浅谈建筑节能门窗的设计与应用 杨志丹
浅谈建筑节能门窗的设计与应用杨志丹
发表时间：2016-10-25T16:57:10.233Z 来源：《低碳地产》2016年12期作者：杨志丹[导读] 【摘要】节能门窗的不断进步大大促进了国内未来建筑行业的发展，能够促进能源的有效利用，以便于降低能源的浪费现象。节能门窗可以有效提升建筑物体围护结构保温隔热性能，能够有效降低建筑物体热量损失，有助于建筑节能环保的实现。本文主要分析了影响门窗散热的因素以及设计原则，概述了节能门窗的设计要点，最后就节能门窗的应用进行了概述。
广东省华城建筑设计有限公司东莞分公司广东东莞 523000 【摘要】节能门窗的不断进步大大促进了国内未来建筑行业的发展，能够促进能源的有效利用，以便于降低能源的浪费现象。节能门窗可以有效提升建筑物体围护结构保温隔热性能，能够有效降低建筑物体热量损失，有助于建筑节能环保的实现。本文主要分析了影响门窗散热的因素以及设计原则，概述了节能门窗的设计要点，最后就节能门窗的应用进行了概述。
【关键词】节能；门窗；设计；面积比随着世界能源问题的日益紧张及环境污染的持续加重，国内产业结构也逐渐从能源粗放型转为能源集约型。节能环保产业目前已经成为了人们所关注的焦点。建筑节能中围护结构节能能够充分降低建筑使用过程中所需要的能耗。建筑围护通常是包括门窗及墙体和屋面与地面等部分，因此分析探讨节能门窗的设计与应用有着极大的现实意义。 1影响门窗能源消耗的因素以及设计原则建筑门窗主要通过辐射传热、对流传热和热传导三种方式实现室内外热量的交换。只要室内外温度存在差异，热量传递就会进行，因此提高门窗的阻热性能是建筑门窗节能设计的核心内容。可以从降低门窗材料的传热系数、提高门窗结构的气密性、加强门窗的遮阳措施入手，来削弱通过门窗进行室内外热量传递的效果。
在设计节能门窗时需遵循如下四项原则，具体包括：(1)外门窗设计要满足人们对建筑物设计风格的基本要求，符合人们的生活习惯，使建筑物充分自然采光、通风；(2)在设计时既要考虑节能效果，又要尽量降低门窗的成本，同时还要考虑生产制作、安装入户的可行性；
(3)要保证室内的空气质量以及居住环境的舒适度；(4)安全环保、经久耐用，不能对居住环境、城市环境以及整个生态环境造成不利影响。 2节能门窗的设计要点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。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。
2.2节能门窗材料设计
门窗框、扇材料，门窗玻璃材料，门窗密封材料是门窗节能材料设计的主要内容。
门窗框、扇材料：选择传热阻高的门窗框、扇材料可以有效减少室内外热量的传递。材料的导热系数越低，传热阻越高，因此要选择导热系数低的门窗框材。当前我国的门窗框架多采用木质、塑钢、铝合金材料制成，木质门窗及塑钢门窗的隔热保温效果比一般铝合金门窗要好得多，但是当铝合金材料经过断热处理后，经过喷漆工艺，再经过与隔热条复合就可以得到更高性能的型材，保温性能大大提高，这种复合材料已经得到了广泛的应用。
门窗玻璃材料：玻璃占据了门窗的大部分面积，门窗的综合导热系数在很大程度上取决于玻璃的结构和物理性能。玻璃材料的透光系数、太阳直射透射率以及传热系数指标对建筑物室内温度及环境影响很大，因此对玻璃结构的设计以及高性能玻璃材料的研究是节能门窗设计的重要方面。中空玻璃是目前最常用的，中空玻璃增加了空气隔离层，空气的导热系数很低，增加了中空玻璃的传热阻。此外在双层玻璃之间的空隙加入导热系数更小的惰性气体例如氩气或者氦气，可以进一步增加玻璃的阻热性能。智能玻璃随着建筑节能的研究得到了新的发展，例如电致变色玻璃、光致变色玻璃、多功能镀膜玻璃。
2.3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。
2.4节能门窗气密性设计
门窗与墙体之间，玻璃与门窗框架之间，开启扇与门窗框架之间都存在缝隙，这些缝隙加强了室内外热量的传递，增加了建筑物的能量损耗。为加强门窗的气密性，在门窗设计时：(1)要提高门窗型材规格尺寸的准确度、稳定性以及门窗组装的精确度，增加开启缝隙部位的搭接量，减少开启缝的宽度以达到减少空气渗透的目的；(2)恰当采用密封条或者密封胶等密封材料，增强门窗的气密性；(3)加大对新型密封材料以及密封方式的研究与尝试，同时注重引进国外先进的密封材料与技术，例如对于框与扇和扇与玻璃之间的间隙处理，采用三道密封等多种先进密封技术。
2.5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.虽说民用建筑节能设计标准中对窗墙面积比和朝向做了选择性规定,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。
2.6节能门窗遮阳设计
遮阳设计同样是节能门窗设计的重要内容。对于冬冷夏热的地区，遮阳设计要全面考虑。在炎热的夏季，太阳辐射强烈，透过窗户直射进入建筑物内部的太阳光大大增加了室内的热量，造成室内温度升高，增加了建筑空调能耗。因此为建筑物的窗户设置一些遮挡物，阻挡阳光直射，不但可以降低建筑物的空调系统的能耗，还可以改善建筑室内空间的舒适度，是夏季隔热非常有效的方法。但是太阳能本身也是一种能源，在寒冷的冬季有效利用太阳能，可以节省采暖能耗，因此遮阳设计还必须考虑冬季对太阳能的利用问题。根据不同的地区对夏天遮阳与冬天受阳的不同要求，在建筑设计中尽可能做到如下五点：(1)寒冷与夏热冬冷地区多采用活动遮阳方式；(2)南方炎热地区多采用固定遮阳方式；(3)加强内外遮阳相结合；(4)遮阳应在建筑设计中整体考虑；(5)采取投入少、节能明显的遮阳措施，实现遮阳设计的优化处理。