史上最強建筑節能科普系列之【門窗篇】
史上最強建筑節能科普系列之【門窗篇】
1.什么是建筑節能？
建筑節能是指在保證、提高建筑舒適性和生活質量的條件下，在建筑物使用的全過程中合理的、有效的使用能源，即降低能耗，提高能效。這里所說的建筑用能包括采暖、空調、熱水供應、照明、電梯、炊事、家用電器等方面的能耗。其中采暖、空調和照明能耗占70%以上，因此建筑節能的重點是建筑采暖、空調和照明的節能。目前，建筑用能占全社會商品能耗的近30%，并將繼續增長。能源問題已經成為制約國民經濟發展，全面建設小康社會的主要因素之一。建筑用能與人民群眾的利益密切相關，建筑節能需要全社會的共同努力。
2.為什么搞建筑節能既節能又省錢？與不節能的傳統建筑相比，節能建筑由于采取了多項節能措施，一般說來，是要增加投資的，根據所采用的節能技術的不同，所增加的費用和所取得的收益也不一樣。根據一些試點資料分析，以建筑節能投資增加額與住宅建筑本身的造價相比，節能50%時約占7%～10%。如果與住宅開發建設費用相比，則所占的比例還要小得多。與此同時，從規劃設計的角度分析，可以節約采暖制冷系統建設的投資，在建成使用后可以節約能源支出，還可以節約運行管理費用。也就是說，節能投資可以回收，并在住宅壽命期間受益。而且節能建筑冬暖夏涼，居住舒適，有利于增進健康，提高工作效率，又由于少用能源，燃燒煤炭和石油類燃燒減少，可以減輕由此產生的大氣污染和溫室效應，造福人類，造福子孫。可見，只要算大帳，算總帳，搞建筑節能不僅是合算的，而且是高效益的，蔭及子孫后代的。這也說明了，為什么各發達國家都十分熱衷于搞建筑節能，這是因為本國的經濟專家十分精明地把帳全面算清楚了，搞建筑節能合算省錢。3.節能建筑對于用戶有哪些好處？節能建筑保溫隔熱好，窗戶密閉嚴，室內的熱量不易散失，“冷氣”易于保持，居住舒適性提高，采暖空調能耗可大量降低。對那些需要自負采暖、空調費用的住戶，更能體驗到費用的減少。現在有些住戶將自家陽臺欄板加強了保溫，門窗改成了中空玻璃，可見建筑節能的意識正在增強。新建的節能建筑安裝了室溫調控裝置，住戶可以根據需要適度調節室內溫度。采暖收費體制改革以后，將做到用多少熱，交多少費，住戶在采暖用熱方面，將完全掌握主動權，實現按需要用熱，避免能源的浪費，節省開支。4.為什么節能建筑能改善室內熱環境，做到冬暖夏涼？在節能建筑中，為了節約采暖和空調能耗，除了一般采用高效節能、便于調控和計量的采暖和空調設備之外，還加強了圍護結構的保溫和隔熱保溫的作用。根據國家規范的規定，符合節能要求的采暖居住建筑，其屋頂的保溫能力約為一般非節能建筑的1.5～2.6倍，外墻的保溫能力約為一般非節能建筑的2.0～3.0倍，窗戶的保溫能力約為一般非節能建筑的1.3～1.6倍。節能建筑一般都要求采用帶密閉條的雙層或三層中空玻璃窗戶，這種窗戶的保溫性能和氣密性要比一般窗戶好得多。由于節能建筑的圍護結構的保溫性能較好，門窗的氣密性較高，因此，在冬季可以防止室內熱量的散失；在夏季，可以起到隔熱的作用。從而保證室內冬暖夏涼，明顯改善室內熱環境。5.冬天熱量是怎么樣從建筑中散失的？冬季，在寒冷地區室內都有采暖設備，此外人體、炊事、家電、照明等的散熱和太陽通過墻體、屋面和窗傳入的輻射熱，使得室內溫度很高。由于室外溫度比室內溫度低很多，存在很大溫差，而且建筑物的圍護結構（包括外墻、屋頂、門窗和地面等）不可能完全絕熱和密閉，因此，熱量必然從溫度較高的室內，向溫度較低的室外散失。在向外散失的總熱量中，約有70%～80%是通過墻體、屋面結構的傳熱向外散失的，其余約有20%～30%是通過門窗縫的空氣滲透向外散失的。
6.門窗的保溫性能和氣密性對采暖能耗有多大影響？通常在采暖住宅建筑中，通過門窗的傳熱損失的熱量與空氣滲透損失的熱量相加，約占全部損失熱量的50%左右，其中傳熱和空氣滲透約各占一半。因此，門窗的保溫性能和氣密性對采暖能耗均有重大影響。近年來，我國各種類型的保溫節能門窗大量涌現。其中，聚氯乙烯塑料門窗（因框料內附有薄壁方鋼，故又稱塑鋼門窗）的保溫性能和氣密性都較好，外形美觀，使用壽命達20年以上，已逐漸被人們所認識和廣泛采用。此外，玻璃鋼框料中空玻璃窗和鋁合金框斷熱中空玻璃窗，其保溫性能、氣密性及其他功能質量也較好。采用這類保溫節能門窗對改善室內熱環境和節約采暖能耗有顯著效果。7.為什么冬天一定要關好樓梯間的門窗？冬天關好樓梯間的門和窗，看起來是一件極為平常的小事，但對于寒冷地區和嚴寒地區住宅建筑節能卻是一項簡單易行的有效措施。（冬季，我國寒冷地區和嚴寒地區的室外空氣溫度均較低（或很冷），室內外存在較大溫差。在室內外溫差作用下，通過建筑外圍護結構傳出的熱量，需要由采暖（或空調）系統進行補充。為了保持住宅建筑樓梯間的溫度，寒冷地區和嚴寒地區的住宅建筑在設計時均采取了相應的措施，如提高樓梯間門窗的保溫性能，嚴寒地區住宅建筑樓梯間內設置散熱器進行采暖等。通常，樓梯間墻及戶門的保溫性能遠低于外墻，由此導致室內向樓梯間大量散熱，既造成能量的浪費，又影響室內熱環境。特別是在嚴寒地結冰，從而導致散熱器和采暖管道被凍壞。因此，為了節約能源和資源，同時在實行熱計量收費后節省采暖費用，冬天一定要關好樓梯間的門和窗。8.門窗對空調降溫能耗有多大影響？在圍護結構中，門窗（主要是窗戶）的朝向、面積和遮陽狀況，對空調降溫能耗的影響很大。研究結構表明：當窗墻面積比為30%時，東西向房間的設計日冷負荷及運行負荷，分別比南向房間的要大37%～56%及24%～26%，隨著窗墻面積比的增大，東西向房間設計日冷負荷及運行負荷增加的幅度比南北間的要大的多。窗戶（特別時東西向窗戶）的遮陽狀況，對空調負荷有重大影響。采用有效的遮陽措施（如活動式遮陽蓬、淺色可調百葉窗簾等）能較大幅度降低空調負荷。房間的空氣滲透對空調負荷也有一定影響。當房間的換氣次數從0.5次/h增至1.5次/h，設計日冷負荷及運行負荷分別要增加41%及27%。由此可見，窗戶應有良好的遮陽措施和氣密性，是節約空調降溫能耗的關鍵措施，應盡量避免東西向開大窗。
9.從節能角度，需要重視外窗的哪些物理性能？居民購買商品房時，一般都對房型、環境很關注，其實也應對房屋的重要部件外窗給予充分認真的考慮。住宅外窗的物理性能應包括如下六項：氣密性、滲水性、抗風壓、隔聲性、采光性、保溫性。與建筑熱環境及建筑節能關系最大的是氣密性和保溫性，采光性與節能也有一定的關系。氣密性不好，導致通過窗縫的空氣滲透量增加，冬天取暖、夏天空調的能耗加大，相應支付的電費增加。保溫性不好，引發通過傳導傳熱的能耗增加，同樣會使電費上升。實際上氣密性、保溫性對夏季空調能耗影響僅僅是通過外窗耗能的一個方面，另一個方面是窗戶玻璃阻擋夏天太陽輻射熱的能力如何。故目前市場上有售的各種反射反光膜和遮陽裝置都有明顯的節能效果。上海市建科院曾經對德國遮陽蓬做過一個對比試驗，用遮陽蓬的房間比不用的房間一天可節約一度電，節電率10％左右；如以陽光直射時段(西向外窗)為遮陽蓬的有效作用時間，則節能率可達20％。美國的有關門窗認證機構提出的考核外窗節能性能的指標是：A、傳熱系數(保溫性)；B、太陽得熱因子(與遮陽、鍍膜有關)；C、可見光透過率(采光性)。10.哪些類型的窗玻璃具有較好的保溫隔熱性能？住宅外窗中，玻璃面積要占70～80％，因此玻璃的節能效果在外窗節能中占重要位置。而表征玻璃節能的參數為：傳熱系數K和太陽直接輻射部分的遮陽系數SC，因為透過玻璃的熱損失主要是傳導傳熱和太陽輻射熱直接透過兩個部分。單片透明玻璃SC接近1．0，太陽輻射熱幾乎全部透過玻璃進入室內，中空玻璃可大大降低K值，但對SC影響不大，而鍍膜玻璃可在Ki,SC上進一步降低。鍍膜玻璃目前有熱反射玻璃和低輻射(Low—e)玻璃兩種，應按其特性選用：(1)熱反射玻璃因為對遠紅外線沒有反射作用，對降低K值作用不大，但可大大降低SC。但透光率也會降低，不利于采光，因此不適用于南窗；(2)低輻射玻璃，主要降低K值，同時可選擇性地降低SC，而且可以獲得較高的透光率。11.什么是中空玻璃？中空玻璃是由兩片（或兩片以上）平行的玻璃板粘合而成的玻璃組件。其兩片玻璃板間通過間隔條（注滿專用干燥劑—高效分子篩吸附劑）隔出一定寬度的空間，并使用高強度密封膠沿著玻璃的四周邊部進行密封。中空玻璃構造示意圖描述出目前使用較為普遍的中空玻璃結構構造。由于中空玻璃在構造上存在空氣夾層，從而有效地降低了傳熱系數，達到節能的目的，同時隔聲性能也很好。根據玻璃構造不同，中空玻璃又有PET雙中空玻璃、LOW-E中空玻璃等多個品種。若中空玻璃中充裝氬氣等惰性氣體，將進一步增大中空玻璃的熱阻；若采用熱反射鍍膜玻璃或低發射率鍍膜玻璃組成的中空玻璃，更可以顯著提高外窗的保溫性能
12.什么是鍍膜玻璃？在用于建筑的玻璃表面涂鍍一層或多層金屬、合金或金屬化合物薄膜成為鍍膜薄膜。通過鍍膜改變了玻璃的光學性能，進而改善了玻璃的傳熱特性，能夠大幅度地降低建筑能耗。鍍膜玻璃產品的不同特性，可分為以下幾類：熱反射玻璃、低反射率玻璃（俗稱低輻射玻璃或LOW-E玻璃）、導電膜玻璃等。在建筑上應用最多的是熱反射玻璃（又稱陽光控制膜玻璃）和低發射率玻璃。它們各自的特性不同，作用功能也不相同。熱反射鍍膜玻璃的作用是有效限制太陽直射輻射熱進入室內，用于夏季光照強烈的地區隔熱作用十分明顯。低發射玻璃的主要特點是具有減少輻射傳熱的功能，從而有效降低玻璃的傳熱系數。因此應根據不用地區的氣候特點合理選擇使用鍍膜玻璃，以達到最佳節能效果。
13.為什么中空玻璃窗比單層玻璃窗保溫性能好？根據選用玻璃的不同，建筑外窗目前有單層玻璃窗、中空玻璃窗、真空玻璃窗和雙層窗之分。由于玻璃面積在外窗面積中所占比例較大（65%～75%），玻璃的保溫性能對外窗的傳熱量影響十分可觀。改善外窗保溫性能的一個重要途徑是合理選用玻璃，中空玻璃窗的保溫性能比單層玻璃窗要好很多。本文來自www. 中空玻璃由兩層玻璃構成，兩層玻璃構造之間形成了密閉空氣間層，該空氣間層的熱阻遠大于單層玻璃的熱阻，因此，中空玻璃的保溫性能遠優于單層玻璃，也就是說，如果窗框型材、五金件和斷面設計完全相同，而僅僅是所選用玻璃不相同的兩種外窗，中空玻璃形成的空氣間層，起到了減小外窗傳熱系數的作用。外窗傳熱系數小，有利于降低建筑能耗，同時，外窗傳熱系數越小，冬季窗玻璃內表面溫度越高，室內的熱舒適度就越高。從節能的角度看，在外窗設計中改變玻璃構造，將窗玻璃由單層玻璃改為中空或雙中空（或真空加中空）玻璃，外窗的保溫性能會明顯提高保溫性能。
14.采用雙層玻璃窗與單層玻璃窗的房間熱舒適狀況有何不同？在同樣寒冷的氣候條件下，采用雙層玻璃窗的房間比采用單層玻璃窗的房間較為舒適。其原因是人與窗戶玻璃內表面輻射換熱的不同。如果室外溫度為-10℃，室內溫度為20℃，在采用單層玻璃窗時，窗玻璃表面溫度為1℃，此表面大量吸收靠近窗戶人體的輻射熱，使人感到不適，而在采用雙層玻璃時，窗玻璃內表面溫度提高到10℃，因此這個表面與靠近窗戶人體的輻射換熱大為減少，人體就沒有不舒適的感覺。15.有哪些類型的節能型材型材是門窗的主要支撐部分，是非常關鍵的組件。一般窗扇窗框占據外門窗的面積在20%～40%，因此型材的保溫隔熱性能對整個門窗的性能影響很大。目前，市場上比較流行的節能門窗型材類型主要有塑鋼型材、斷熱鋁合金型材、木質型材、玻璃鋼型材，還有一些復合材料組成的比如鋁包木型材、鋁塑共擠型材等。在我國的門窗市場上，占據份額最大的兩種型材門窗是塑鋼窗和斷熱鋁合金型材窗。如果以達到同種保溫隔熱性能為評定基準線，目前成本最優異的產品是塑鋼型材產品，鋁塑共擠和玻璃鋼型材窗則較為昂貴，鋁包木型材則屬于比較高檔和昂貴的產品體系。
16.為什么要使用門窗密封條？一些門窗由于制作和安裝質量不良，縫隙不嚴，冷天透風量大，在刮大風時空氣滲透尤為嚴重，室內冷風習習，寒氣逼人，而且室外灰塵、煙垢、風沙也隨之刮進室內，人們不得不經常打掃房間。隔音效果不好，常年都有噪聲干擾，對生活造成諸多不便。門窗縫隙還是浪費能源的一大漏洞，有些居住建筑由于空氣滲透造成的耗熱量，約占整個建筑采暖耗熱量的30%左右，除一部分是為了通風換氣正常需要以外，很大一部分是不必要的，是對熱能的巨大浪費。在建筑節能多項技術措施中，采用門窗密封條效益較高且費用較低，取得的效益與消耗的費用相比為最優，同時使用又最為簡便，住戶容易自己動手安設。因此，門窗密封條成為建筑節能的首選技術措施。如果你家已安設了門窗密封條，在每個冬季開始以前，應該檢查一下密封是否仍然有效。做法是在刮風的日子，把手掌伸到接縫處，看能否感覺到有冷風吹過。如果密封不良，應及時更換。
17.不同的門窗密封條各適用于什么地方？在發達國家，盡管門窗構造嚴密，制作安裝精度高，在門窗上仍安設有密封條。所生產的多種多樣的密封條系列產品，適用于不同場合。有的采用軟橡膠片，有的采用泡沫塑料帶，有的則用化學纖維與硬塑料復合制成，其彈性及耐久性能都很好。密封方法有的是采用擠壓型密封，有的則用毛刷擦接遮擋。固定方法有的是自粘的，可以自行粘結在框和扇上；有的則嵌入門窗的留槽內；有的則采用釘子釘固方法。歸根到底，所用密封條的類型和規格要與自己的門窗情況相適應，才能得到良好的效果。不同密封條的適用范圍各有不同，有些刷狀或片狀密封條，是用釘子釘在門窗接縫處，只能用于木門窗；對于門的底部，以用刷狀或橡膠密封條為好；而密封膏與金屬粘結性能好，能在24～28小時內自行凝固，其厚度可根據現場實際需要調節，適用于金屬門窗；一些自粘性能好的泡沫塑料密封條，用擠壓密封方法，適用于不同材料制成的窗戶，其厚度應與門窗的縫隙寬度相匹配；至于嵌入槽內的刷狀或塑膠密封條則要與門窗槽口配合。18.門窗框周邊的縫隙應該如何密封？對于舊建筑，由于門窗在長期使用中受到反復撞擊，以及溫度、濕度變化引起的變形，往往使得門窗框周邊與墻之間的嵌縫材料碎裂、脫落、出現縫隙，這種縫隙會產生冷風滲透、風沙侵入等不良后果。因此，發現門窗框周邊出現縫隙，應及時處理。最簡單的辦法是，先清理干凈接縫外墻體并澆水濕潤，再用1份水泥和3份中砂適當加水攪和，然后抹嚴、抹實、抹平。這種方法可行，但耐久性不好。比較好的辦法是用一種硅基的密封膏，擠注在清理好的縫隙中，然后抹平。這種密封膏有一定的彈性，可保持密封而不開裂。如果門窗框周邊與墻之間的縫隙較寬，則需先塞入聚苯或聚氨酯泡沫塑料條或噴注發泡聚氨酯材料入內，作為襯底，然后再抹上或擠注密封材料。19.為什么舊房裝修兼顧建筑節能可以一舉兩得？現在，許多原有建筑正在陸續進行裝修改造，如果能與建筑節能改造結合起來同時進行，雖然要增加一些費用，但是能夠提高建筑用能效率，延長既有建筑使用壽命，改善室內熱環境，減少房屋結露的危險，避免夏天過熱，冬天過冷，也就是說，有利于改善居民的健康，提高工作效率，并且使人力物力財力大為節省。在舊房裝修的同時，可以增加墻體和屋面保溫層，改用多層中空玻璃保溫窗，門窗加密封條，單管串聯的室內采暖系統可以加設跨越管，安裝溫控閥和熱分配表，也可以改為雙管系統。舊房裝修與建筑節能結合進行的結果，能取得多方面的成效，而節能改造費用則能夠大大節約。20.既有建筑門窗技術改造的策略有哪些（1）加強門窗的隔熱性能門窗的隔熱性能主要是指在夏季門窗阻擋太陽輻射熱射入室內的能力。影響門窗隔熱性能的主要因素有門窗材料、鑲嵌材料（通常指玻璃）的熱工性能和光物理性能等。門窗框材料的熱導率越小，則門窗的傳導系數也越小。對于窗戶來說，采用各種特殊的熱反射玻璃或熱反射薄膜有很好的效果，特別是選用對太陽光中紅外線反射能力強的反射材料更理想，如低輻射玻璃。但在選用這些材料時要考慮到窗的采光問題，不能以損失窗的透光性來提高隔熱性能，否則它的節能效果會適得其反。（2）加強窗戶內外的遮陽措施在滿足建筑里面設計要求的前提下，增設外遮陽板、遮陽篷及適當增加南向陽臺的調處長度都能起到一定的遮陽效果。在窗戶內側設置鍍有金屬膜的熱反射織物窗簾，正面具有裝飾效果，在玻璃和窗簾之間構成約50mm厚的流動性較差的空間氣層。這樣可取得很好的熱反射隔熱效果，但直接采光差，應做成活動式。另外，在窗戶內側安裝具有一定熱反射作用的百葉窗簾，也可獲得一定的隔熱效果。（3）改善門窗的保溫性能改善建筑外門窗的保溫性能主要是指提高門窗的熱阻。由于單層玻璃窗的熱阻很小，內、外表面的溫差只有0.4℃，因此，單層窗的保溫性能很差。采用雙層或多層玻璃窗，或中空玻璃，利用空氣間層熱阻大的特點，能顯著提高窗的保溫性能。另外，選用熱導率小的門窗框材料，如塑料、斷熱處理過的金屬框材等，均可改善外門窗的保溫性能。一般來講，這一性能的改善也同時提高了隔熱性能。另外，提高門窗的氣密性可以減少對該換熱所產生的能耗。目前，建筑外門窗的氣密性較差，應從門窗的制作、安裝和加設密封材料等方面提高其氣密性。在設計時，這一指標的確定可根據衛生換氣量1.5次/h來考慮，即不一定要求門窗絕對密不透氣。21.國家對既有建筑門窗改造有怎樣的優惠政策為貫徹落實《國務院關于印發“十二五”節能減排綜合性工作方案的通知》（國發[2011]26號）精神，啟動夏熱冬冷地區既有居住建筑節能改造，財政部制定了《夏熱冬冷地區既有居住建筑節能改造補助資金管理暫行辦法》。為加強資金管理，發揮資金使用效益，所稱“夏熱冬冷地區”是指長江中下游及其周邊地區，確切范圍由《民用建筑熱工設計規范》（GB50176）規定。涉及的省份主要有：上海市、重慶市、江蘇省、浙江省、安徽省、江西省、湖北省、湖南省、四川省、河南省、貴州省、福建省等。補助資金將綜合考慮不同地區經濟發展水平、改造內容、改造實施進度、節能及改善熱舒適性效果等因素進行計算，并將考慮技術進步與產業發展等情況逐年進行調整。2012年補助標準具體計算公式為：某地區應分配補助資金額＝所在地區補助基準×∑（單項改造內容面積×對應的單項改造權重）。地區補助基準按東部、中部、西部地區劃分：東部地區15元/m2，中部地區20元/m2，西部地區25元/m2。單項改造內容指建筑外門窗改造、建筑外遮陽節能改造及建筑屋頂及外墻保溫節能改造三項，對應的權重系數分別為30%、40%，30%。更多關于建筑節能專業知識科普的文章，請繼續關注“國產建筑節能大師”公眾號。
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