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建筑外窗 节能因素 分析探讨

建筑外窗是建筑外围护结构中热工性能最薄弱的部分,是建筑物能耗的主要环节和关键部位,据国内外专家学者研究结果表明,外窗能耗约占建筑能耗的30%~40%,已引起多方面的普遍关注。在使用过程中怎样使外窗的能耗降到最小,是建筑业长期研究的课题。外窗耗能主要表现在传热方面,其主要途径是对流、传导、辐射三种能量传递方式,通过优化设计、采用先进技术、选用优质材料可以提升外窗的物理性能,从而达到有效降低外窗能耗的目的。下面就影响外窗节能的主要因素进行分析,并提出了一些控制措施。
方法/步骤
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1 影响外窗节能效果的因素     1.1 传热系数     传热系数是表征门窗保温性能的指标,表示在稳定传热条件下,外门窗两侧空气温差为1K, 单位时间内, 通过单位面积的传热量。外窗传热系数主要取决于型材的结构性能、玻璃的结构性能和整体密封效果。一般情况下,传热系数越小,通过外窗的热损耗就越小。      1.2 密封性能     气密性能是外门窗在正常关闭状态时,阻止空气渗透的能力;水密性能是外门窗在正常关闭状态时,在风雨同时作用下,阻止雨水渗漏的能力。当室内外存在温差或压差的情况下,气密性差则空气渗透量大,通过空气对流方式损耗的能量就大,所以气密性能是外窗节能与否的一个重要指标;外窗的气密性对热量损耗会产生直接影响,当然,室外的风力对室内温度的影响也是不容忽视的,可见气密性等级越低,热量损失越大,对室温的影响就更大。      1.3 玻璃辐射     普通的玻璃具有很好的反射率,极易将热量辐射到冷物体上,外窗大部分热量的损失都是由于玻璃的辐射造成的;另一方面由于玻璃的热阻较小,主要依靠两侧空气边界层的热阻起作用,所以普通单层玻璃热传导的能耗也不可忽视。目前市场上的玻璃种类较多,为我们提供了多样化的选择,能否选择高质量的玻璃对于外窗节能很重要。      1.4 窗型选择     在影响外窗节能性能的诸多因素之中,窗型是第一要素。平开窗和固定窗的节能效果比较好,推拉窗的节能效果较差。这是因为平开窗和固定窗的密封比较好,在窗扇关闭之后,很难形成对流,减少了热量损失。而推拉窗为便于窗扇安装和推拉滑动,框扇间留有较大间隙,所以不管是采用哪一种材料作框扇,推拉窗窗扇上下都有较为明显的对流热量损失。      1.5 窗墙比     窗墙比是指建筑外窗的面积与外墙面积之比,窗墙比是建筑和建筑热工节能设计中常用的技术指标,国家相关设计规范中对窗墙比的系数有详细的要求。建筑的热、冷消耗量随窗墙比的变化而不同,通常情况下墙体的传热热阻要比外窗的传热热阻大很多,因此建筑的冷、热消耗量随窗墙比的增加而增加。所以在窗户满足采光通风等功能的情况下,为降低外窗能耗,在设计过程中必须根据建筑的层高、朝向等因素来确定合理的窗墙比也很重要。

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2 提高外窗节能效果的措施     2.1 优化节能设计     节能设计要结合节能建筑所在地区的实际情况进行设计。要灵活运用,根据建筑所在地的气候环境及对建筑舒适性的要求,并充分考虑太阳辐射和空气流动的影响。在外窗设计时应分析建筑的朝向、建筑之间的距离以及建筑之间的相互位置关系。综合考虑影响节能的外部环境因素,在保证采光、通风、观赏和建筑美感的同时,优化窗墙比例、确定合适的窗型,增强建筑外窗的密封性能,降低冷空气渗入量,减少外窗传热。确保对外窗节能设计的科学化、合理化,使自然资源得到有效利用。      2.2 选择节能型材     建筑外窗面积的15%到30%都被框架所占,边框是外窗的支撑体系,由金属型材、非金属型材或复合型材加工而成。不同型材的传热性能存在着很大差异,非金属型材的热阻远大于金属型材的热阻,同类型材随断面结构的不同传热性能差别也很大。框架是热传导能耗的一个主要部位,正确合理选用型材对提高外窗节能效果很重要,铝塑复合型材和隔热断桥铝型材具有一定优势。铝塑复合型材由于内侧采用了PVC材料,保温性能好;外侧的铝合金型材和内层的塑料异型材全部使用专用插角连接,抗风压强度高;新型的密封结构设计加强了密封性能。隔热断桥铝型材在保留了加工精度高和耐老化变形方面优点的基础上,在型材的内部、外部安装了冷热桥技术,窗框具有多种断面形式以及较高的强度,隔温性能和机械性能良好,还大幅度降低了传热系数。选用优质的铝塑复合型材和隔热断桥铝型材对提高外窗节能效果有明显作用。      2.3 应用节能玻璃     玻璃是外窗重要构建之一,其作用不仅仅是采光,还具有导热性和遮阳性,外窗的最大导热和辐射面积就是玻璃,是能耗的主要部件。普通单层白玻不能很好的解决能耗和提高抗风压性能,现已被中空玻璃系列节能产品所取代。中空玻璃通过增加空气层厚度或层数,向空气层中填充惰性气体,使空气层无空气对流,降低传热,提高节能效果,具有良好的保温、隔音和防结露等特点,与窗扇形成整体刚性比较好,增加了受力杆件的强度,改善了外窗保温性能和抗风压性能(抗风压性能好,窗框扇不易变形,可减少对流热量损失);low-E玻璃既能降低太阳光的直接辐射传热,也能大幅降低对流传导传热,具有阻止热辐射直接透过的作用。节能玻璃种类较多,功能各不相同,应根据不同地域环境条件合理选用,如北方地区要重点考虑保温性能,降低冬季采暖的能耗,南方地区要重点考虑遮阳性能,以降低夏季空调的能耗。      2.4 配装优质附件     在附件的选择上,人们常认为五金件和密封条是配件,忽视了它们在节能方面的重要作用,结果使外窗在使用过程中的整体质量和节能效果受到严重影响。外窗的力学性能(启闭力、悬端吊重、反复启闭性能等)和物理性能(抗风压性能、密封性能、保温性能等)都与五金件有直接的关系,各种窗型的独特功能都依赖于五金件的配置来实现。密封条是用来加强外窗密封性能,提高保温性能最直接的附件,所以材质必须具有足够的拉伸强度,良好的弹性和耐老化性能,外形尺寸要与型材协调匹配;密封条质量的好坏及安装的正确与否,直接影响到建筑外窗的密封性能。所以选择高品质的五金配件、密封材料并安装调整到位,对于改善外窗的密封性能,提高整体节能效果也是相当重要的。

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3 结束语     节能不仅是经济可持续发展的需求,也是环境保护的必然要求,面对能源紧张和资源缺乏的严峻形势,提高外窗节能效果具有现实意义。外窗的节能应从型材的选择、附件的配置、节能玻璃的应用等多方面来控制,通过科学设计、优化组合共同完成,从整体上达到节能的最佳效果。

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