高,節能性能差。
門窗節能的理論測算
為了方便讀者進行簡單的節能測算,本文特介紹一種門窗傳熱系數的簡化計算方法。
門窗的傳熱系數簡化計算公式:
K= ( KG×FG + KA×FA ) / (FG+ FA )
式中:
K ______門窗的傳熱系數,單位為瓦每平方米開W /(m2 K)
KG ______ 玻璃部分傳熱系數,單位為瓦每平方米開W /(m2 K)
KA ______ 窗框部分傳熱系數,單位為瓦每平方米開W /(m2 K)
FG ______ 玻璃部分的面積,單位為平方米m2
FA ______ 窗框部分的面積,單位為平方米m2
舉例:如一個工程取外形尺寸為1500mm×1500mm的標準窗。選用55系列型材,平開框小面寬28mm;平開梃小面寬28mm;平開扇內側面寬49mm。
按上述公式,本工程計算數據如下:
KG= 2.70W /(m2 K)(5mm+12A+5mm普通中空白玻,已知)
KA= 3.30W /(m2 K)(隔熱鋁合金型材,隔熱條寬B=14.8mm,已知)
FG= 1.80m2
FA= 0.45m2
則:
K= ( KG×FG + KA×FA ) / (FG+ FA )
=(2.70×1.80+3.30×0.45)/( 1.80+0.45)
=2.82 W /(m2 K)
根據《建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法》(GB/T8484-2008),本工程窗保溫性能為5級!
結束語
建筑外墻門窗的節能,是一個系統的過程,有很多影響因素。制作、安裝對門窗的節能影響也是非常重要的,在本文中不再贅述。當然,我們只要通過不懈的努力,認真的研究和交流,嚴謹的實驗,才能更好的提高外墻門窗的節能,為我們的美好生活增添亮麗的色彩。限于本人的知識水平有限,文中難免有疏漏之處,請各位老師斧正。
參考文獻
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