門窗節(jié)能知識講座
建筑節(jié)能對門窗傳熱系數(shù)的要求，分析隔熱鋁合金窗、PVC塑料窗的窗框設(shè)計、玻璃選擇、窗型設(shè)計與塑料窗傳熱系數(shù)的關(guān)系，介紹用K值計算表設(shè)計窗的保溫性能。重點介紹用THERM、WINDOW、Optice三種軟件進行模模擬計算，分析系統(tǒng)模型，找出產(chǎn)品缺陷，改進門窗系統(tǒng)。
一． 門窗節(jié)能的意義
1、1建筑節(jié)能與門窗傳熱系數(shù)
我國的建筑能耗約占全國能源消耗總量的1/4，我國寒冷地區(qū)采暖能耗已達到1.79億噸標準煤，占全國能源消費總量的13.6%，其中建筑外門窗的能耗約占建筑物全部熱損失50%。在建筑保溫性能上我國與氣候條件相近的發(fā)達國家相比，外窗為2.2倍，外墻為4倍。因此提高門窗的保溫性能對建筑節(jié)能有重要的作用。
我國《建筑節(jié)能"九五"計劃和2010年規(guī)劃》目標是：新建采暖居住建筑1996年以前在1980～1981年當?shù)赝ㄓ迷O(shè)計能耗水平基礎(chǔ)上普遍降低30%為第一階段；1996年起在達到第一階段要求的基礎(chǔ)上節(jié)能30%為第二階段；2005年起在達到第二階段要求的基礎(chǔ)上再節(jié)能30%為第三階段。為了實現(xiàn)建筑節(jié)能50%的第二步目標，建設(shè)部發(fā)布JGJ26-95《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準（采暖居住部分）》（表1）。近幾年，全國部分地區(qū)已經(jīng)開始制定或逐步完善建筑節(jié)能管理辦法，部分省、市自治區(qū)也頒布相應的行政法規(guī)。例如北京市建委1999年發(fā)布的《北京市"九五"住宅建設(shè)標準，建筑外窗部分補充規(guī)定》的通知規(guī)定；2000年1月1日起，北京市行政區(qū)域內(nèi)的各類住宅建筑外窗應達到傳熱系數(shù)K≤3.5W(m2k)。
表1 JGJ26-95標準《不同地區(qū)采暖居住建筑對門窗傳熱系數(shù)K限值》
采暖期室外平均溫度（℃）
代表性城市
窗戶K值（含陽臺門上部）
陽臺門下部門芯板K值
外門K值
2.0～1.0
鄭州、洛陽、寶雞、徐州
4.70 4.00
1.70
/
0.9～0.0
西安、拉薩、濟南、青島、安陽
4.70 4.00
1.70
/
-0.1～1.0
石家莊、德州、晉城、天水
4.70 4.00
1.70
/
-1.1～2.0
北京、天津、大連、陽泉、平?jīng)?/SPAN>
4.70 4.00
1.70
/
-2.1～3.0
蘭州、太原、唐山、阿壩、喀什
4.70 4.00
1.70
/
-3.1～4.0
西寧、銀川、丹東
4.00
1.70
/
-4.1～5.0
張家口、鞍山、酒泉、伊寧、吐魯番
3.00
1.35
/
-5.1～6.0
沈陽、大同、本溪、阜新、哈密
3.00
1.35
/
-6.1～7.0
呼和浩物、撫順、大柴旦
3.00
1.35
2.50
-7.1～8.0
延吉、通遼、通化、四平
2.50
1.35
2.50
-8.1～0.9
長春、烏魯木齊
2.50
1.35
2.50
-9.1～10.0
哈爾濱、牡丹江、克拉瑪依
2.50
1.35
2.50
-10.1～11.0
佳木斯、安達、齊齊哈爾、富錦
2.50
1.35
2.50
-11.1～12.0
海倫、博克圖
2.00
1.35
2.50
-12.1～14.5
伊春、呼瑪、海拉爾、滿州里
2.00
1.35
2.50
注：表中窗戶傳熱系數(shù)4.70為單框單玻塑料窗，4.00為單框雙玻金屬窗。
二． 門窗各部分對保溫系數(shù)的影響
門窗系統(tǒng)由多部分組成，其中對保溫性能有影響的三個組成部分，窗框、玻璃、密封膠條，五金件對窗的影響，不在此分析之列。這三部分對成窗保溫性能的影響分述如下：
1. 窗框
a. 材質(zhì)：
常用材料的導熱系數(shù)
用途
材料
密度(Kg/m3)
導熱系數(shù)(W/m2.K)
窗框
銅
8900
380
鋁(合金)
2800
160
黃銅
8400
120
鐵
7800
50
不銹鋼
7900
17
建筑鋼材
7850
58.2
PVC
1390
0.17
硬木
700
0.18
軟木(常用于建筑構(gòu)件中)
500
0.13
玻璃鋼(UP樹脂)
1900
0.40
透明材料
建筑玻璃
2500
1.0
PMMA(有機玻璃)
1180
0.18
聚碳酸脂
1200
0.20
隔熱材料
聚酰氨(尼龍)
1150
0.25
尼龍66+25%玻璃纖維
1450
0.30
高密度聚乙烯HD
980
0.50
低密度聚乙烯LD
920
0.33
固體聚丙烯
910
0.22
帶有25%玻璃纖維的聚丙烯
1200
0.25
PU(聚亞氨脂樹脂)
1200
0.25
剛性PVC
1390
0.17
防水
氯丁橡膠(PCP)
1240
0.23
密封條
EPDM(三元乙丙)
1150
0.25
純硅膠
1200
0.35
柔性PVC
1200
0.14
聚脂馬海毛
----
0.14
柔性人造橡膠泡沫
60~80
0.05
密封劑
PU(剛性聚氨酯)
1200
0.25
固體/熱融異丁烯
1200
0.24
聚硫膠
1700
0.40
純硅膠
1200
0.35
聚異丁烯
930
0.20
聚脂樹脂
1400
0.19
硅膠(干燥劑)
720
0.13
分子篩
650~750
0.10
低密度硅膠泡沫
750
0.12
中密度硅膠泡沫
820
0.17
窗框型材由PVC或鋁合金構(gòu)成，從表中可看出，PVC型材比鋁合金型材在保溫方面優(yōu)勢很大。
b. 型材斷面設(shè)計：
PVC塑料窗：腔室數(shù)量，多腔室優(yōu)于少腔室。
隔熱鋁合金窗：隔熱條的寬度大的優(yōu)于窄的，多腔優(yōu)于少腔室。
2. 中空玻璃系統(tǒng)
中空玻璃系統(tǒng)保溫系數(shù)影響因素：單玻厚度、中空玻璃空氣隔層的數(shù)量、空氣隔層的厚度、中空隔條材質(zhì)、中隔層內(nèi)充惰性氣體、采用低輻射鍍膜玻璃。
簡介：原片浮法玻璃編號：30000以內(nèi)為國外廠家使用，30000以外為中國企業(yè)采用。
數(shù)據(jù)庫玻璃生產(chǎn)廠家排序情況：
企業(yè)編號
單位名稱
數(shù)據(jù)庫編號
1
中國南玻集團股份有限公司
30000-30999
2
秦皇島耀華玻璃股份有限公司
31000-31499
3
金晶(集團)有限公司
31500-31999
4
浙江工程玻璃有限公司
32000-32499
5
淄博盛達創(chuàng)業(yè)玻璃有限公司
32500-32999
6
江門恒輝鍍膜玻璃有限公司
33000-33499
7
中南安源鍍膜玻璃（萍鄉(xiāng)）有限公司
33500-33999
8
威海藍星玻璃股份有限公司
34000-34499
9
格蘭特工程玻璃(中山) 有限公司
34500-34999
10
上海耀華皮爾金頓玻璃股份有限公司
35000-35999
11
信義玻璃工程(東莞) 有限公司
36000-36499
12
洛陽晶潤鍍膜玻璃有限公司
36500-36999
13
佛山市中南玻璃有限公司
37000-37499
14
金玻玻璃科技(河南) 有限公司
37500-37999
15
秦皇島耀華興業(yè)鍍膜玻璃有限公司
38000-38499
幾種玻璃的主要光熱系數(shù)
玻璃名稱
玻璃種類、結(jié)構(gòu)
透光率
%
遮陽系數(shù)
SC
傳熱系數(shù)
W/(m2﹒℃)
U冬
U夏
單片透明玻璃
6c
89
0.99
6.17
5.74
透明中空玻璃
6c+12A+6c
81
0.87
2.75
3.09
單片熱反射鍍膜玻璃
6CTS140
40
0.55
5.66
5.72
熱反射鍍膜中空玻璃
6CTS140+12A+6c
37
0.44
2.58
3.04
Low-E中空玻璃
6CEB12+12A+6C
39
0.31
1.66
1.70
注：6c表示6mm透明玻璃,CTS140是熱反射鍍膜玻璃型號,CEB12是Low-E玻璃型號
a..單片玻璃厚度影響
以空氣間隔層12mm中空玻璃進行分析，中空玻璃K值變化與玻璃厚度的變化基本上呈直線關(guān)系，如下圖
b.中空玻璃空氣隔層數(shù)量
多腔優(yōu)于單腔
c.中空玻璃空氣隔層厚度
目前國內(nèi)常用的中空玻璃間隔層厚度為6mm、9mm、12mm等。由圖可看出對于6mm中空玻璃組合，間隔層厚度在1~9mm，K值下降較快，而9~13mm開始變緩，13mm后基本持平甚至還有輕微回升。因此間隔層厚度在12mm較好。
d.暖邊中空玻璃隔條
自中空玻璃問世以來，人們一直在尋找一種既能滿足熱傳導性能最小且同時密封壽命長的中空玻璃技術(shù)。以鋁隔條做的中空玻璃，可以達到密封壽命長的特點，但缺點是邊緣傳導性能高致使節(jié)能效果差。而一些邊緣熱傳導性能低的隔條制作的中空玻璃，雖顯著提高了節(jié)能效果，但不幸的是同時減少了密封壽命。暖邊間隔條顧名思意是一種旨在改善中空玻璃邊緣熱傳導性的間隔條, 通過采用少量的金屬或完全非金屬暖邊間隔條，顧名思意是一種旨在改善中空玻璃邊緣熱傳導性的間隔條, 通過采用少量的金屬或完全非金屬材料,或改變傳統(tǒng)鋁條的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)窗戶的節(jié)能效果。在北美, 暖邊主要有超級間隔條(SUPER SPACER), 舒適膠條(SWIGGLE),不銹鋼U型隔條(INTERCEPT), 強化塑料和鋁合成的漕型條,玻璃纖維隔條,以及帶冷橋的金屬隔條等等屬材料,或改變傳統(tǒng)鋁條的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)窗戶的節(jié)能效果。在北美, 暖邊主要有超級間條(SUPER SPACER), 舒適膠條(SWIGGLE),不銹鋼U型隔條(INTERCEPT), 強化塑料和鋁合成的漕型條,玻璃纖維隔條,以及帶冷橋的金屬隔條等等
國際上通常將中空玻璃的邊部2.5英寸范圍定義為玻璃邊緣，由于鋁隔條的絕緣效果差而導致邊緣的導熱系數(shù)高而使邊部出現(xiàn)結(jié)霧，而溫暖邊緣技術(shù)是則能夠很好地解決這一問題。
超級間隔條為100%微孔材料間條，熱傳導性最低，節(jié)能效果最好。間條內(nèi)含有大最的滲透性強的干燥物，因而整窗的露點下降快。該間隔條采用逆向密封技術(shù)，即第一道膠結(jié)構(gòu)第二道膠結(jié)構(gòu)密封，使用熱融丁基橡膠二次密合，其邊緣壽命為同行業(yè)之首，并且逆向雙次密封大大簡化了中空玻璃生產(chǎn)過程。由于微孔材料間隔條的柔軟特性，使它尤其適用于各種形狀玻璃及弧形玻璃，純金屬間隔條部分金屬間隔條超級間隔條。
e.低輻射鍍膜玻璃（LOW-E玻璃）
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