1、建筑节能系列课件建筑节能系列课件 之之门 窗 的 节 能 建筑门窗为建筑物保温性能最薄弱的部位，随着人们生活水平的不断提高，为了创造一个舒适的居住环境，室内制冷和采暖越来越普遍，门窗作为建筑物的表面维护结构一部分，直接影响到建筑的节能情况，提高门窗的保温隔热性能是降低建筑长期能耗的重要途径之一。建筑门窗选择的综合要求建筑门窗选择的综合要求提高门窗保温隔热能力的主要途径提高门窗保温隔热能力的主要途径n控制窗墙比n采用保温性能好的门窗n减少冷风渗透一、控制窗墙比一、控制窗墙比n窗墙面积比：窗户洞口面积与房间立面单元面积的比值。n窗墙面积比规定(DBJ41/62-2005)：A、北向窗墙面积比不应大
2、于0.25。B、东、西向窗墙面积比不应大于0.3。C、南向有阳台窗墙面积比不应大于0.35。D、南向无阳台窗墙面积比不应大于0.45。二、门窗的保温性能二、门窗的保温性能n门窗是由门窗框和玻璃组成A、门窗框：由各种不同材性的材料拼装而成，它的保温隔热性能受框型材的材性、断面设计、断热桥的长度影响。不同材料窗框的大致传热系数见表。B、玻璃：玻璃层数、镀膜与否、两玻之间空气层的厚度等因数影响。P17n为了满足不同地区和不同档次的要求，我国相继开发出聚氯乙烯塑料门窗、铝合金门窗、断桥铝合金门窗、复合门窗、彩色钢板门窗、不绣钢门窗及玻璃钢窗。是各类窗的节能效果 见表。从表中可以看出：从表中可以看出：n
3、非金属窗的保温性能明显优于金属窗；n双玻窗、中空玻璃窗和双层窗的保温性能明显优于同类框型材的单玻窗。金属单玻窗是保温性能最差的一类窗；n铝合金断热窗保温性能明显优于框不断热的铝合金，铝合金断热Low-E中空玻璃窗的保温性能比铝合金断热中空玻璃更好。n复合双玻（或中空玻璃）窗的保温性能明显优于金属双玻（或中空玻璃）窗。n铝合金断热铝合金断热Low-E中空玻璃窗的节能效果达到中空玻璃窗的节能效果达到59%66%，PVC塑料塑料Low-E中空玻璃窗节能效果达中空玻璃窗节能效果达到到75%,PVC塑料双层窗节能效果达到塑料双层窗节能效果达到5266%。（一）聚氯乙烯塑料门窗 n聚氯乙烯材料简称PVC，
4、是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入适量的抗冲剂、加工助剂、改性剂等，经混炼、压延、挤出成型等工艺而成的各种截面的异形材。nPVC材料具有轻质、隔热、保温、防潮、阻燃、施工简便等特点，其抗拉强度、抗弯强度均比木材优越，规格、色彩繁多，极富装饰性。n从建筑门窗生产能耗比较，生产同样重量的PVC塑料的能耗是生产钢的1/4.5，生产铝的1/8.8。而且从建筑门窗的当前价格比较，同样性能的窗户，PVC塑料窗价格为断热桥铝合金窗的2/3。因此，无论从性能价格比以及我国当前消费水平，大力推广中空玻璃塑料窗对我国建筑节能和能源利用都具有现实意义.PVCPVC塑料门窗的保温性能受以下因素影响：塑料门窗的保温性能受
5、以下因素影响：（1）型材的厚度：型材厚度越大，其保温性能越好，根据我国今年来门窗发展状况来看，型材的断面厚度呈递增趋势，发展顺序为：50mm60mm65mm70mm。（2）增加型材腔体：型材的腔体越多，阻止热流传递的能力越强，保温性能越好。多腔室结构一般腔室均朝热流方向分布，型材内的多道腔壁对通过的热流起到多重阻隔作用，腔内传热相应被削弱，特别是辐射和导热随着腔体的增加而成倍的减少。见图 由以上图可知，在型材厚度相同的情况下，腔体越多，型材的保温性能越好。（二）断热铝合金门窗（二）断热铝合金门窗n断热桥铝合金窗是在老铝合金窗基础上为了提高门窗保温性能而推出的改进型，铝合金等金属型材的保温性能较
6、差（K=4.2-4.8），其原因是铝合金型材导热性能太好，通过铝合金腔壁传导的热量远远大于腔内空气导热、对流和壁面辐射传热量之和。n为了减少铝合金框的传热，用非金属材料（如聚酰胺尼龙隔条）作断热桥对铝合金型材作断热处理，形成断热铝合金门窗。断热铝合金门窗断热铝合金门窗断热铝合金门窗断热铝合金门窗断热铝合金的形成方法有断热铝合金的形成方法有2种：种：n采用在铝型材的空腔中灌注硬质发泡聚氨酯，然后再将空腔两侧边的铝合金壁剥去割断热桥。n窗型材内外为铝合金，用强度高、导热系数小增强尼龙隔条（聚酰胺尼龙隔条）用辊压法复合而成。n断热桥必须有一定的长度（指金属断开的距离），才能保证断热桥有足够大的热阻，
7、所以断热桥一般不易小于15mm。增强尼龙隔条的材质和质量也直接影响到隔热断桥铝合金窗的保温性能和耐久性。断热铝合金门窗断热铝合金门窗 的特点的特点n断热铝合金门窗的突出优点是重量轻、稳定性强、可塑性好、机械强度高、保温隔热性好，刚性好、防火性好，采光面积大，耐大气腐蚀性好，综合性能高，使用寿命长(50-100年)、回收性能好（可回炉重炼）、装饰效果好等优点是当今国际上流行的绿色产品。使用高档的断桥隔热型材铝合金门窗，是高档建筑用窗的首选产品。n n优质的断热铝合金门窗所用的铝型材厚度、强度和氧化膜等，应符合国家的有关标准规定，壁厚应在1.2毫米以上（高档的壁厚可达到），抗拉强度达到每平方米毫米
8、157牛顿，屈服强度要达到每平方毫米108牛顿，氧化膜厚度应达到10微米。如果达不到以上标准，就是劣质铝合金门窗。n n断热铝合金门窗的五金零件应安装合理，避免由五金零件而产生的热桥。（三）环氧树脂玻璃钢窗（三）环氧树脂玻璃钢窗n环氧树脂玻璃钢窗是建设部推广的新一代节能、高强、耐腐、绿色环保、永不变形的玻璃钢门、窗。是继木、钢、铝合金、塑料之后的第五代门窗。环氧树脂玻璃钢是环氧树脂、固化剂、玻璃纤维及其它辅助材料组成的增强材料。它具有机械强度好，粘接性能强，比重小，绝缘性能好，收缩率低，耐腐蚀性好，耐化学药品性能好，工艺性能好等特点。环氧树脂玻璃钢成型方法大至有：手糊法、模压法、缠绕法、挤拉法
9、喷射法、离心法。环氧树脂玻璃钢窗的特点：环氧树脂玻璃钢窗的特点：n保温性能好：玻璃钢窗框的大致传热系数是1.4-1.8W/（m2.K），断热铝合金门窗的大致传热系数是2.4-3.2W/（m2.K），根据资料统计，在采用相同中空玻璃的条件下，玻璃钢窗的传热系统比隔热断桥铝合金窗低0.3W/（m2.K）左右，玻璃钢窗的保温性能比断热铝合金窗高10；n密封性能好：由于玻璃钢窗框的膨胀系数与墙体及玻璃一致，它们之间不由于热胀冷缩而产生缝隙并且玻璃钢窗框一般采用多点阶梯密封结构设计，填充高分子保温材料所以密封性能好。保温性能好，提高室内温度35；隔声性能好，隔声量可达26-31分贝。n型材表面颜色丰富
10、玻璃钢型材饰面颜色多达640000种可供选择；n防雷和静电：玻璃钢是电绝缘体，不会因雷击产生电流和出现静电现象，使用安全。（四）建筑节能玻璃（四）建筑节能玻璃n节能玻璃的类型：A、中空玻璃B、真空玻璃C、吸热和热反射玻璃D、泡沫玻璃及太阳能玻璃。1 1、中空玻璃、中空玻璃 n中空玻璃有单层和双层之分。可以根据不同要求选用各种不同性能的玻璃原片，如透明浮法玻璃、压花玻璃、彩色玻璃、防阳光玻璃、镜面反射玻璃、加丝玻璃、钢化玻璃等与边框（铝框架或玻璃条等）经胶接铝条、焊接或熔接而制成。n n玻璃玻璃包括所有的平板玻璃及其深加工产品。包括所有的平板玻璃及其深加工产品。n n密封剂密封剂对中空玻璃的边
11、部进行密封，确保尽量对中空玻璃的边部进行密封，确保尽量少的水蒸气进入中空玻璃内部，延长中空玻璃的少的水蒸气进入中空玻璃内部，延长中空玻璃的使用时间。使用时间。n n干燥剂干燥剂保证将密封在中空玻璃内部的所有水蒸保证将密封在中空玻璃内部的所有水蒸气吸附干净，保证中空玻璃的寿命。气吸附干净，保证中空玻璃的寿命。n n间隔条间隔条控制中空玻璃的内、外两片玻璃间的距控制中空玻璃的内、外两片玻璃间的距离，并控制外部的水蒸气进入空气夹层，保证中离，并控制外部的水蒸气进入空气夹层，保证中空玻璃具有合理的空间层厚度和使用寿命。空玻璃具有合理的空间层厚度和使用寿命。中空玻璃一般有以下几个方面组成:中空玻璃的中空
12、玻璃的隔条隔条n中空玻璃的间隔条分暖边隔条和冷边隔条。n冷边是指传统的金属铝，铝间隔条的导热系数是160W/m.K，是玻璃的160倍，是空气的6667倍（玻璃的导热系数是1W/m.K，空气的导热系数是0.024W/m.K），所以冷间隔条成为中空玻璃的软肋。铝间隔条有传统的四角插接式和改进后的连续长管弯角式（造价高）。四角插接式又分为接头涂胶和不涂胶处理，当然长管弯角式接头少，密封性能要好，但如其为接头不涂胶，密封性不一定比四角插接式接头涂胶好。n暖边是指间隔条的材料和构造均不同于传统的金属隔条（如实唯高隔条：由波浪形铝带，外加一层内含有干燥剂的密封胶）。三种性能的暖边间隔条见表。n但是有些暖边
13、间隔条内含有溶剂，在高温时会分解散发，悬浮在中空玻璃的空气层内；低温时，溶剂水汽会凝结在玻璃内侧，形成化学雾，导致玻璃永久变花，特别是Low-E玻璃，对化学雾特别敏感，此时在选择暖边间隔条时应必须考虑化学雾问题。中空玻璃的密封处理中空玻璃的密封处理n中空玻璃的密封胶的道数：有一道和两道。中空玻璃的密封胶的的作用：A、密封作用（防止外界的水汽进入中空玻璃层内）。B、结构作用（在外界温度高低变化，及高湿度，及紫外线照射下，仍能够保持中空玻璃的结构整体性）。这样就要求打两道密封胶，一道结构（聚硫胶）一道密封（基丁胶），各尽其职。如果只打一道胶，同时起两个作用，实践证实是比较困难的。单道和双道中空玻璃
14、密封寿命加速老化试验见图。干燥剂的选用干燥剂的选用n中空玻璃用的干燥剂有两类：分子筛和二氧化硅。各种干燥剂的吸附性能见图。n从图可以看出中空玻璃密封胶内如果不含溶剂，3A分子筛是最适合中空玻璃的干燥剂，3A分子筛具有亲水性，只吸附水，不吸附其它物质，所以可以保证正常条件下的中空玻璃片与片之间的平行，减少中空玻璃边缘处的应力，延长中空玻璃的寿命。n中空玻璃密封胶内含溶剂时，应使用两种分子筛混合物（75%的3A分子筛，25%的13X分子筛），使其兼有吸附水和溶剂的性能。中空玻璃气体层的厚度与数量中空玻璃气体层的厚度与数量n常用的中空玻璃间层厚度为6、9、12mm等。气体间层的厚薄与传热组的大小有着
15、直接的联系，在玻璃材质、密封构造相同的情况下气体间隔层越大，其热阻也就越大，对应的玻璃传热系数K值也就越小。但当气体层厚度达到一定程度后，其热阻的增长率就很小了。因为当气体层厚度增加到一定程度后，气体在玻璃之间温差的作用下就会产生一定的对流过程，从而降低了气体层增厚对热阻增加的影响。如图所示。因此通常情况下，中空玻璃空气间因此通常情况下，中空玻璃空气间层的厚度不会超过层的厚度不会超过12mm，n如果需要进一步提高玻璃的保温性能，可以通过增加玻璃玻璃空气间层数量的方法，显然两个9mm厚的空气层要比一个18mm厚的空气层热阻要大许多。如采用三玻结构，或者张膜结构(利用在中空玻璃内部张拉薄膜的方式增
16、加空气层数量来达到增加热阻，降低玻璃的传热系数。如图。当然，只有当空气间层总厚度大于15mm厚采用增加空气层数量的方法才会获得较好的效果。夹层空气的类型夹层空气的类型n普通中空玻璃夹层厚度小于12mm的情况下，夹层空气为纯导热状态，其热阻与夹层的厚度成正比，而与夹层气体的导热系数成反比，因此，采用更低导热系数的气体可以进一步增加空气层的导热热阻。通常做法是在中空玻璃内部充填惰性气体，例如氩气、氪气等来提高中空玻璃的保温性能。注：注：空气导热系数空气导热系数0.024 W/0.024 W/（m.Km.K）；氩气的导热系数）；氩气的导热系数0.016 W/0.016 W/（m.m.K K），例如例
17、如6+12+6白玻中空组合，当填充空气时，白玻中空组合，当填充空气时，K值约为值约为2.7 W/（m2.K），填充），填充90%氩气时，氩气时，K值约值约为为2.55 W/（m2.K），填充），填充100%氩气时，氩气时，K值约为值约为2.53 W/（m2.K），填充），填充90%氪气时，氪气时，K值约为值约为2.47 W/（m2.K），较只填充空气时的），较只填充空气时的K值降低了值降低了10%。两种惰性气体相比，氩气在空气中含量丰富，提取比较容易，使用成本低，所以应用较为广泛。表面镀膜处理表面镀膜处理n玻璃表面间的辐射换热热阻与其表面的红外辐射发射率有关，红外辐射发射率越低，其两表面间的辐
18、射换热热阻越大，如图所示，当发射率大于0.2时，其辐射热阻增值比较小，当发射率小于0.2以后，其辐射热阻迅速增加，在发射率为0.05时，其辐射热阻可高达3.7 W/（m2.K）。为提高玻璃表面的辐射热热阻，可以采用降低玻璃表面的红外辐射发射率的措施，通常的做法是在玻璃表面镀上低辐射膜，即Low-e膜。实验证明，中空玻璃镀膜后，中空玻璃的热工性能明显改善，传热系数K有普通中空玻璃的3.03.1降低为1.72.3，其中空气层厚度为12mm的低辐射中空玻璃作为PVC塑料窗（单块玻璃镀膜）传热系数可以降1.72.0W/.k窗的安装角度窗的安装角度n建筑外墙的玻璃一般为垂直放置状态，但当用于温室或斜坡屋
19、顶时，其放置角度也随之发生变化，内部气体的对流状态也会随之而改变，这会影响气体对热量的传递效果，最终导致中空玻璃的传热系数发生变化。以常用的6+12+6白玻空气填充组合形式为例，垂直放置状态时的传热系数K值为2.70 W/（m2.K），水平放置状态时的传热系数K值为3.26 W/（m2.K），增加了21%。所以当中空玻璃水平放置时，必须考虑K变大对建筑节能效果的影响。光学性能 根据所选用玻璃原片，中空玻璃可以具有不同的光学性能可见光透过率范围：10%80%光反射率范围：25%50%热学性能 在某些条件下，其绝热性能可由于混凝土，据统计，一些欧洲国家采用中空玻璃比普通单层窗每平方米可节省燃油45
20、50L。隔声性能 其噪声效果通常与噪声的种类、声强有关。一般可使噪声下降3044dB。交通噪声可降低3138 Db，即可以将街道汽车噪声降低到教室的安静的程度。露点 在通常情况下，中空玻璃接触室外高湿度空气的时候，玻璃表面温度较高，而外层玻璃虽然温度低，但接触的空气湿度也低，所以不会结露，中空玻璃的内部干燥是中空玻璃的重要的质量指标，中空玻璃应保证内部露点在-40以下。采用中空玻璃当室温为21时，相对湿度为57%，中空玻璃（空气间层为12）传热系数为3.0 W/m2.k，室外温度在-6以上时不结露，相同情况下，单层玻璃（传热系数为5.6 W/m2.k）在室外温度为7时，已结露。2 2、真空玻璃
21、真空玻璃n真空玻璃的剖面示意如图所示，真空玻璃采用两片平板玻璃用低熔点玻璃将四周密封起来。一片玻璃上有一个排气管，排气管与该玻璃也用低熔点玻璃密封，两片玻璃间间隙为0.10.2mm，为使玻璃在真空状态下承受大气压的作用，两片玻璃间放有微小支撑物，支撑物用金属或非金属材料制成，均匀分布。由于支撑物非常小不会影响玻璃的透光性。3 3、吸热玻璃、吸热玻璃n吸热玻璃是一种吸收大量红外线辐射能而又保持良好可见透光率的平板玻璃，这种玻璃适当引入某些成分从而提高了对太阳辐射的吸收率，对红外线的透射率很低，做成门窗时能减少阳光进入室内的热量，在夏季有利于降低室内温度，能调节空调能耗和费用。n吸热玻璃由于配料
22、加入色料不同，产品有各种颜色，如蓝色、天蓝色、茶色、灰色、蓝灰色、金黄色、绿色、蓝绿色、黄绿色、深黄色、古铜色、青铜色等。热反射玻璃热反射玻璃 n热反射玻璃是一种具有遮阳、隔热、防眩光、装饰等效果的新型节能采光材料。热反射玻璃的性能如下：n热反射玻璃主要性能是玻璃经镀（涂）膜后，透过的光线色调改变、光的透过率降低、反射率提高；对太阳辐射的屏蔽率达到40%80%。镀金属膜的热反射玻璃还具有单向透视的作用，既白天人在室内能看到室外的景物，而室外的人看不到室内的景象，对建筑内部起遮掩及帷幕的作用。所以，使用热反射玻璃可以保持可见光的透光率，减少进入室内的太阳辐射或提高对长波远红外线的反射率，减少室内
23、热量的散失，有利于冬暖夏凉，节约空调能耗。三、三、提高窗的密闭性，提高窗的密闭性，减少冷风渗透减少冷风渗透n我国多数门窗，特别是钢窗的气密性太差，在风压和热压作用下，冬季室外的冷空气通过门窗缝隙进入室内，增加供暖能耗.n河南省居住建筑节能设计标准（寒冷地区DBJ41/62-2005）中对窗的密闭性要求：设计中应采用气密性良好的窗户（包括阳台门），其气密性等级，在16层的建筑中，不应低于现行国家标准建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法GB/T7107规定的3级水平（窗户每米缝长的空气渗透量ql2.5m3/（m.h）；在730层的建筑中，不应低于现行国家标准建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法GB
24、/T7107规定的4级水平（窗户每米缝长的空气渗透量ql1.5m3/（m.h）。n加设密封条是提高门窗气密性的重要手段，密封条的材料有橡胶条、塑料条或橡塑结合的密封条；形状有条状、刷状、片状；固定方法有粘贴、挤紧或钉接，有的为膏状在接缝处挤压成型后固化。n门窗框和墙之间的缝隙不能用水泥砂浆填实，应用袋装玻璃棉或泡沫胶填堵。用密封胶封口。建筑中常用的窗型，一般为推拉窗、平开窗和固定窗。(一)、推拉窗两个窗扇在窗框上下滑轨中开启和关闭，开窗面积为窗框的一半。热、冷气对流的大小和窗扇上下空隙大小成正比，因使用时间的延长，密封毛条表面毛体磨损、窗上下空隙加大对流也加大，能量消耗更为严重。(二)、平开窗
25、分内外平开窗。正规的铝合金平开窗，其窗扇和窗扇、窗扇和窗框间一般均用良好的橡胶做密封压条。窗扇关闭后，密封橡胶压条压得很紧，密封性能很好，很难形成对流。这种窗型的热量流失主要是玻璃和窗框窗扇型材的热传导和辐射。从结构上讲，平开窗要比推拉窗有明显的优势。平开窗可称为真正的节能窗。(三)、固定窗的窗框嵌在墙体内，玻璃直接安在窗框上，用密封胶把玻璃和窗框接触的四边密封。正常情况下，有良好的水密性和气密性，空气很难通过密封胶形成对流，因此对流热损失极少。玻璃和窗框的热传导是热损失的源泉。固定窗是节能效果最理想的窗。气密性与窗的开启方式的关系：建设部限制禁止使用的门窗1 1、无预热功能焊机制作的塑料门窗
26、不得用、无预热功能焊机制作的塑料门窗：不得用于严寒、寒冷和夏热冬冷地区的房屋建筑于严寒、寒冷和夏热冬冷地区的房屋建筑 2 2、非中空玻璃单框双玻门窗，框厚、非中空玻璃单框双玻门窗，框厚5050（含（含5050）mmmm以下单腔结构型材的塑料平开窗及手工以下单腔结构型材的塑料平开窗及手工机具制作的塑料门窗，禁止用于房屋建筑机具制作的塑料门窗，禁止用于房屋建筑 3 3、非断热金属型材制作的单玻窗，不得用于、非断热金属型材制作的单玻窗，不得用于具有节能要求的房屋建筑。具有节能要求的房屋建筑。4 4、3232系列实腹钢窗，系列实腹钢窗，2525系列、系列、3535系列空腹钢系列空腹钢窗，不得用于住宅建筑窗，不得用于住宅建筑。
