建筑外窗的形式及节能技术措施

【摘要】对于窗的保温节能效果要从热力学热传导的三个要素：即热量交换、热的对流、传导辐射来分析探讨。对流是在门窗空隙间热冷气流的循环流动，导致气体产生对流带动热量交换，热冷空气的循环对流造成热量的损失。热传导则是由材料自身分子的活动传导热量。现实建筑中，不论什么材料做成的窗，对热交换如能有效的阻断和控制，应该是节能窗的最基本要求。

【关键词】建筑；外窗；形式；节能技术；措施

由于能源的短缺和对环境的保护需要，节约能源已成为建筑工程必须采取的重要技术措施。外窗是建筑物的重要组成部分，与外墙、屋顶构成建筑物的护结构，窗在护结构的作用独特，具有采光、通风、隔热、眺望、保温、装饰等多重功能。窗的设置同墙体比较是薄壁结构件，不仅存在与其他围护结构共同的热传导问题，主要是通过窗扇缝隙空气冷热交换的渗透。尤其在广大采暖的居住建筑热损失中，窗户的传热与空气的耗热损失约占总量的1／2以上，成为保温节能的重要部位。

1 降低窗的传热损耗

1.1 减少窗框和窗扇材质的导热

目前常采用的窗框材料主要以钢质、木质、铝合金和塑料为主，其中用量较大密封热阻值好的首选应是塑料窗。北方地区由于冬季寒冷时间长，建筑外窗多采用了塑钢窗。但存在的现实问题是塑钢窗的制作质量良莠不齐，主要原因是小作坊加工制作并非是正规厂家生产，涉及价格问题的因素多。主要是框的钢衬材料规格偏小、数量不够，使塑钢窗的刚度大大降低，其耐久性能和节能效果达不到预期效果。

1.2 很少窗玻璃的传热

目前北方地区建筑外窗玻璃绝大部分的单框双玻和双扇双玻，也有采用中空玻璃形式的，提高了热阻值，利于节能。双层窗扇的做法是传统的保温节能形式，两层扇中间有100mm宽的空间空气的不流动。20世纪末采用单框双玻璃形式的窗较多，保温性能较双层扇的双玻璃仍有差距，其传热系数为2.9W／(m2・K)，因双玻窗加工制作比较简易，双玻中的空气间层密封简易不严密，在冬季低温下不能使外层玻璃的内侧在任何时间不出现冷凝，有时会达不到保温节能的效果。

2 外窗玻璃的用材特性

保温节能窗的用材及结构固然重要，但窗的最大导热辐射面积是玻璃无疑。玻璃的散热主要是依靠热传导和热辐射，而这种传导的热是从玻璃内侧把热传导到玻璃窗的外表面。热传导的大小和速度与玻璃的厚度、不同玻璃的导热性质有关；辐射则和不同性质的玻璃相关。为使玻璃能达到节能的需要，现在建筑使用的节能窗玻璃有3种，即涂抹型节能玻璃、结构型节能玻璃和吸热玻璃等。

2.1 热反射镀膜玻璃

热反射玻璃是节能涂抹型玻璃最早研发的产品，热反射玻璃是在平板玻璃表面镀的单层或多层金属及金属氧化物薄膜。这层薄膜对光有较强的吸收控制性能，尤其对阳光中红外线光的反射具有节能作用。对阳光有较好的反射和吸收能力，能有效地减少对阳光的辐射能向室内的传导，保持室内温度的稳定，节省能源。

2.2 低辐射镀膜玻璃

低辐射镀膜玻璃又称作Low-E玻璃。该低辐射玻璃应用在建筑工程中是20世纪90年代欧美发达国家，其具有反射红外线的性能；按生产工艺分为在线法生产Low-E和离线溅射法生产Low-E玻璃，其特点是可直接用于自然环境中，可以刚化和热弯，并能长期存放；它的不足之处是热学性能较差，在线法比离线法的Low-E绝热值µ相差近1／2，而µ值和玻璃的辐射率关系直接，其µ值越低，通过玻璃的传热量越低，窗玻璃的传热性能越好。

2.3 可吸热玻璃

吸热玻璃从20世纪80年代开始逐步推广使用，节能原理一般认为，通过吸收阳光中的红外线使透过玻璃的热能降低。在城乡各地随处可见到吸热玻璃的使用，但许多使用并不是出于为了节能，而较多是为了达到玻璃色彩的效果，没能达到节能效果的作用。

3 建筑外窗常用的形式

3.1 普通平开窗

现在平开窗的窗框和窗扇一般都有较好的密封压条处理，在窗扇关闭后密封条在缝内被压的很紧，几乎没有空气可渗透的通道。平开窗热量渗透流失的部位主要是玻璃、窗框和窗扇的材料，而扇框材料的热传导远比不上对流形成的热损失。

3.2 普通推拉窗

推拉窗是在窗框槽内左右滑动开启，扇上部形槽内有较大空间，槽下有滑轮空隙，窗扇上下形成实际的对流交换条件。冷热空气的对流交换形成较大的热传导，而这种热传导损失大小和速度，是同窗扇上下空间形成正比例。

3.3 常用固定窗

固定窗的玻璃和窗框是热传导的主要部位，在玻璃表面采取有效措施是可以解决热损失，提高节能效果的；同时在结构上看固定窗是节能效果较好的窗型。为达到通风换气的需要，在固定窗上开洞安装小上翻或下翻窗扇，或安装一小平开窗扇，专门为通风换气用，处理好小框周围的密封性能。

4 建筑外窗的节能设计考虑

4.1 控制不同期向的窗面积

现在建筑的设计普遍追求大开窗的现实，落地窗、外飘窗几乎成为时尚外窗的留置形式。在广大北方地区冬季保温节能而言，减小开窗面积应该是节能的最好方式。从节能上看窗墙面积比值越小越好，但其值过小又会影响到室内的采光，也存在利用太阳能使室内舒适度降低。

4.2 正确选择节能玻璃

根据建筑特点和自然环境条件，合理选择采用节能玻璃是设计必须重视的问题，使玻璃的热工性能得到更好的发挥。有相当部分的建筑物节能玻璃的使用没有发挥其应有作用，如热反射玻璃的节能作用体现在阻挡太阳能进入室内，可以降低自调制冷负荷，在冬季或日照量偏少的地区反而会增加取暖的负荷。

4.3 合理选择窗形式

从建筑节能角度，建筑外窗宜采用平开窗和内平开下悬窗。因外开窗不宜清洗玻璃，尤其是高层建筑。而内平开窗，不太受用户欢迎。一是因为内平开窗在开启时占用室内空间；二是以前内平开窗的水密性能不好。但随着门窗制造质量以及各配件质量的提高，良好的内平开窗已经具备非常好的水密性能。为方便人们对窗户的清洁和维护，开启关闭窗户，既不占用建筑物室内的空间又能保持长时间的开启通风，应选择内平开下悬窗。

5 结语

伴随着装饰与装修与楼盘相结合，门窗这一脸面工程――建筑的眼睛，人们就更加挑剔，更加追求其美观、节能、实用。怎样发挥窗的优势，将隔热保温环保融为一体，期望新的门窗开发应用，使人们的居住环境更美好。

参考文献：

[1]王强.建筑物的结构设计[M].上海：上海科学技术出版社，2006.

[2]中国建筑科学研究院.建筑实用手册[M].北京：中国建工出版社.2001