提高塑料窗保溫性能的方法

馮 勇 王延立 王繼紅

河南省建筑科學(xué)研究院有限公司（450000）

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(dá)到1.79億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國能源消費(fèi)總量的13.6%,通常一棟具有冷、暖氣空調(diào)的現(xiàn)代建筑物，其室內(nèi)之能源傳散損失經(jīng)由門窗部位泄漏的約占37%～40%。因此提高門窗的保溫性能對建筑節(jié)能有重要的作用。可通過優(yōu)化框型材的斷面設(shè)計和窗框比、降低體型系數(shù)及合理地選擇建筑物的朝向、降低玻璃的傳熱系數(shù)、提高塑料窗氣密性和挑選五金配件來達(dá)到提高其保溫性能。

1 優(yōu)化窗框型材斷面設(shè)計和窗框比

塑料窗型材的保溫隔聲性能優(yōu)劣主要取決于型腔斷面的設(shè)計，因此，不斷優(yōu)化型材的斷面形式是保證塑料窗保溫性能的重要因素。在塑料窗框型材設(shè)計時應(yīng)考慮框的受力和傳熱系數(shù)兩個因素。塑料窗框傳熱系數(shù)與窗框型材設(shè)計有關(guān)，塑料窗框型材有單腔、雙腔、多腔之分，目前大多選用三腔結(jié)構(gòu)和四腔結(jié)構(gòu)的窗框設(shè)計。單從保溫角度看，以三腔結(jié)構(gòu)為最好。型材的多道腔壁起到多重阻隔作用，使輻射傳熱隨著空腔數(shù)量的增加而成倍減少，會更有效地阻隔塑窗的“冷橋”現(xiàn)象。

設(shè)計合理的窗框比。窗框比是影響窗戶保溫性能的因素之一，它與窗立面設(shè)計、窗框表面面積和窗面積有關(guān)。在滿足其他使用功能前提下，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。

2 降低體型系數(shù)、合理地選擇建筑物的朝向

所謂建筑物的體型系數(shù),就是指建筑物的外圍面積Fo與該面積所包圍的體積Vo之比,體型系數(shù)越大,耗熱量也就越大。具體方法就是減少建筑物外型凹凸的變化并使建筑物的體型接近于方型。

建筑物的朝向，直接關(guān)系到它本身從太陽得熱多少。從理想化的建筑物看,建筑物設(shè)計成長方形,長軸為東西向時太陽得熱量最大。建筑物保溫效果越好。

3 降低玻璃的傳熱系數(shù)

窗戶的大部分面積為玻璃，約占整個窗戶面積65%～70%，玻璃是非金屬材料，它的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.8～1.0 W/（m·K）,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于金屬,自身熱阻非常小，幾乎可以忽略不計。由于不同玻璃的傳熱系數(shù)差別很大，因此設(shè)計不同保溫性能的建筑外窗應(yīng)選擇不同傳熱系數(shù)的玻璃（表1）。

表1 不同玻璃的傳熱系數(shù)

從表中可以看出，玻璃保溫性能的提高并不是由于玻璃厚度的增加，而是兩玻或三玻之間形成的密閉空氣層具有良好的保溫性能。

從目前國內(nèi)生產(chǎn)的各種不同窗戶的傳熱系數(shù)與節(jié)能效果（表2）看出∶雙玻塑料窗節(jié)能效果比較顯著，能達(dá)到民用建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中全國大部分采暖居住節(jié)能要求。

表2 不同窗戶的傳熱系數(shù)與節(jié)能效果

根據(jù)以上分析，若采用雙層窗，則保溫性能可進(jìn)一步提高。若分別采用單框雙玻塑窗和雙層塑窗，則通過窗戶的傳熱耗熱量見表3?？梢?，雙玻窗與雙層窗具有明顯的節(jié)能效果。單框雙玻塑料窗在嚴(yán)寒地區(qū)實(shí)際使用中，室內(nèi)一側(cè)玻璃表面易產(chǎn)生結(jié)露、結(jié)霜現(xiàn)象，這是由于雙層玻璃內(nèi)表面溫度偏低造成的。所以提高玻璃內(nèi)表面溫度是設(shè)計節(jié)能保溫窗的另一主題思路。

表3 不同外窗的傳熱耗熱量（w）

目前，雙玻主要有兩種制作方法，即采用中空玻璃和普通雙玻隔條。用橡膠隔條制做的簡易雙玻，制造工藝簡單，造價低，但像膠隔條易老化變形，影響雙玻間的密封性，冬季雙玻間易產(chǎn)生水蒸汽結(jié)露現(xiàn)象。中空玻璃可較好的解決雙玻間密封問題，但造價較高。中空玻璃周邊鋁隔條是熱的良導(dǎo)體，使中空玻璃周邊傳熱速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中部，這就要求中空玻璃安裝時，鋁隔條盡量埋在門窗型材的溝槽內(nèi)，以減少鋁隔條內(nèi)層玻璃表面結(jié)露?，F(xiàn)在國內(nèi)許多公司開始生產(chǎn)暖邊中空玻璃，從根本上消除了普通中空玻璃內(nèi)表面周邊結(jié)露現(xiàn)象。

4 提高氣密性能

塑料窗的保溫性能與它的氣密性能有著密切的關(guān)系，氣密性能差的的塑料窗，熱損失就大。目前，塑料平開窗采用普通橡膠密封條密封，為了進(jìn)一步提高氣密性能，將密封條改為三元乙丙橡膠條和硅化加片毛條，以提高塑料窗的氣密性能?？蝮w與洞口之間用聚氨脂發(fā)泡劑彈性填滿，避免因氣候變化產(chǎn)生縫隙，影響其氣密性能。另外，塑料窗之間的搭接量和配合間隙，也影響著其氣密性能。

5 挑選五金配件

門窗是靠五金配件來完成開啟、關(guān)閉功能的，其功能有效性直接影響其保溫性及氣密性，與塑料型材緊密接觸的各種五金件、緊固件、密封條、間隔條、墊塊、密封材料和保溫材料等,在性能上應(yīng)與材性相容。對于開窗而言，分為多鎖點(diǎn)和單鎖點(diǎn)五金件。多鎖點(diǎn)密封性能足夠好，而單鎖點(diǎn)密封性能就差的多?；瑩毋q鏈應(yīng)采用不銹鋼材料。對寬度超過1 m的推拉窗，或安裝雙層玻璃的門窗，應(yīng)采用雙滑輪或選用滾動滑輪。

6 小結(jié)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，節(jié)能勢在必行，提高塑料窗的保溫性能已成為門窗行業(yè)的創(chuàng)新重點(diǎn)，設(shè)計、研究、開發(fā)新型節(jié)能塑料窗是今后一個主攻方向，只有做到窗型、型材、玻璃、五金配件、密封條、制作、安裝良好地銜接，才能達(dá)到節(jié)能的效果，只有通過合理選材、科學(xué)設(shè)計、精心制作、規(guī)范安裝，才能實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的節(jié)能效果。