提高PVC塑料門窗保溫性能的一些措施

王成忠

齊齊哈爾齊翔集團(tuán)翔宇建筑工程公司

提高PVC塑料門窗保溫性能的一些措施

王成忠

齊齊哈爾齊翔集團(tuán)翔宇建筑工程公司

建筑門窗是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能最薄弱的部位。本文通過建筑外窗的能耗方式及影響因素、門窗保溫的必要性等的論述，指出了提高PVC塑料門窗保溫性能的一些措施。

PVC塑料門窗 保溫 能耗 節(jié)能

1 前言

目前，我國現(xiàn)有建筑中仍有一部分達(dá)不到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，新增建筑中節(jié)能不達(dá)標(biāo)的仍超過八成，單位建筑面積能耗是發(fā)達(dá)國家的2-3倍，給社會(huì)造成了沉重的能源負(fù)擔(dān)和嚴(yán)重的環(huán)境污染。其中，建筑門窗是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能最薄弱的部位，它的長期使用能耗約占整個(gè)建筑物的50%。顯然，提高門窗保溫性能是降低建筑物長期使用能耗的重要途徑。

2 建筑外窗的能耗方式及影響因素

要真正做好外窗節(jié)能，必須先清楚其能耗的方式和其影響因素，這樣才能從根本上減少窗戶耗能。按照能量的傳遞途徑不同，外窗的能耗方式主要分為三種：傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流。

2.1 對(duì)流

對(duì)流傳熱是具有熱能的氣體或液體在移動(dòng)時(shí)所進(jìn)行的熱交換現(xiàn)象。對(duì)于建筑外窗，主要由窗扇、窗框間縫隙的氣體滲漏以及中空玻璃中間氣體層的流動(dòng)引起熱量交換，因此，除采用合適窗體材料外，采取相應(yīng)措施以增加窗戶氣密性顯得尤為重要。

2.2 輻射

輻射是熱量以波的形式由一個(gè)物體轉(zhuǎn)到另一物體的現(xiàn)象。太陽輻射由可見光、紅外線等光波組成，而普通玻璃是可見光和紅外線的良好透明體，透過玻璃的太陽輻射在夏季非常可觀，遠(yuǎn)比因溫差產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)大。因此對(duì)夏熱冬冷地區(qū)，采取一定結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)措施將太陽輻射隔離于窗外是首要任務(wù)。

2.3 傳導(dǎo)

傳導(dǎo)是物體內(nèi)部的熱由高溫側(cè)向低溫側(cè)轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，傳熱量的多少與物體的傳熱系數(shù)及物體體積（面積）有關(guān)。建筑外窗的熱能傳導(dǎo)主要通過窗框和玻璃進(jìn)行，如若采用中空玻璃，則可通過玻璃間隔層材料進(jìn)行。要減少外窗的熱傳導(dǎo)量，一是要求這些窗體材料均有較小的傳熱系數(shù)，二是窗戶開口面積盡可能小。但隨著人們對(duì)室內(nèi)采光和居住環(huán)境要求的提高，控制窗墻比，縮小外窗面積已經(jīng)不能滿足人們的需求。因此，從材料上想辦法，才是減少熱傳導(dǎo)量的根本出路。

表：各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)

3 門窗保溫的必要性

窗戶的傳熱系數(shù)是屋頂或外墻的4-5倍，即在同樣的氣候條件下，窗戶的傳熱損失是屋頂或外墻的4-5倍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)于我國北方典型的建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)，冬季熱損耗中，窗的散熱損失占40%-50%。在夏季，從窗戶進(jìn)入的輻射熱占空調(diào)負(fù)荷20%-30%，而在南方則更大。窗戶成為建筑物外圍結(jié)構(gòu)中隔熱、保溫最薄弱的環(huán)節(jié)。

所謂節(jié)能型建筑門窗是指達(dá)到現(xiàn)行節(jié)能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的門窗。從專業(yè)角度上解釋，凡是門窗的保溫隔熱性能（傳熱系數(shù)）和空氣滲透性能（氣密性）兩項(xiàng)物理性能指標(biāo)達(dá)到（或高于）所在地區(qū)實(shí)施細(xì)則技術(shù)要求的建筑門窗統(tǒng)稱為節(jié)能門窗。

節(jié)能門窗既讓居住者享受更舒適、更方便、更健康的生活條件，又有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境、節(jié)約能源，而且在美化房屋外觀的基礎(chǔ)上，大大降低了房屋的能耗和噪聲侵?jǐn)_。用相對(duì)較少的能量讓人感受冬暖夏涼的舒適愜意。

為實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能50%～65%的工作目標(biāo)，新型節(jié)能建筑門窗行業(yè)必須實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、質(zhì)量升級(jí)、綜合配套、走產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展道路。可以預(yù)見，今后在門窗的性質(zhì)和功能上將主要向密閉、保溫、隔熱的節(jié)能型發(fā)展。

4 提高PVC塑料門窗保溫性能的一些措施

門窗熱損失致有三個(gè)途徑：（1）門窗框扇與玻璃熱傳導(dǎo)；（2）門窗框扇之間、扇與玻璃之間、框與墻體之間的空氣滲透熱交換；（3）窗玻璃的熱輻射。不論什么材料制成的窗，如能對(duì)上述三種熱交換進(jìn)行最有效的阻斷，則可稱為好的節(jié)能窗。

4.1 設(shè)計(jì)合理的窗框比

窗框比是窗框表面與窗面積之比。它與窗立面設(shè)計(jì)、窗框表面面積和窗面積有關(guān)。一般為25%-35%，有的超過40%。窗框的感熱面和放熱面是隨窗框比變化而改變。對(duì)于框斷面尺寸較大的金屬型材，感熱面和放熱面的增加對(duì)窗保溫性能會(huì)帶來不利影響。在滿足其它使用功能前提下，窗立面不宜分割太碎，不宜采用大斷面的金屬型材作小面積窗戶。

4.2 增加一道密封，提高門窗的氣密性

在傳統(tǒng)兩密封結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加了一道密封，形成三密封結(jié)構(gòu)的高檔型材，將水密腔與氣密腔完全隔離，提高了門窗的密封性能，大大降低了門窗縫隙滲透熱量，使其保溫性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于兩道密封。

4.3 框型材材性

4.3.1 型材材性是影響門窗保溫性能的重要因素之一?？蚴情T窗的支撐體系，由金屬型材、非金屬型材和復(fù)合型材等加工而成。金屬與非金屬的熱工特性差別很大，與型材傳熱能力密切相關(guān)的材料導(dǎo)熱系數(shù)見表。導(dǎo)熱系數(shù)愈大傳熱能力越強(qiáng)，保溫性能越差。

4.3.2 為了減少金屬框的傳熱，可用非金屬材料作斷熱橋?qū)饘傩筒淖鲾酂崽幚恚蛘邔坏慕饘俸头墙饘傩筒膹?fù)合構(gòu)成復(fù)合型材。斷熱橋應(yīng)有足夠長度（指金屬斷開的距離），才能保證斷熱橋有足夠大的熱阻R。

4.3.3 對(duì)于復(fù)合型材，非金屬型材應(yīng)有足夠厚度，才能保證其有足夠大的熱阻R，否則金屬斷熱型材和復(fù)合型材傳熱能力降低效果不明顯。

4.4 合理進(jìn)行斷面設(shè)計(jì)

從保溫角度來看，型材斷面最好為多腔型材，腔壁垂直于熱流方向分布。型材截面由原來流行的三腔室增加到四腔室、五腔室結(jié)構(gòu)。由于腔壁垂直于熱流河方向分布，型材內(nèi)的多道腔對(duì)通過的熱流起到多重阻隔作用，腔內(nèi)傳熱相應(yīng)被削弱。特別是輻射傳熱強(qiáng)度隨腔室數(shù)量增加而成倍減少。因此，腔體越多的型材傳熱系數(shù)K值越小，其保溫隔熱性能越好。

4.5 提高玻璃的保溫性能

雖然玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.8-1.0w/(m.k)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于金屬，但由于窗玻璃厚度一般為3-6mm，自身熱阻R非常小，幾乎可以忽略不計(jì)。而玻璃面積占窗戶總面積的65%—75%，

其傳熱量十分可觀。因此，提高窗玻璃保溫性能是改善窗戶保溫性能的重要途徑之一。

4.5.1 普通平板玻璃透光性很好，這也是它成為窗用材料的必要條件。但普通平板玻璃在太陽光譜的可見光的近紅外線部分的透過率都很高，并且普通浮法玻璃的輻射系數(shù)很大（約為0.84），所以窗玻璃的熱傳遞中輻射傳熱占很大比例。

4.5.2 當(dāng)窗玻璃采用反射率高、發(fā)射率小的中空玻璃時(shí)，表面輻射熱阻增大，能削弱炎熱夏天太陽和室內(nèi)輻射換熱作用，因而中空玻璃成為目前廣為采用的節(jié)能玻璃?？諝庵械乃肿拥然钚苑肿拥拇嬖冢怯绊懼锌詹Ａ芰康膫?/p>

導(dǎo)傳遞和對(duì)流傳遞性能的主要因素，因而提高中空玻璃的密封性能，是提高中空玻璃隔熱性能的重要因素。

4.5.3 中空玻璃降低了熱傳導(dǎo)系數(shù)、真空玻璃進(jìn)一步降低熱傳導(dǎo)系數(shù)和杜絕對(duì)流傳熱，但這都沒有解決透過玻璃進(jìn)行的熱輻射所引起的熱損失問題。中空玻璃和真空玻璃使用低輻（Low-E）玻璃或陽光反射玻璃后，減少熱輻射和熱透射才能進(jìn)一步降低建筑外窗玻璃的熱損失。用低輻射玻璃制成的中空玻璃或真空玻璃，把熱傳導(dǎo)和熱輻射作用都降低下來，可以使窗玻璃的傳熱系數(shù)下降到2.5W/(m2·K)甚至0.5WW/(m2·K)以下，具有很好的蓄、保溫作用，節(jié)能效果非常顯著。而且由于熱輻射減少，明顯地提高了居室的舒適性，是嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)建筑物最好的節(jié)能窗戶玻璃。

4.5.4 當(dāng)外墻傳熱系數(shù)值降低到1.1 W/(m2·K)以下時(shí)，再降低傳熱系數(shù)值對(duì)降低建筑能耗的效果已不明顯，即通過外墻保溫實(shí)現(xiàn)降低建筑能耗的潛力已經(jīng)很小。因此，今后建筑節(jié)能的關(guān)鍵是建筑玻璃，大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用傳熱系數(shù)低的新型節(jié)能窗玻璃，將是今后建筑節(jié)能的主要途徑。

5 結(jié)論

PVC塑料門窗節(jié)能應(yīng)著眼于減少熱傳導(dǎo)、太陽輻射和滲漏對(duì)流，從設(shè)計(jì)、選材、生產(chǎn)和使用及施工幾方面同時(shí)展開。（1）設(shè)計(jì)上，應(yīng)合理選擇建筑朝向、外窗方位和窗型、設(shè)置統(tǒng)一的外遮陽結(jié)構(gòu)。（2）選材時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際工程情況優(yōu)先采用性價(jià)比高的節(jié)能型玻璃、框材及密封材料，減少熱量傳遞。（3）在生產(chǎn)和使用上，應(yīng)合理選擇窗戶類型，避免窗型的多移化、異型化。（4）施工上，應(yīng)提高水平，嚴(yán)格把關(guān)，保證窗戶的保溫性能。同時(shí)，住戶應(yīng)養(yǎng)成正確的節(jié)能觀念和習(xí)慣，使建筑節(jié)能達(dá)到事半功倍的效果。

Some measures of improving thermal-insulation performances of PVC plastic windows & doors

Wang Chengzhong
Xiangyu Construction Engineering Co.,Ltd.,a member of Qiqiha’er Qixiang Group

The windows and doors of a building are the weakest parts for thermal insulation in external building construction.This article discusses the power-consumption mode of external windows and the factors affecting power consumption,as well as necessity of thermal insulation,and on this basis points out some measures of improving thermal-insulation performances of PVC plastic windows & doors.

PVC plastic windows & doors；Thermal insulation；Power consumption；Energy-saving