對建筑節能與門窗選型問題的比較和研究

　　門窗作為建筑圍護的重要組成部分，能否配合墻體起到良好的保溫隔熱作用，減少居室能源流失，在建筑節能減排中有著至關重要的作用。目前，門窗品種很多，呈現鋁、塑、鋼、木、玻璃鋼、鋁塑復合、鋁木復合多元發展的態勢。為了迎合建筑節能政策，各種品種的門窗材料的生產廠家在稍做改進后，紛紛搭上了節能門窗的列車。在建筑設計時究竟應當選擇哪一種門窗作為首選的節能門窗，而哪一種門窗稱得上節能門窗，目前眾說紛紜。為了能夠使設計師、建設單位和一般業主在門窗選型時有所參照，我們對目前常用門窗品種作了一些研究比較和改進，供有關單位和從業人員參考。


    門窗是否節能，取決于兩個方面，第一：窗外框、窗扇框(以下簡稱框體)的材料是什么材料做的，是否隔熱保溫；第二：玻璃是否采用了中空玻璃；這是最基本的要求。保溫隔熱的節能門窗應當采用中空玻璃，這一點已經廣泛接受，余下的問題是框體的保溫隔熱性能了。顯而易見，鋁合金、彩鋼等金屬材料傳熱系數高，不隔熱、不保溫；塑料、玻璃鋼材料傳熱系數低，保溫、隔熱，這也是一般常識。因此結論很明確，塑料、玻璃鋼材料的框體配上中空玻璃制成的門窗就是保溫隔熱節能門窗。鋁合金框體配上中空玻璃，也不是節能門窗。


    問題遠非這么簡單。因為塑料門窗雖然有很好的保溫節能性能，但存在顏色單一、著色后易褪色、框體較為粗曠的缺點，加之這些年對作坊的粗制濫造缺乏監管，在人們意識中存在塑料窗即低檔貨的誤區，使得一般開發商不愿采用塑料窗。玻璃鋼門窗推廣不力，少有人問津。再來看一個問題的另一面，鋁合金門窗雖然不節能，但它的外觀挺刮、秀氣，顏色豐富多彩且不易褪色，給人們留下了鋁合金門窗即高檔門窗深刻的印象，而且是根深蒂固的。


    有鑒于此，鋁合金型材的生產廠家，推出了斷橋隔熱鋁合金型材，用這種型材制作的門窗被稱為節能門窗，有關單位還出了圖集加以推薦，其實它的隔熱效率有限，本質上還屬于金屬門窗。問題是這種誤導在廠商的推動、開發商設計部門的思維定勢、檢測機構的松懈、主管部門的監管不力的交互作用下，迅速蔓延。直到最近，國務院《建筑節能條例》的頒布，各級監管部門深入現場，才使這一問題暴露出來，經檢測，斷橋隔熱鋁合金門窗的熱工性能遠遠達不到要求。下面就斷橋隔熱鋁合金門窗及型材的結構和性能作簡要分析：


    這種型材由兩條鋁合金型材和一組樹脂隔熱條組成，其意圖是阻斷熱的傳導。這類型材目前有兩種制備工藝：一種是以現成的尼龍隔熱條滾齒擠壓合成，另一種是在整體的型材結構槽內灌注聚氨脂材料，待樹脂固化后將型材連接部分切除。我們知道，熱的傳導有三種方式，一是物體傳導；二是輻射；三是對流。斷橋型材只是利用樹脂材料的低傳熱性阻斷或減少熱在物體上的傳導，在抵御輻射傳導和對流傳導這兩方面沒有任何措施。使用這種型材制成的門窗，在關閉的門窗外框和窗扇框之間形成了環繞的冷腔，同時在窗扇玻璃槽口內也形成了冷腔，室外的熱就由這一通道進入室內。


    不難看出，型材隔熱條(斜線部分)只解決了整個框體的熱傳導的三分之一不到的問題。如果使用這種型材制成門窗框架，配以5+12+5的中空玻璃，經計算窗框占門窗面積的35%，玻璃占65%，該門窗的熱工性能K值只有3.3，相當于8級，達不到上海、北京地方政府規定的節能要求的下限，顯然，斷橋隔熱鋁合金門窗有一定的隔熱效果，但不是節能門窗。那么，有沒有既具有塑料門窗保溫節能的優點，又具有鋁合金門窗外觀美觀，并且深受歡迎的門窗品種呢？答案是肯定的。經過比較分析，我們設計了改進型的鋁塑組合門窗。這種門窗外側是彩色鋁合金材料，內側是PVC材料，因此既具備鋁合金門窗的特點，又具備塑料門窗的良好的保溫節能優勢。同時又由于采用了鋁合金框架嵌入塑料框架腹腔內，塑料型材經過焊接后包裹鋁合金型材，在保留塑料門窗不向墻體滲水的優點的同時，消除了鋁合金門窗長期來難以解決的拼角處滲水的難題。通過圖2可以看出，斷橋鋁合金門窗存在的大量冷腔，在這種鋁塑組合結構里變成了暖腔，從而達到了保溫效果。


    方案可行，熱工性能需要論證。根據崔希駿、廖建峰《節能窗傳熱系數的確定方法和相關分析》提供的研究結果和數據，本設計方案中PVC部分符合兩腔塑料窗框的特征，其傳熱系數應為2.1K值；如果配以5+12+5的普通中空玻璃，查盧樹人《門窗節能原理和要素》研究結果和數據，這種配置的中空玻璃的傳熱系數在3.0左右；設窗框占35%，玻璃占65%，根據簡便查表算法得出整窗傳熱系數為K值2.7，符合節能50%的建筑節能目標。由此證明該設計方案是可行的。上海某工程的實際應用中檢測結果取得了K值2.6的成績。當然，這一項研究和設計的普遍應用以及節能目標的實現，還有賴于對型材斷面的精心設計和裝配工藝的控制，在加工工序中應高度重視焊接工序質量的控制和五金配件的配置。我們相信在應用中不斷總結經驗，不斷完善，這種保溫節能效果明顯，外觀深受歡迎，資源節約型的，經濟型的節能門窗一定能夠成為一種建筑設計中節能門窗選型的優秀品種。

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