建筑门窗设计对节能效果的影响探析

袁天皎

摘要：我们提倡节能减排和低碳生活。我国工业建筑门窗节能工程应积极通过优良的设计、优良的施工和科学的管理，以达到节能的目的。在工业建筑的外围护结构（门窗、外墙、屋顶等）中，门窗的热工性能最薄弱，是建筑物能量损失的最主要部分，同时也是影响室内热环境、加剧建筑能耗的重要因素。建筑物的热能损失，大约70%通过门窗（其中传热损失为1/3，冷风穿透1/3），只有大约30%通过外墙、屋顶和其他部分。因此，门窗节能是改善建筑热环境、降低建筑能耗的关键。

关键词：建筑门窗设计；节能技术；作用

1影响门窗节能效果的主要因素

节能门窗最关键的是门窗结构。由传热学原理可知，热量的交换可分为导热、对流及辐射三种方式，因此，门窗的散热损失同样也是由玻璃和窗框、窗扇型材的热辐射和热传导所形成。无论什么结构形式的门窗，如能对上述三种热交换进行最有效的阻断，即有效地减少热损失，才能称为节能门窗。

2 建筑门窗的设计对节能效果影响分析

2.1 门窗开启方式的节能设计

（1）推拉窗的设计形式

推拉窗是由两个窗扇在窗框上、下滑轨中利用窗扇左右移动，完成开启和关闭。其开窗面积为窗框的一半。由于在两个窗扇上面及窗扇下面左右滑轨间有空隙的存在，很容易形成对流的有利条件。即便是加装密封条，由于使用的时间延长，使密封条表面主体磨损，窗的上下空隙也会逐渐加大，其能量损失相对严重。此外，如果在具体安装过程中使用低质量的配件，会更加影响节能效果。

（2）固定窗的设计形式

所谓固定窗，顾名思义就是已经固定好的，不能再进行任何改变，这种形式的门窗设计形式有很好的气密性和水密性，而作为一种节能窗口也有自己的弱点，即室内室外的空气交换效果会受到严重制约。

（3）平开窗的节能设计形式

平开窗是我国工业建筑中使用较为广泛的一种窗型，分内平开、外平开两种。由于平开窗的窗扇和窗框之间有良好的密封压条，窗扇关闭后会把密封条压得很紧，因而从结构上讲，平开窗的节能效果要比推拉窗效果明显。

2.2 门窗玻璃的节能设计

（1）Low-E玻璃的节能理念

Low-E玻璃又称低辐射玻璃，是在玻璃表面镀上多层金属或其它化合物组成的膜系产品。其镀膜层具有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性。高反射薄膜和密封胶性能的优劣直接決定Low-E玻璃的节能性能。

（2）中空玻璃的节能理念

中空玻璃是一种良好的隔热、隔声、美观适用的新型建筑材料。使用高强度高气密性复合粘结剂，将玻璃片与内含干燥剂的铝合金框架粘结而制成的中空玻璃，具有高效隔声隔热性能。

（3）Low-E中空玻璃的节能理念

为达到更好的保温隔热效果，将两种技术复合使用，采用Low-E玻璃制作中空玻璃，并在玻璃间充氩气或氦气，可进一步提高玻璃的节能性能。

2.3 门窗框型材的节能设计

（1）塑钢门窗

塑钢门窗是以聚氯乙烯（PVC）树脂为主要原料，加上一定比例的稳定剂、着色剂、填充剂、紫外线吸收剂等，经挤压出成型材，同时为增强型材的刚性，需在型材空腔内填加钢衬。塑钢门窗防火性能略差，燃烧时会有毒气排放，在防火要求条件比较高的情况下，不适合使用。并且塑钢门窗容易老化、变色、龟裂，影响使用寿命。

针对塑钢门窗的不足，用马来酸接枝顺丁橡胶共混改性聚氯乙烯，并加入硬脂酸锌，改性后的PVC复合型材断裂强度比顺丁橡胶/聚氯乙烯复合型材提高了50%。使用水滑石/锡酸锌改性的PVC材料，可提高PVC材料阻燃抑性能烟近50%。除了改进塑料本身使用性能外，为进一步提高塑钢门窗保温性能，对塑钢门窗型材设计可采用两种方式：一是通过增大型材厚度、壁厚及增加腔数来分隔空气层；二是采用发泡材料填充型材空腔，从而减少空气对流，以提高门窗保温性能。

（2）木门窗

我国传统门窗几乎都是采用木材作为原料。随着塑料门窗和铝合金门窗的兴起，保温性能和力学性能都不好的木质门窗逐步被市场淘汰，但近十几年，使用集成木材制作的门窗框扇进入市场。集成材木质门窗力学强度高、导热系数低、制作工艺先进，并且木材环保、可再生，可应用于高档门窗和特殊工艺的工业厂房。

集成材木质门窗需将木材进行切割、干燥除菌、胶合等预处理，制作集成木材后才能作为原材料用于门窗生产。用硫酸铝和水玻璃溶液处理速生材杉木木材，处理后木材尺寸稳定性显著提高，抗收缩系数可达34.21，稳定系数达80%以上。用杉木、杨树、巨桉等种不同人工林木材的胶合性后力学性能都有很大提高。

（3）铝合金门窗

铝合金门窗于20世纪70年代进入我国，80年代后得到迅速发展。到90年代中期，随着人们节能意识提高，保温性能良好的塑钢门窗发展迅速，铝合金门窗的发展受到一定阻碍。断桥技术原理是利用塑料隔热条，将室内外两层铝合金既隔开又紧密连接成一个整体，构成一种新的隔热型的铝型材，解决了铝合金传导散热快的问题。在设计生产中，增大塑料隔热条宽度，并且在隔热条之间空腔填充发泡材料，可以进一步提升断桥铝合金门窗节能性能。

2.4 门窗节能措施设计

（1）设计适当的窗墙比

适当的窗墙比是根据具体的建筑结构来确定门窗与建筑墙体的比例。通常，窗的传热系数大于具有相同朝向和面积的外墙传热系数。因此，窗墙的比例越大，能量损失的比例越大。

（2）设计合适的门窗朝向

建筑物外窗户的方位也会影响其节能效果。科学设计门窗朝向，避免让门窗处在主导风向的方向，以避免冷风灌入。一般来说，太阳辐射的强度在南北方向是更高的，它接受的辐射越多，所以考虑到这一点，建筑北向的窗墙为30%，东西方向的窗墙一般情况下为35%，南向的窗墙比宜为45%。北方寒冷地区宜在门窗处设计门斗，从而建立缓冲空间以降低冷风深入。

（3）门窗与墙体的密封处理

一般情况下，在门窗之间的边界和建筑墙壁之间的缝隙处，放置一些泡沫塑料密封件，或新型的具有良好密封性能的材料密封，也能收获良好的节能效果。

3 结语

随着科学技术的不断发展和进步，绿色节能技术逐渐渗透到各个行业，建筑门窗也有了一定的发展。为了达到保温隔热和低能耗的效果，各类节能门窗应运而生。

参考文献：

[1]王保.建筑门窗节能技术的应用[J]，建筑风.2011（17）：39-40.

[2]张琳.建筑节能新标准新要求与节能达标规划[J]。建筑科技。2012.

（作者单位：中海油石化工程有限公司）