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【摘 要】 门窗的能耗损失却占建筑围护结构体的50%以上，不同气候区域对门窗的选择要根据需要而定，本文对选择中存在问题进行探讨。
【关键词】 门窗能耗；环境气候；铝合金门窗；塑料门窗；窗玻璃
【中图分类号】 TU832 【文献标识码】 C 【文章编号】 1727-5123（2012）01-100-02
外围护结构中门窗占的面积一般只有总面积的30%左右，而门窗的能耗损失却占建筑围护结构体的50%以上，鉴于此，建筑物选择使用节能门窗对实现建筑节能意义重大。在选择门窗时必须根据本地区气候环境特点，应用效果适合的节能门窗，是极其必要和现实的。
1 环境气候地区的分类
在对于环境地区气候条件的分类，根据环境条件把全国分为严寒地区，寒冷地区，夏热冬冷地区和夏热冬暖4个区域。
１．１ 严寒地区，主要是指“三北”地区，即东北，华北和西北地区。该区域内经常受西北利亚寒流的侵袭，每年冬季气候寒冷，采暖期在5.5~6个月时间，冬季室外环境温度多在-25℃以上，属于国家建筑节能的重点地区之一。
１．２ 寒冷地区，寒冷地区主要是指”三北”地区中偏南的一些地区，跨越严寒和寒冷两个气候区域。该地区采暖时间也在4～5个月，室外气候长年平均略高于严寒地区，也是节能的重点区域。
１．３ 夏热冬冷地区，包括我国中部广大地区，如上海，重庆，湖北，湖南，安徽，浙江，江西及四川，贵州，河南，江苏，陕西等省部分区域，涉及16个省，市及自治区。该地区最冷月平均气温0℃～10℃，平均相对湿度达80%左右，冬季气温虽然比北方高，但日照远不如北方。北方日照率不少于60%，而该地区东部高也只有40%，中部只有30%，西部20%，如重庆不足15%。整个冬季天气阴沉，雨雪不断，阴冷潮湿，不见阳光。
１．４ 夏热冬暖地区，该地区包括海南省，广东、广西、福建省南部地区及台湾省。分区特点是: 最冷月平均温度高于10℃，最热月平均温度在25～30℃，而且月平均温度在25℃的天数在100～200天，空调制冷在5个月左右时间。
2 不同气候区门窗的选择
房屋用的门窗概念是相对的，保温性好的门窗应该是属于节能门窗。一套完整的门窗是由框及扇玻璃组成，节能门窗的框扇材料及玻璃，必须保温性好缝隙严密。仅以框材或玻璃单一衡量是不够的。本文只对几种目前常用门窗浅要分析探讨。
２．１ 铝合金门窗. 现在使用最多的是铝合金和塑料复合隔热型铝合金窗。前者是用增强纤维的聚硅胺塑料(PA)尼龙66隔热条，辊压合成的隔热铝型材，会呈现内外两种不同色。而后者是采取在铝型材空腔中灌注高分子材料固化成隔热体，再经铣削切断铝合金的灌注方法，制成断热铝型材，其材料抗风压及强度性能大大提高到Ⅰ级，水密性能为Ⅰ-Ⅲ级，隔声性能达30~40dB，传热系数K值达到3.0W/(m2.K)以下，是优良的节能门窗框料。
２．２ 塑料门窗，塑料门窗产品年产量达1亿m2以上，占全国门窗总用量的1/4。其应用优点明显缺点也不少。主要不足:①是门窗材质物理性能差，如弹性模量仅是铝合金的1/36，拉伸强度仅是铝合金的1/12，抗弯强度仅是铝合金的1/28。②塑料材质容易老化，龟裂，变色，耐候性差使用寿命较短。③塑料门窗易燃烧且有毒，一旦出现火灾会成为助燃剂毒气大量散发，危害人的生命。④高层建筑不宜使用塑料门窗，尤其是防雷击安全方面明显不及铝合金门窗。
加强质量改进塑料门窗的使用市场还是很大。由于PVC塑料门窗的线膨胀系数K=70X10-6m/(m.n)，若是室内外温差达到50℃，大面积塑料窗线膨胀可达到3～5mm，而墙体及窗洞基本为0，使用会产生变形严重问题。冬季由于线膨胀系数不同，在窗框与墙体之间出现裂缝。因此，材料内腔应采用闭孔聚氨脂发泡或聚苯乙烯弹性材料填塞，以达到保温效果。在窗框外侧用嵌缝膏嵌缝。
２．３ 玻璃钢门窗，玻璃钢门窗克服了塑料门窗的一些缺点，例膨胀系数与玻璃接近，衔接性能好，结构稳定性好，玻璃钢抗拉强度达600MPa，弯曲强度为380MPa，是塑料门窗的12和14倍，且不变色使用达50年以上。其不足之处是回收比塑料难度大，也存在高层雷击和价格略高塑料门窗。
３ 门窗玻璃的选择
在目前门窗玻璃常用的有:透明玻璃，吸热玻璃，中空玻璃，热反射镀膜玻璃，低辐射(Low-E)玻璃，SoIar-E玻璃等品种。提高门窗保温隔热性能是建筑节能的重要内容，由于现在窗户面积往往超过规范窗墙比要求，更加重视选择玻璃种类，一个品种玻璃不会满足各种气候条件下的窗用，根据建筑物特点布置合理朝向也是必须的，玻璃光热参数见表1。
３．１ 严寒及寒冷地区玻璃选择，低辐射(Low-E)玻璃是一种镀膜玻璃，适合于在严寒及寒冷地区使用。Low-E玻璃对0.3～2.5m太阳光辐射有60%以上的透过率，白天室外辐射可大部分透过，夜间或雨天室内物体热辐射的50%反射回室内，仅有15%热量通过交换损失，有效阻止室内热气流向室外。
在线Low-E玻璃是在浮法生产线上把银色气体喷在玻璃表面，在冷却过程中完成镀膜，金属膜成为玻璃一部分，膜层坚硬牢固可以热弯及钢化二次加工，但热学性能差除非膜层厚，否则其U值只有离线法Low-E玻璃的1/2。
建筑如果只用单层吸热玻璃，反射玻璃或Low-E玻璃能起到一点节能作用，但其效果不大，用这些玻璃组成的中空玻璃较好。中空玻璃外层多采用吸热玻璃，热反射玻璃或Low-E玻璃，内层选择透明或Low-E玻璃。中空玻璃不仅能降低太阳辐射，也能有效阻止温差传热。使用时北方同南方有些不同，北方需要减少对太阳光的照射阻挡，使太阳光进入室内，而南方需要阻止太阳光进入，Low-E玻璃的使用正好达到各自的要求。
３．２ 夏热冬冷地区玻璃选择，选择窗玻璃主要考虑玻璃的折射系数，选择Sc较小的玻璃，而Low-E玻璃和SoIar-E玻璃遮阳系数较小，能起一定节能效果，但传热系数大节能很有限。最好还是选择中空玻璃，因外层用吸热，热反射或是Low-E玻璃和SoIar-E玻璃，内层用透明或Low-E玻璃。这样的组合遮阳系数小和传热系数低，是夏热冬冷地区门窗玻璃的最佳选择。由于夏季太阳高度角大，建筑墙体北南向基本晒不到阳光，用透明或半透明中空玻璃，利于冬季的太阳能取暖。
4 低辐射Low-E玻璃
节能环保的低辐射Low-E玻璃有其独特的优点：①红外线反射率高，可以直接反射红外辐射；表明反射热辐射的能力强，冬季可有效阻止室内暖气和人体产生的热量流出，夏季阻止室外热空气的进入室内，具有阻止热辐射直接透过的作用，Low-E玻璃的节能效果是冬暖夏凉。②表面辐射率低(E≤0.15)，吸收外来能量的能力小，再辐射出的热量也少；表明吸收和辐射出的能量少，玻璃窗同室内外空气接触后吸热少，升温慢因而再放出的热量少。③遮阳系数范围广，可根据需要控制太阳能的透过量，适应不同地区的需要。由于可见光透过率适宜，为不同地区建筑提供了可选择余地。北方选用遮阳系数高的Low-E玻璃，以突出高通透特性和适当采集阳光的作用。而南方地区选用遮阳系数低的Low-E玻璃，以突出阻挡阳光辐射的作用。
５ Low-E玻璃的节能效果
使用Low-E玻璃合成夹胶玻璃或中空玻璃，尤其是合成中空玻璃，传热系数会进一步降低，具有优异的节能效果。由于Low-E玻璃银膜有98%的红外线反射率，可以大量用于各类工业及民用建筑中。其玻璃的节能价值是明显的，以单层6mm厚透明玻璃为例; 白玻中的结构为:6mm+12A+6mm，单层热反射镀膜以CTS140镀膜玻璃，热反射中空玻璃用6mmCTS140+12A+6mm为例；低辐射中空玻璃以6mmCEB12+12A+6mm白玻璃，计算冬季Q值的-号为散失至室外的热量，以窗玻璃面积1000m2，夏季空调开启90d每天10h；冬季供暖120d每天12h计算；冬季室温18℃，室外-10℃，夏季室内20℃，室外35℃。太阳辐射系数630W/m2，各个U值取自美国ASHRAE标准。从表2可见节能效果。
5 节能玻璃门窗的应用
5.1 严寒地区窗的应用。如新疆北部属严寒地区，住宅建筑节能门窗，窗的北，东，西侧外窗用三玻充氩气塑钢窗，整窗检验传热系数1.97W/(m2.K)；南侧外窗用双层Low-E玻璃塑钢窗，整窗检验传热系数1.98W/(m2.K)；均小于要求值2.0W/(m2.K)。起居室开窗面积较大满足采光要求，由于Low-E玻璃对热损耗极小。外窗框周边与墙体用聚氨酯发泡塞填，无热桥产生。
当然在外保温构造中，窗的北，东，西侧用中空玻璃钢窗，南侧窗用密封双层玻璃钢窗也可以达到设计需求。
5.2 寒冷地区窗的应用。如某节能楼南立面与东立面玻璃幕墙+水平外遮阳，用双层中空玻璃+Low-E玻璃。玻璃间隙为0.2mm，内有小支撑物承受空气压力，不影响视野及采光。而北. 西立面用轻质保温外墙，采用多腔结构PVC塑钢窗，安装外卷帘遮阳。
5.3 夏热冬冷地区窗的应用。 该区域范围比较大，主要是限制外窗的传热和太阳辐射。单层玻璃铝合金外窗的传热系数达6.7W/(m2.K) 左右，而断热铝合金型材双玻的传热系数达3.2，塑钢中空玻璃外窗的传热系数达2.5。同时设置薄的热反射材料和遮阳减少太阳辐射进入室内等传统措施。
另外可采用塑料单框双玻璃窗，空气层厚度12mm，窗墙比小于0.35。窗的保温性能取决于框和玻璃热工性能，双玻比单玻降低40%。采用塑钢窗和双层玻璃，在玻璃内侧加铝箔隔热窗帘，来提高玻璃热阻值。同时重视玻璃的气密性，缝的处理很关键。
5.4 夏热冬暖地区窗的应用。该地区常用的门窗有单玻，中空铝合金和单玻中空塑料门窗等。也有用Low-E玻璃，热反射玻璃的，节能效果好达到节能要求。近年来采用低辐射Low-E玻璃和中空玻璃，这些具有遮阳隔热功能的门窗玻璃也得到应用。
参考文献
1 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[S] JGJ134-2001．中国建筑工
业出版社2001
2 王宗昌．建筑设计与施工常见问题及对策．中国建筑工业出版社，
2010.7
【关键词】 门窗能耗；环境气候；铝合金门窗；塑料门窗；窗玻璃
【中图分类号】 TU832 【文献标识码】 C 【文章编号】 1727-5123（2012）01-100-02
外围护结构中门窗占的面积一般只有总面积的30%左右，而门窗的能耗损失却占建筑围护结构体的50%以上，鉴于此，建筑物选择使用节能门窗对实现建筑节能意义重大。在选择门窗时必须根据本地区气候环境特点，应用效果适合的节能门窗，是极其必要和现实的。
1 环境气候地区的分类
在对于环境地区气候条件的分类，根据环境条件把全国分为严寒地区，寒冷地区，夏热冬冷地区和夏热冬暖4个区域。
１．１ 严寒地区，主要是指“三北”地区，即东北，华北和西北地区。该区域内经常受西北利亚寒流的侵袭，每年冬季气候寒冷，采暖期在5.5~6个月时间，冬季室外环境温度多在-25℃以上，属于国家建筑节能的重点地区之一。
１．２ 寒冷地区，寒冷地区主要是指”三北”地区中偏南的一些地区，跨越严寒和寒冷两个气候区域。该地区采暖时间也在4～5个月，室外气候长年平均略高于严寒地区，也是节能的重点区域。
１．３ 夏热冬冷地区，包括我国中部广大地区，如上海，重庆，湖北，湖南，安徽，浙江，江西及四川，贵州，河南，江苏，陕西等省部分区域，涉及16个省，市及自治区。该地区最冷月平均气温0℃～10℃，平均相对湿度达80%左右，冬季气温虽然比北方高，但日照远不如北方。北方日照率不少于60%，而该地区东部高也只有40%，中部只有30%，西部20%，如重庆不足15%。整个冬季天气阴沉，雨雪不断，阴冷潮湿，不见阳光。
１．４ 夏热冬暖地区，该地区包括海南省，广东、广西、福建省南部地区及台湾省。分区特点是: 最冷月平均温度高于10℃，最热月平均温度在25～30℃，而且月平均温度在25℃的天数在100～200天，空调制冷在5个月左右时间。
2 不同气候区门窗的选择
房屋用的门窗概念是相对的，保温性好的门窗应该是属于节能门窗。一套完整的门窗是由框及扇玻璃组成，节能门窗的框扇材料及玻璃，必须保温性好缝隙严密。仅以框材或玻璃单一衡量是不够的。本文只对几种目前常用门窗浅要分析探讨。
２．１ 铝合金门窗. 现在使用最多的是铝合金和塑料复合隔热型铝合金窗。前者是用增强纤维的聚硅胺塑料(PA)尼龙66隔热条，辊压合成的隔热铝型材，会呈现内外两种不同色。而后者是采取在铝型材空腔中灌注高分子材料固化成隔热体，再经铣削切断铝合金的灌注方法，制成断热铝型材，其材料抗风压及强度性能大大提高到Ⅰ级，水密性能为Ⅰ-Ⅲ级，隔声性能达30~40dB，传热系数K值达到3.0W/(m2.K)以下，是优良的节能门窗框料。
２．２ 塑料门窗，塑料门窗产品年产量达1亿m2以上，占全国门窗总用量的1/4。其应用优点明显缺点也不少。主要不足:①是门窗材质物理性能差，如弹性模量仅是铝合金的1/36，拉伸强度仅是铝合金的1/12，抗弯强度仅是铝合金的1/28。②塑料材质容易老化，龟裂，变色，耐候性差使用寿命较短。③塑料门窗易燃烧且有毒，一旦出现火灾会成为助燃剂毒气大量散发，危害人的生命。④高层建筑不宜使用塑料门窗，尤其是防雷击安全方面明显不及铝合金门窗。
加强质量改进塑料门窗的使用市场还是很大。由于PVC塑料门窗的线膨胀系数K=70X10-6m/(m.n)，若是室内外温差达到50℃，大面积塑料窗线膨胀可达到3～5mm，而墙体及窗洞基本为0，使用会产生变形严重问题。冬季由于线膨胀系数不同，在窗框与墙体之间出现裂缝。因此，材料内腔应采用闭孔聚氨脂发泡或聚苯乙烯弹性材料填塞，以达到保温效果。在窗框外侧用嵌缝膏嵌缝。
２．３ 玻璃钢门窗，玻璃钢门窗克服了塑料门窗的一些缺点，例膨胀系数与玻璃接近，衔接性能好，结构稳定性好，玻璃钢抗拉强度达600MPa，弯曲强度为380MPa，是塑料门窗的12和14倍，且不变色使用达50年以上。其不足之处是回收比塑料难度大，也存在高层雷击和价格略高塑料门窗。
３ 门窗玻璃的选择
在目前门窗玻璃常用的有:透明玻璃，吸热玻璃，中空玻璃，热反射镀膜玻璃，低辐射(Low-E)玻璃，SoIar-E玻璃等品种。提高门窗保温隔热性能是建筑节能的重要内容，由于现在窗户面积往往超过规范窗墙比要求，更加重视选择玻璃种类，一个品种玻璃不会满足各种气候条件下的窗用，根据建筑物特点布置合理朝向也是必须的，玻璃光热参数见表1。
３．１ 严寒及寒冷地区玻璃选择，低辐射(Low-E)玻璃是一种镀膜玻璃，适合于在严寒及寒冷地区使用。Low-E玻璃对0.3～2.5m太阳光辐射有60%以上的透过率，白天室外辐射可大部分透过，夜间或雨天室内物体热辐射的50%反射回室内，仅有15%热量通过交换损失，有效阻止室内热气流向室外。
在线Low-E玻璃是在浮法生产线上把银色气体喷在玻璃表面，在冷却过程中完成镀膜，金属膜成为玻璃一部分，膜层坚硬牢固可以热弯及钢化二次加工，但热学性能差除非膜层厚，否则其U值只有离线法Low-E玻璃的1/2。
建筑如果只用单层吸热玻璃，反射玻璃或Low-E玻璃能起到一点节能作用，但其效果不大，用这些玻璃组成的中空玻璃较好。中空玻璃外层多采用吸热玻璃，热反射玻璃或Low-E玻璃，内层选择透明或Low-E玻璃。中空玻璃不仅能降低太阳辐射，也能有效阻止温差传热。使用时北方同南方有些不同，北方需要减少对太阳光的照射阻挡，使太阳光进入室内，而南方需要阻止太阳光进入，Low-E玻璃的使用正好达到各自的要求。
３．２ 夏热冬冷地区玻璃选择，选择窗玻璃主要考虑玻璃的折射系数，选择Sc较小的玻璃，而Low-E玻璃和SoIar-E玻璃遮阳系数较小，能起一定节能效果，但传热系数大节能很有限。最好还是选择中空玻璃，因外层用吸热，热反射或是Low-E玻璃和SoIar-E玻璃，内层用透明或Low-E玻璃。这样的组合遮阳系数小和传热系数低，是夏热冬冷地区门窗玻璃的最佳选择。由于夏季太阳高度角大，建筑墙体北南向基本晒不到阳光，用透明或半透明中空玻璃，利于冬季的太阳能取暖。
4 低辐射Low-E玻璃
节能环保的低辐射Low-E玻璃有其独特的优点：①红外线反射率高，可以直接反射红外辐射；表明反射热辐射的能力强，冬季可有效阻止室内暖气和人体产生的热量流出，夏季阻止室外热空气的进入室内，具有阻止热辐射直接透过的作用，Low-E玻璃的节能效果是冬暖夏凉。②表面辐射率低(E≤0.15)，吸收外来能量的能力小，再辐射出的热量也少；表明吸收和辐射出的能量少，玻璃窗同室内外空气接触后吸热少，升温慢因而再放出的热量少。③遮阳系数范围广，可根据需要控制太阳能的透过量，适应不同地区的需要。由于可见光透过率适宜，为不同地区建筑提供了可选择余地。北方选用遮阳系数高的Low-E玻璃，以突出高通透特性和适当采集阳光的作用。而南方地区选用遮阳系数低的Low-E玻璃，以突出阻挡阳光辐射的作用。
５ Low-E玻璃的节能效果
使用Low-E玻璃合成夹胶玻璃或中空玻璃，尤其是合成中空玻璃，传热系数会进一步降低，具有优异的节能效果。由于Low-E玻璃银膜有98%的红外线反射率，可以大量用于各类工业及民用建筑中。其玻璃的节能价值是明显的，以单层6mm厚透明玻璃为例; 白玻中的结构为:6mm+12A+6mm，单层热反射镀膜以CTS140镀膜玻璃，热反射中空玻璃用6mmCTS140+12A+6mm为例；低辐射中空玻璃以6mmCEB12+12A+6mm白玻璃，计算冬季Q值的-号为散失至室外的热量，以窗玻璃面积1000m2，夏季空调开启90d每天10h；冬季供暖120d每天12h计算；冬季室温18℃，室外-10℃，夏季室内20℃，室外35℃。太阳辐射系数630W/m2，各个U值取自美国ASHRAE标准。从表2可见节能效果。
5 节能玻璃门窗的应用
5.1 严寒地区窗的应用。如新疆北部属严寒地区，住宅建筑节能门窗，窗的北，东，西侧外窗用三玻充氩气塑钢窗，整窗检验传热系数1.97W/(m2.K)；南侧外窗用双层Low-E玻璃塑钢窗，整窗检验传热系数1.98W/(m2.K)；均小于要求值2.0W/(m2.K)。起居室开窗面积较大满足采光要求，由于Low-E玻璃对热损耗极小。外窗框周边与墙体用聚氨酯发泡塞填，无热桥产生。
当然在外保温构造中，窗的北，东，西侧用中空玻璃钢窗，南侧窗用密封双层玻璃钢窗也可以达到设计需求。
5.2 寒冷地区窗的应用。如某节能楼南立面与东立面玻璃幕墙+水平外遮阳，用双层中空玻璃+Low-E玻璃。玻璃间隙为0.2mm，内有小支撑物承受空气压力，不影响视野及采光。而北. 西立面用轻质保温外墙，采用多腔结构PVC塑钢窗，安装外卷帘遮阳。
5.3 夏热冬冷地区窗的应用。 该区域范围比较大，主要是限制外窗的传热和太阳辐射。单层玻璃铝合金外窗的传热系数达6.7W/(m2.K) 左右，而断热铝合金型材双玻的传热系数达3.2，塑钢中空玻璃外窗的传热系数达2.5。同时设置薄的热反射材料和遮阳减少太阳辐射进入室内等传统措施。
另外可采用塑料单框双玻璃窗，空气层厚度12mm，窗墙比小于0.35。窗的保温性能取决于框和玻璃热工性能，双玻比单玻降低40%。采用塑钢窗和双层玻璃，在玻璃内侧加铝箔隔热窗帘，来提高玻璃热阻值。同时重视玻璃的气密性，缝的处理很关键。
5.4 夏热冬暖地区窗的应用。该地区常用的门窗有单玻，中空铝合金和单玻中空塑料门窗等。也有用Low-E玻璃，热反射玻璃的，节能效果好达到节能要求。近年来采用低辐射Low-E玻璃和中空玻璃，这些具有遮阳隔热功能的门窗玻璃也得到应用。
参考文献
1 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[S] JGJ134-2001．中国建筑工
业出版社2001
2 王宗昌．建筑设计与施工常见问题及对策．中国建筑工业出版社，
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