淺談現(xiàn)代建筑窗戶的隔熱保溫方法

摘要：在日常起居生活中，人們均認(rèn)為窗戶只是一個(gè)眺望外景，采光通風(fēng)，其實(shí)不然，它還具備保溫隔熱的功能，所以一般人往往只注重了前者，而忽視了后者，為此，本文就窗戶的保溫隔熱以及現(xiàn)代化的窗戶用材進(jìn)行了探討，以期對我國建筑行業(yè)的窗戶設(shè)計(jì)有所裨益。

關(guān)鍵詞：窗戶；隔熱；保溫

1 引言

窗戶是現(xiàn)代建筑中不可缺少的重要組成部分。它既可以防風(fēng)擋雨，又可以在視覺上把室內(nèi)空間和室外連續(xù)起來。因此利用其窗戶玻璃的特性，能設(shè)計(jì)和創(chuàng)造出絢麗多彩的建筑形態(tài)。尤其是在寒冷地區(qū)，窗戶玻璃既能阻擋室外空氣進(jìn)入室內(nèi)，又能形成廣闊的眺望視角。它不僅能有效地阻斷室外空氣，而且還能使光線全方位透射到室內(nèi)，但是透過窗戶玻璃時(shí)的能量損失也是一個(gè)大問題。同時(shí)用大面積的地板進(jìn)行地板采暖時(shí)，更不能忽視窗戶所產(chǎn)生的熱損失。為了采暖節(jié)能而減小窗戶玻璃面積的做法，就是這方面問題的一個(gè)例證。

光透過窗戶玻璃是太陽輻射能透過窗戶玻璃，其關(guān)鍵是如何考慮熱能的充分利用。如果把窗戶玻璃窗當(dāng)作是采暖的熱源，窗面積的大小就必須依據(jù)所受到的太陽輻射熱能和損失的熱能之間的平衡來決定。如果說窗戶的熱性能，往往就認(rèn)為只是窗戶的隔熱性。但問題是如何才能既得到更多的太陽輻射熱能，又盡可能防止熱損失。太陽輻射熱能的獲取量與熱損失量的關(guān)系，也會因?yàn)榈貐^(qū)的氣候特點(diǎn)而異，所以最佳的窗戶大小也是多種多樣的。此外，還不能忘記窗戶的另一個(gè)主要功能是通風(fēng)。

2 傳統(tǒng)的保溫隔熱的方法及應(yīng)用

同其他構(gòu)件相比，窗戶的總傳熱系數(shù)最大，因此，通過玻璃進(jìn)出室內(nèi)外的熱能也會增多，進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱被地板等吸收之后，將成為熱源，尤其是在冬季起到了自然采暖的重要作用。另一方面，熱能還會通過窗玻璃而散失，所以如何控制熱損失就變成了一個(gè)重要的實(shí)際問題。

2.1 玻璃的隔熱方法

建筑物的窗玻璃厚度約為5-l0mm，與其他的墻體相比較，顯得十分微薄。雖然玻璃本身的導(dǎo)熱率并不很大，但由于作為建筑部件使用時(shí)的厚度很小，為了提高玻璃的隔熱性，基本上都是采用如圖l所示結(jié)構(gòu)的雙層中空莢膜玻璃，該結(jié)構(gòu)的玻璃窗戶其太陽輻射熱的獲得與窗戶的隔熱示意圖如圖2所示。

2.2 整體窗戶的隔熱方法

如果按照季節(jié)和晝夜的不同的各種不同因素，就能夠理解所要求的性能，白天為了把太陽輻射熱大量地引入室內(nèi)，夜間為了不讓熱能從室內(nèi)向室外散發(fā)，可以采用加裝如圖3所示的隔熱窗[1]。

2.3 增加玻璃

在80年代的后半期，寒冷地區(qū)的窗戶設(shè)計(jì)和應(yīng)用取得了迅速的發(fā)展，一般在雙層中空莢膜玻璃的內(nèi)側(cè)又增加一層玻璃，成為三層玻璃窗。

2.4 窗框的隔熱性

正常情況下，除去玻璃部分之后，窗框的面積約占窗戶全部面積的lO％～15％。為了提高窗戶整體的隔熱性，不僅要控制玻璃部分的總傳熱系數(shù)，還要注意窗框的隔熱性。

目前，窗柜的主要材料大致分為以下三種：①鋁合金窗框，該窗框氣密性能很好，但由于其導(dǎo)熱系數(shù)大，增加了玻璃本身的隔熱性，因此，相對增加了窗框部分的熱損失，同時(shí)，寒冬季節(jié)窗框部分結(jié)露結(jié)霜。②朔鋼窗框，該窗框密封性能好，導(dǎo)熱系數(shù)相對鋁合金窗框少一些，與玻璃本身的導(dǎo)熱系數(shù)處于一種基本平衡的狀態(tài)，但是該材料的抗老化的性能比鋁合金要差一些。③木窗框，該窗框在我國傳統(tǒng)建筑中為使用最多的一種材料，也是歷史上最悠久的一種材料，它有一種獨(dú)特的溫暖感，但它的不足是如何解決耐久和氣密性問題，如能得綜合解決，就可以進(jìn)一步提高整體窗框的隔熱性。

2.5 窗戶的隔熱和建筑物的隔熱

在考慮窗戶的隔熱性時(shí)，也要考慮外墻的隔熱性。做好建筑物的隔熱，可以充分地發(fā)揮隔熱性高的窗玻璃的性能[2]。正如圖所示，即使窗戶的隔熱性很好，但如果外墻的隔熱性不好，仍然不能控制熱損失，墻體隔熱的重要程度所圖4所示。

2.6 隔熱窗戶的效果

為了提高了窗戶的隔熱性，可以采用把窗玻璃全部堵起來的方法。通過設(shè)置隔熱窗戶，不僅能改善窗戶的冷輻射和從窗戶到地板表面的熱環(huán)境，而且還能縮小地板表面與頂棚部分的溫度差別，其隔熱效果示意圖如圖5所示。

3 特殊材料保溫隔熱的方法及應(yīng)用

3.1 活動(dòng)隔熱窗戶板的有效利用

即使在冬季室外氣溫低，太陽輻射少的白天，或者雖然白天的太陽輻射多，但在室外氣溫非常低的夜間，通過使用特制的隔熱窗戶板，還足能夠控制宅溫的降低、冷氣流動(dòng)和冷輻射的。

①厚窗簾和槅扇等，雖然對控制窗戶的冷輻射多少有些效果，但與雙層中空夾膜玻璃相比，隔熱性并不好。如果能夠與隔熱性大的材料組合起來使用，或者能夠提高氣密性，而提高窗戶熱散失的控制效果。

②夏季為了適當(dāng)?shù)卣趽跆柲茌椛洌梢杂梅瓷湫愿叩难b修材料對外墻的外側(cè)進(jìn)行裝修，提高外墻的熱反射性。

③隔熱窗戶板有電動(dòng)式、熱感式等帶有自動(dòng)開關(guān)裝置的窗戶板。但是，被動(dòng)式太陽能建筑的隔熱窗戶板是手動(dòng)開關(guān)。所以，隔熱窗戶板最好是構(gòu)造簡單，能從室內(nèi)操作。

3.2 特殊的隔熱窗戶板

把氟利昂氣體封入在氣缸中，利用其在熱力作用下產(chǎn)生的膨脹力和收縮力開美百葉窗戶板。開關(guān)是通過熱感應(yīng)進(jìn)行自動(dòng)開關(guān)的。這種自動(dòng)裝置是作為溫室排熱窗戶的開關(guān)而開發(fā)出來的，其應(yīng)用范圍很廣。

4 高科技新型材料的應(yīng)用

4.1 被動(dòng)式太陽能供熱與窗戶

被動(dòng)式太陽能供熱是通過太陽輻射引入到室內(nèi)進(jìn)行自然采暖的，在該系統(tǒng)中，窗戶起著太陽能集熱器的作用。被動(dòng)式太陽能供熱系統(tǒng)，就是把太陽輻射作為自然采暖的熱源，既要大量地引入太陽輻射，又要極力地減少包括窗戶在內(nèi)的建筑物的熱損失。

因?yàn)楂@取太陽熱能主要是集中在室內(nèi)的熱容量不夠充足時(shí)，白天過熱，不能為夜間充分儲存所需熱量。為了避免白天過熱，并把白天儲熱量留到夜間使用，不僅要考慮開口的面積和太陽輻射的透射率及隔熱性，要同時(shí)研究蓄熱部位的熱容量。

4.2 透明隔熱材料

有一種名為“有殼氣泡”的透明材料對太陽輻射的透射率很人，隔熱性很好。這種材料是用叫做超臨界干燥的特殊方法，在高溫下把凝膠狀的二氧化硅干燥而制成。因?yàn)槠潴w積的98％左右是由肉眼看不見的小氣泡構(gòu)成，所以，太陽輻射的透射率很好，隔熱性非常好。有殼氣泡被密封在雙層中空玻璃之問使用。如果把透明玻璃的熱散失程度用數(shù)字表示為10，那么，厚度2mm的有殼氣泡僅有1.5左右，熱散失非常之小。

采用有殼氣泡的窗玻璃模糊不清，不適合用在需要有眺望觀賞室外風(fēng)景的地方，但如果將其當(dāng)作采光用的外墻材料，應(yīng)用范圍就會很廣闊。窗戶的上下部分使用有殼氣泡的玻璃，中間部分使用雙層夾膜玻璃。

總結(jié)。從施工圖設(shè)計(jì)階段開始，考慮到不同方位，合理的綜全利用太陽能輻射，依據(jù)區(qū)域氣候條件，盡可能科學(xué)地配置窗戶位置、洞口尺寸和數(shù)量，同時(shí)還可采用玻璃覆蓋建造出一種可以覆蓋面大的伸縮自由活動(dòng)隔熱墻，這樣就可以將窗戶設(shè)置在任意位置上。

進(jìn)一步研究和開發(fā)高科技新型保溫隔熱材料，比如玻璃的功能和特征能得到改善和提高，以及與玻璃和相銜接的密封條等想關(guān)材料加以改進(jìn)，這將對窗戶保溫隔熱能起到巨大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫三民.對推動(dòng)節(jié)能建筑的探討[J].塔里木農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào).2004，(2).

[2]儀成杰， 周志廣.居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)[J].建筑與預(yù)算.2006，(3).