建筑門窗工程節(jié)能施工技術(shù)

宋林強(qiáng)

摘要：門窗節(jié)能的關(guān)鍵是在滿足其使用功能的前提下，具有較高的保溫性和隔熱性能。門窗節(jié)能最重要的是解決好門窗型材斷熱問題，使門窗具有高強(qiáng)度、高氣密性、高水密性、高精度性、優(yōu)異的隔熱、隔音性能。只要從門窗的設(shè)計(jì)、加工、安裝等各個(gè)細(xì)微環(huán)節(jié)上下工夫，就完全可以設(shè)計(jì)、制造出適應(yīng)保溫節(jié)能要求的門窗。

關(guān)鍵詞：建筑工程；節(jié)能施工；門窗；探討

一、門窗節(jié)能概述

窗戶是建筑外圍結(jié)構(gòu)的開口部位之一，是建筑的“眼睛”，它在建筑與環(huán)境的協(xié)調(diào)上擔(dān)負(fù)著人與自然、戶內(nèi)與戶外、既溝通又分離的多重實(shí)用功能。窗戶還有保溫、隔熱、遮陽、抗風(fēng)雨、擋噪聲等種種作用。同時(shí)，門窗是建筑物熱交換、熱傳導(dǎo)最活躍、最敏感部位，是圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫的薄弱環(huán)節(jié)，是墻體熱損失的5～6倍。從對建筑能耗組成的分析中，人們發(fā)現(xiàn)通過門窗所損失的能量是十分嚴(yán)重的，是影響建筑熱環(huán)境和造成能耗過高的主要原因。傳統(tǒng)建筑中，通過門窗的傳熱量占建筑總能耗20%以上；節(jié)能建筑中，隨著墻體采用保溫材料后熱阻的增大，門窗的熱損失占建筑總能耗的比例更大。

從傳熱學(xué)的角度考慮，門窗上的能量損失來自三個(gè)方面：即對流、傳導(dǎo)和輻射。對流就是在門窗的空隙間冷熱氣流運(yùn)動，導(dǎo)致熱量交換，反映的是門窗的氣密性；傳導(dǎo)是通過玻璃和窗用型材將一面的熱量傳導(dǎo)到另一面，由分子運(yùn)動進(jìn)行熱量傳遞；輻射是太陽輻射的紅外線傳遞得熱。其過程包括：通過玻璃進(jìn)入建筑的太陽輻射熱量；通過玻璃的傳熱損失；通過窗格與窗框的熱損失；窗洞口熱橋造成的熱損失；縫隙冷風(fēng)滲透造成的熱損失。

影響門窗能量損耗大小的因素很多，主要有以下幾方面：①門窗的傳熱系數(shù)。門窗的傳熱系數(shù)是指在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的傳熱量。傳熱系數(shù)越大，則在冬季通過門窗的熱量損失就越大，而門窗的傳熱系數(shù)又與門窗的材料、類型有關(guān)。②門窗的氣密性。門窗的氣密性是指在門窗關(guān)閉狀態(tài)下，阻止空氣滲透的能力。門窗氣密性等級的高低，對熱量的損失影響極大，室外風(fēng)力變化會對室溫產(chǎn)生不利的影響，氣密性等級越高，則熱量損失就越少，對室溫的影響也越小。③窗墻比系數(shù)與朝向。窗墻比例是指外窗的面積與外墻面積之比。通常門窗的傳熱熱阻比墻體的傳熱熱阻要小得多，因此，建筑的冷、熱耗量隨窗墻面積比的增加而增加。作為建筑節(jié)能的一項(xiàng)措施要求在滿足采光通風(fēng)的條件下確定適宜的窗墻比。一般而言，不同朝向的太陽輻射強(qiáng)度和日照率不同，窗戶所獲得的太陽輻射熱也不相同。

門窗節(jié)能途徑主要是保溫隔熱。其措施包括：①提高窗戶的保溫性能；②提高窗戶的隔熱性能，③提高門窗的氣密性。而門窗的隔熱保溫能力最終體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：其一，門窗框（扇）型材和玻璃傳遞輻射熱耗能量；其二，通過門窗縫隙對流滲透冷熱風(fēng)耗能量。

除了提高門窗的制作質(zhì)量外，增設(shè)密封條是提高門窗氣密性的手段之一。

二、門窗的節(jié)能技術(shù)

1.選擇節(jié)能窗型

窗型是影響節(jié)能性能的第一要素。推拉窗的節(jié)能效果差，而平開窗和固定窗的節(jié)能效果優(yōu)越。因推拉窗沿窗框下滑軌來回滑動，上部有較大的空間，下部有滑輪間的空隙，窗扇上下形成明顯的對流交換，熱冷空氣的對流形成較大的熱損失，因此，不論采用何種隔熱型材作窗框，都達(dá)不到節(jié)能效果。平開窗的窗扇和窗框間一般有橡膠密封壓條，在窗扇關(guān)閉后，密封條被壓得很緊，幾乎沒有空隙，很難形成對流，熱量流失主要是玻璃、窗扇和窗框型材本身的熱傳導(dǎo)、輻射散熱和窗扇與窗框接觸位置的空氣滲漏，以及窗框與墻體之間的空氣滲漏等，熱損失相對減少。固定窗由于窗框嵌在墻體內(nèi)，玻璃直接安裝在窗框上，玻璃和窗框已采用膠條或者密封膠密封，空氣很難通過密封膠形成對流，很難造成熱損失。在固定窗上，玻璃和窗框熱傳導(dǎo)為主要熱損失的來源，如果在玻璃上采取有效措施，就可以大大提高節(jié)能效果。因此從結(jié)構(gòu)上講，固定窗是最節(jié)能的窗型。

2.確定合適的窗墻比和朝向

一般來說，窗戶的傳熱系數(shù)大于同朝向、同面積的外墻傳熱系數(shù)，因此，能量的損失隨著窗墻比例的增加而增加。在采光和通風(fēng)允許的條件下，控制窗墻比例比設(shè)置保溫窗簾和窗板更加有效，即窗墻面積比設(shè)計(jì)越小，熱量損耗就越小，節(jié)能效果越佳。熱量損耗還與外窗的朝向有關(guān)，南、北朝向的窗戶太陽輻射強(qiáng)度和日照率高，窗戶所獲得的太陽輻射熱多。在《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》中，雖然對窗墻面積比和朝向做了有選擇性的規(guī)定，但還應(yīng)結(jié)合各地的具體情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。如考慮到起居室在北向時(shí)的采光需要，北向的窗墻面積比可取0.3；考慮到目前一些塔式住宅的情況，東、西向的窗墻面積比可取0.35；考慮到南向出現(xiàn)落地窗、凸窗的機(jī)會較多，南向的窗墻面積比可取0.45。這樣雖然增大了南向外窗的面積，但可充分利用太陽能的輻射熱降低采暖能耗，實(shí)現(xiàn)既有寬敞明亮的視野又不浪費(fèi)能源的目的。

3.科學(xué)配置遮陽設(shè)施

在夏季使用空調(diào)時(shí)節(jié)，許多城市形成用電高峰，損耗大量能源，增加城市“熱島”效應(yīng)，采用遮陽是有效的節(jié)能措施。目前門窗常用的遮陽設(shè)施有：

3.1活動式外遮陽?；顒邮酵庹陉柺亲韪籼栞椛涞牧己闷琳?。活動式遮陽百葉裝置安裝在開放式鋁板幕墻內(nèi)部，在室內(nèi)可控制百葉升降進(jìn)行合理遮陽，不用時(shí)百葉可上升進(jìn)入幕墻內(nèi)面，外遮陽能有效阻隔太陽輻射于室外。但這種裝置造價(jià)高，對居住建筑來說并不適合，而簡單外遮陽又帶來建筑外觀和清潔等問題，所以居住建筑大多選用室內(nèi)遮陽，然而，室內(nèi)遮陽節(jié)能效果又不夠理想，因而出現(xiàn)百葉中空玻璃

3.2百葉中空玻璃窗遮陽。百葉中空玻璃窗是將百葉安裝在中空玻璃兩片玻璃間，可代替普通中空玻璃裝于各種窗框上，通過磁力控制百葉翻轉(zhuǎn)和升降動作，以達(dá)到遮陽和保溫效果。當(dāng)百葉處在垂直位置時(shí)能有效的降低中空玻璃內(nèi)的熱傳導(dǎo)，遮擋陽光直射，并有效的降低中空玻璃的遮陽系數(shù)；當(dāng)百葉處在水平位置時(shí)，既可采光，又可起到遮陽作用；當(dāng)百葉處在收起位置時(shí)就和普通中空玻璃一樣的效果。同時(shí)百葉在中空玻璃內(nèi)也解決了清潔維護(hù)問題。這種百葉中空玻璃窗集隔熱、保溫、隔聲、隱私性、裝飾性于一體，適合于我國廣大地區(qū)應(yīng)用，實(shí)為節(jié)能的好產(chǎn)品。

4.提高制作和安裝水平

安裝是門窗結(jié)構(gòu)的重要環(huán)節(jié)，窗的安裝對窗是否能獲得良好的質(zhì)量，具有決定性的作用的。測試性能好的窗，不等于安裝上墻后其性能就好。如何將一個(gè)公差以毫米計(jì)的窗，安裝在公差以厘米計(jì)的墻洞口上，把窗和墻體部分連成一個(gè)系統(tǒng)，使窗和墻體之間成連續(xù)性，并需滿足一定的功能要求是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。窗安裝上墻需滿足的功能如下：①在各種溫度的影響下，窗的各項(xiàng)功能運(yùn)轉(zhuǎn)自如；②對窗的外力能可靠的分解，尤其對正負(fù)風(fēng)壓的承受，有效的轉(zhuǎn)移到墻體上去；③窗不受墻體內(nèi)部的各種運(yùn)動以及尺寸變形的影響（沉降、振動、熱脹冷縮等）；④安裝的各向應(yīng)力應(yīng)排除，窗開啟自如；⑤窗與墻體連接處的防水、隔聲的密封性能；⑥窗與墻體連接處的隔熱性能。要達(dá)到這些要求，必須進(jìn)行科學(xué)、規(guī)范、嚴(yán)密的施工。

節(jié)能門窗安裝除符合一般門窗安裝的技術(shù)規(guī)定外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①門窗的品種、型號、規(guī)格、性能、開啟方向及門窗的密封處理等必須符合設(shè)計(jì)要求。②門窗安裝必須采用預(yù)留洞口的方法，嚴(yán)禁邊安裝邊砌口或先安裝后砌口。③節(jié)能門窗的安裝應(yīng)根據(jù)不同的材料情況，采用焊接、膨脹螺栓或射釘?shù)确椒ü潭?，但磚墻上嚴(yán)禁用射釘固定。不論采用何種固定方法，門窗安裝均必須牢固。④增加窗戶開啟縫隙的搭接量，減小開啟縫的寬度。⑤按所用材料、斷面形狀、裝置部位，采用各種密封條進(jìn)行密封，以提高外窗的氣密性水平。⑥門窗上壓縫條、密封條的安裝應(yīng)順直，與門窗結(jié)合應(yīng)牢固嚴(yán)密。⑦當(dāng)采用塑料門窗時(shí)，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PVC材性能相容。⑧塑料門窗安裝，由于其對溫度比較敏感，故門窗進(jìn)入現(xiàn)場后應(yīng)在50℃以下的庫房（棚）內(nèi)存放，并遠(yuǎn)離熱源。要注意塑料門窗及玻璃的安裝，應(yīng)避免在低溫下進(jìn)行施工。⑨對金屬框的窗，在保證有足夠空間的條件下，用塑料、橡膠、尼龍隔熱條等材料進(jìn)行斷橋處理，斷橋的寬度不宜小于15mm，長度應(yīng)與框相等，且在安裝五金件和安裝窗時(shí)不得破壞斷橋結(jié)構(gòu)。⑩外門窗四周側(cè)面與墻體之間的縫隙應(yīng)采用聚苯板（EPS）或聚氨酯等高效保溫材料嵌填，不得采用水泥砂漿嵌填；外門窗框內(nèi)、外兩側(cè)面與墻體面層之間應(yīng)預(yù)留5mm～8mm深的槽口，用密封材料嵌填。在房間的氣密性顯著提高的情況下，從符合衛(wèi)生要求的角度出發(fā)，應(yīng)設(shè)置可以調(diào)節(jié)的換氣設(shè)施，如在窗戶上設(shè)換氣孔等。

三、結(jié)束語

門窗在安裝的過程中，施工方應(yīng)當(dāng)控制門窗安裝質(zhì)量，其主要是從技術(shù)的角度、工程的要求等方面進(jìn)行考慮，同時(shí)要重視提升工作人員的節(jié)能意識和技術(shù)水平。在選擇監(jiān)理公司時(shí)必須使用有經(jīng)驗(yàn)、信譽(yù)度好的公司，要注意對人工進(jìn)行必要的培訓(xùn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜宗翰.建筑節(jié)能與節(jié)能門窗[J].中國建筑金屬，2005（5）：4-6.

[2]奎明祥.門窗節(jié)能淺談[J].門窗，2007（2）：26-28.

[3]李江巖，邊緣，李之毅.論建筑門窗、幕墻節(jié)能技術(shù)[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)2007（7）：9-13.