关于提升温州地区建筑外窗节能效果的材料选型研究

苗家齐 曹育恒 周鸣

摘 要 文章以温州市为例，对其在温州市政府大力推进建筑节能的背景下，对如何提升温州地区建筑外窗节能效果的材料选型进行了研究，通过分析比对认为窗框选择断热桥铝合金窗框，玻璃采用Low-E中空玻璃更适合在温州地区进行节能推广。

关键词 外窗;节能;窗框;玻璃

目前温州各类建筑的数量正在快速递增中，随着快速发展的同时也衍生出一些问题。建筑的使用能耗巨大，已经达到了全市能耗的30%，如何降低能耗是当下的热点。温州市人民政府在《关于推进我市建筑节能与墙体材料革新工作的若干意见》（温政发[2006]49号 二○○六年四月二十九日）中制订了“到2010年，县级以上城市新建商品住宅和公共建筑全面实施节能65%的标准，基本完成对高耗能的既有公共建筑的改造任务。”要达到这一标准，任务还相当艰巨。在建筑的各个组合部分中建筑外窗的绝热性能是最差的，它产生的能耗约占建筑维护结构能耗的40%～50%。外窗也是建筑物保温最薄弱的部位[1]。冬季保温引起的能耗需求也占据很大比重，因此处理好建筑外窗的能耗就可以更高效的提升建筑的节能效果。

1温州的气候特点

温州处于夏热冬冷地区的南端[3]，即属于海洋性气候同时又属于ⅢA子气候分区，与同样位于夏热冬冷地区的其他城市的气候条件有着差异性，也与同属于此子气候分区的其他城市有着明显的区别，所以不能直接套用其他地区的外窗材料以及技术。温州属亚热带海洋季风润湿性气候区，根据近十年的气象数据统计，年平均气温18.6～19.5摄氏度，最冷月1月份平均气温6.9～9.8摄氏度，冬季日最低气温<0℃平均日数8天。温暖舒适期（10～28℃）每年有9个月，出现时数总计6500小时，约占全年总时数的74%。年平均相对湿度72%～80%。温州季风显著，春夏之间季风交替频繁，多台风。温州昼夜温差大，夏季白天外窗考虑隔热，晚上可考虑自然通风降温，冬季外窗白天利用日照增温，晚上考虑保温防结露。因此应根据温州独特的气候特点选择合适的材料。而目前基于温州气候特点的节能外窗技术研究却非常少，严重制约了温州建筑节能技术的发展。

2温州建筑外窗的窗框选型

温州属于ⅢA子气候分区，夏季炎热冬季无严寒，全年降水充沛，气候温暖湿润，伴有季节性季风[4]。所以在窗框选型中应偏向考虑夏季隔热，冬季保温可以达到减少围护结构中窗框热传递效率的效果;同时因全年温差较大，平时气候温暖潮湿，所以在窗框材质上应考虑到对温度中高温到较低温以及高湿度的耐受性;温州地震强度等级较低，但夏季时季风现象明显所以应考虑强风对窗框结构的影响。以下是市面上常见的几种窗框材料：

2.1 PVC塑料窗框

塑料窗框的特点为导热系数低、保温性能中等，造价低生产成本低。但是它会造成一些污染，而且其强度和刚度相对而言较差，很容易损坏。尤其温州经常会有台风天气，面临大风的情况下塑料的强度较差，不利于在温州地区推广使用。

2.2 玻璃钢窗框

玻璃钢主要特点为耐腐蚀、抗老化、阻燃、保温、长期光照不变形等特点。但是材质自身相对粗糙，装饰效果差，最关键的问题是玻璃钢的结合处理。首先外表面涂层容易脱落，其次玻璃窗框的连接部件也不够牢靠，在温州这样的多雨季节很难长时间维持好的效果。

2.3 木窗框

木窗框优点有重量轻、强度较高，保温隔热性能好，易加工，生产能耗低，可自然降解，对环境污染很小。不足是容易湿涨、干缩，易于开裂、腐烂，需要经常油漆维护，使用寿命短。尤其在温州这样雨水量大的城市，如果采用木结构窗框会加剧材料的腐烂，使用寿命将会更短。

2.4 断热铝合金窗框

断热铝合金窗框具有强度高、重量轻、刚度较大、抗风压性能好、耐大气腐蚀性强、密封性好、使用寿命长、采光面积大、装饰效果好（可广泛应用于社会市场）的优点。普通窗框导热系数大，保温性能差。可以结合多种热桥阻断技术来提高铝合金窗框的保温隔热性能如穿入尼龙条法，经过断热处理后，窗框的保温性能可提高 30%～50%。

经过对比断热铝合金窗框具有寿命长、强度大、刚度较大、抗风压性能好、耐大气腐蚀性强、密封性好、使用寿命长、采光面积大、装饰效果好、保温效果好的特点，针对温州地区的气候特点更适合在温州地区进行推广。

3温州建筑外窗的玻璃选型

在温州地区进行玻璃选型需要考虑以下几点：①结合温州地区的气候特点，夏季考虑隔热、冬季考虑保温是玻璃选型中的重点。②从满足居民生活舒适度的角度出发，外窗还要具有好的隔音降噪的效果，因为温州也属于车流量较大的城市。③玻璃装饰效果好足够清晰简洁，有利于塑造好的城市形象。目前市面上主要的节能玻璃技术有中空玻璃、真空玻璃、吸热玻璃、LOW-E中空玻璃。

3.1 普通吸热玻璃

吸热玻璃也称作有色玻璃[5]。其中蓝色和绿色玻璃在就具有好的隔热效果，但是他的可见光透过性较差，而且整体的外观不利于推广，现代大众的装饰需求也更加看重成品的效果，在外观上吸热玻璃还是不尽如人意。

3.2 普通中空玻璃

中空玻璃的特性是具有好的隔热效果和隔音效果，它主要阻隔了热传导和对流传热，加上中间的封闭空间，使得玻璃内外的空气无法对流，所以中空玻璃隔音效果还是不错的。结合温州的天气情况，中空玻璃还有一个优点就是不会产生结露，对比单片玻璃是一个主要优势。同样外观装饰效果也是不错的，无杂色更加简洁大方。比较适合在温州进行推广。

3.3 普通真空玻璃

真空玻璃与中空玻璃相似，主要区别是中间夹层的气体几乎很少，整体形成一个封闭的真空空间，所以中空玻璃具有的保温性能、抗结露性能它都具备，而且在效果上还要优于中空玻璃。但是真空玻璃目前主要用作各种学科的前沿技术研发，作为在温州地区进行推广还是具有难度。因为其制作工艺相对复杂，造价同样比较高，所以暂时不做考虑。

3.4 Low-E中空玻璃

Low-E玻璃又称为低辐射玻璃[6]，它可以有效降低因为辐射而产生的室内热量向室外传递，所以在节能上同样具备不错的效果。它同样具有优异的光学性能，对于太阳光的透射比可以达到80%，但是它的反射率低。所以在实际外观效果上，使用上更加清晰明亮也不会造成光污染。同时还具备好的隔音效果，对于在城镇车流量大的环境背景下，最适合在温州进行推广，使用后节能效果以及生活舒适度都会大大提升。

综上所述，根据温州地区的气候特点，我认为建筑外窗需要具备以下特点：①夏季有好的隔热效果;②冬季有好的保温效果;③可以抵挡季节强风带来的影响;④温州雨水量大，外窗需要具备好的抗腐蚀性;⑤城市车流量大需要具备好的隔音效果;⑥外观装饰效果好，能够建立好的城市形象。经过分析比较我认为采用LOW-E中空玻璃和断热铝合金窗框组合的方式能够取得不错的节能效果，满足以上的所有需求更适合在温州地区进行推广。

参考文献

[1] 付祥昭.夏热冬冷地区建筑节能技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2002：73.

[2] 姜波，刘长滨.建筑节能信息的收集与应用制度研究[J].建筑学报，2008，（9）：96-98.

[3] 侯余波，付祥釗.夏热冬冷地区窗墙比对建筑能耗的影响[J].建筑技术，2001，32（10）：661-662.

[4] 王璇.对夏热冬冷地区外窗节能问题的探讨[J].长沙大学学报，2004，18（2）：53-56.

[5] 徐兴雨.纳米透明隔热涂料的研制及其综合节能评估[D].北京：中国石油大学（北京），2017.

[6] BRE.EcoHomes 2006 Pre Assessment Estimator[S].Building Research Establishment Ltd：Garston，2006.