系統(tǒng)門窗在超低能耗領(lǐng)域的實(shí)現(xiàn)探討

文/李揚(yáng)

本文探討鋁合金門窗中相關(guān)組成材料的占比分析，通過拆分的思路探討在實(shí)現(xiàn)超低能耗建筑上，系統(tǒng)門窗可以借鑒及參考的整體分析，供設(shè)計(jì)人員在選材上提供思考方向。

建筑能耗是社會(huì)能源消耗的重要領(lǐng)域，想實(shí)現(xiàn)“3060”的雙碳目標(biāo)，住建部發(fā)布了《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》深入推廣和發(fā)展超低能耗建筑，新規(guī)《超低能耗建筑用外門窗應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》于實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)中定義為：超低能耗是近零能耗建筑的初級(jí)表現(xiàn)形式，室內(nèi)環(huán)境參數(shù)與近零能耗建筑相同，且與按照GB50189-2015 和JGJ26-2010,JGJ134-2010,JGJ75-2012的要求計(jì)算的能耗相比降低50%以上的建筑。而我國發(fā)展目標(biāo)是未來30%的新建建筑要建成超低能耗建筑。

為了實(shí)現(xiàn)超低能耗建筑，達(dá)到良好的建筑整體的節(jié)能保溫，降低建筑能耗這一目標(biāo)，在維護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)針對(duì)墻、板、屋面、門窗等各個(gè)組成部分的分項(xiàng)對(duì)節(jié)能的影響，這里就以建筑門窗為例，探討下門窗在超低能耗建筑中能起到的作用。

熱量通過門窗向室外流失的主要途徑

玻璃：玻璃占到能源消耗的50%-70%甚至更高。常規(guī)選用的中空玻璃具有通用性，有良好的隔熱、隔音，可在最基礎(chǔ)的中空玻璃上增加厚度或雙中空/夾膠/真空支撐物等多種玻璃形式的組合來降低傳熱，減少能耗；在上述材料基礎(chǔ)上繼續(xù)降低玻璃傳熱，可采用充惰性氣體，最常見的為充氬氣，因性價(jià)比較高被廣泛采用，需結(jié)合初始?xì)怏w濃度和每年氣體逸散率的兩項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)采用，并推薦結(jié)合low-e 玻璃配置去增配惰性氣體；采用低輻射low-e 膜的方式，通俗講Low-E 玻璃在南方而言主要為隔熱，常規(guī)講的一層純銀層的單銀玻璃，兩層純銀層的雙銀玻璃，三層純銀層的三銀玻璃，在同等透光率的前提下，雙銀、三銀Low-E 具有更低的遮陽系數(shù)Sc 和傳熱系數(shù)K，能夠阻擋更多的太陽輻射熱能，更大限度地將太陽光過濾成冷光源，減少夏季空調(diào)能耗費(fèi)用。

鋁材：鋁材占到能源消耗的20%～30%甚至更高，熱量通過型材流失到室外。通體鋁型材作為金屬物質(zhì)，導(dǎo)熱性能優(yōu)良，這種通過型材的熱量會(huì)增加室內(nèi)的溫度；而自身降低傳熱的性能不易調(diào)整（鋁材導(dǎo)熱約160w/mK）；斷橋鋁合金門窗的兩斷型材夾層融入了隔熱材料，這將阻擋室內(nèi)外氣溫的熱傳遞；穿條工藝的隔熱型材和澆注工藝的隔熱鋁型材均應(yīng)符合《鋁合金建筑型材用輔助材料第一部分和第二部分》的規(guī)定（GB/T23615.1～2）

隔熱條：在早期，隔熱條的材質(zhì)主要為聚氯乙烯，這種材料具有耐腐蝕、抗壓的特性，而且其導(dǎo)熱系數(shù)較低。然而，聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性較差，當(dāng)遇到高溫或燃燒的情況下會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，這對(duì)環(huán)保產(chǎn)生不良影響。為了解決這個(gè)問題，現(xiàn)在的主流材料已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镻A66 尼龍。這種材料的導(dǎo)熱系數(shù)約為0.3w/mK，遠(yuǎn)低于聚氯乙烯，從而更好地防止熱量的流失。同時(shí)，PA66 尼龍還具有良好的耐熱性和環(huán)保性能，大大優(yōu)化了隔熱條的性能。為了進(jìn)一步提高隔熱效果，現(xiàn)在的隔熱條還要滿足一些特定的設(shè)計(jì)要求。例如，實(shí)心隔熱條的主要受力部位的最小局部壁厚實(shí)測值不小于1.75mm，而空腔型隔熱條的主要受力部位的最小局部壁厚實(shí)測值不小于0.6mm。這樣的設(shè)計(jì)可以確保隔熱條的穩(wěn)定性和耐用性。此外，隔熱條的寬度也是一個(gè)重要的考慮因素。隔熱條越寬，門窗的熱量流失就越少。因此，常規(guī)有效的斷橋系列隔熱條的寬度一般在20mm 以上，甚至30mm 以上。在保證隔熱條寬度的基礎(chǔ)上，還需要注意其構(gòu)造，要保證等溫線。等溫線是指在同一溫度下，隔熱條內(nèi)部各點(diǎn)的連線。通過合理的設(shè)計(jì)，可以使隔熱條內(nèi)部的熱量分布均勻，從而提高隔熱效果。為了進(jìn)一步降低熱量的流失，還可以采用更高效的隔熱方式，例如在腔體內(nèi)填充保溫棉或聚氨酯。這樣不僅可以提高隔熱效果，還可以提高隔熱條的整體性能。

間隔條：間隔條占到能源消耗的5%～10%，一部分熱量通過中空玻璃邊的間隔條流失到室外，換算為整窗大約為整窗的0.2W/m2`K 左右。間隔條用高強(qiáng)度氣密性復(fù)合粘結(jié)劑將玻璃與內(nèi)含干燥劑的鋁合金框架黏結(jié)，可連續(xù)折彎或插角成型，不得使用熱熔型間隔條，可采用金屬間隔框或金屬與高分子材料復(fù)合間隔條多種方式進(jìn)行，在效果上高分子復(fù)合略勝一籌。

傳統(tǒng)中空金屬間隔條為剛性支撐，熱脹冷縮的應(yīng)力作用在第一道丁基膠上，持續(xù)對(duì)丁基膠的擠壓和拉裂會(huì)導(dǎo)致時(shí)間久后丁基膠的內(nèi)溢及撕裂，最終導(dǎo)致空氣層密封失效。

高分子材料柔性暖邊間隔條有回彈性不會(huì)在高溫和壓力下產(chǎn)生形變，有效消除熱脹冷縮的邊部應(yīng)力，同時(shí)阻止丁基膠移動(dòng)產(chǎn)生的內(nèi)溢，從而保持完整的密封。

氣密性：良好的氣密性，是整窗節(jié)能的最有力保障，等級(jí)越高，熱損失越小，氣密性越好，更有利于節(jié)能環(huán)保，同時(shí)空氣流動(dòng)的減少亦會(huì)減少濕氣冷凝等潮濕情況的出現(xiàn)，降低了霉變引發(fā)的建筑結(jié)構(gòu)損害的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)防止外界灰塵和有害物質(zhì)進(jìn)入室內(nèi)，降低外界對(duì)室內(nèi)空氣的影響，《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51350-2019中針對(duì)外門窗氣密性能作出了明確規(guī)定，要求不宜低于8 級(jí)。這種高要求的氣密針對(duì)系統(tǒng)門窗來講，勢必加大了難度，格魯斯系統(tǒng)窗主要從密封膠角，框扇雙組分注膠組角工藝，密封填充物等多種附件和拼裝工藝上完善了高密封的工藝做法，同時(shí)在設(shè)計(jì)階段采用不同形式的開啟方式（推拉，平開，提升等）對(duì)整窗的氣密性也有一定的幫助。

上述主要是圍繞材料自身的屬性在隔熱保溫、隔音降噪、節(jié)能節(jié)電上減少能源的浪費(fèi)。系統(tǒng)門窗結(jié)合超低能耗門窗的概念不斷追求綜合的光熱學(xué)性能及綠色建筑的高標(biāo)準(zhǔn)。

系統(tǒng)門窗在超低能耗領(lǐng)域的安裝應(yīng)用

目前，系統(tǒng)門窗在超低能耗領(lǐng)域方面應(yīng)用十分廣泛，具體包括如下。

一是住宅建筑：系統(tǒng)門窗在住宅建筑領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用十分的廣泛，只因系統(tǒng)門窗外觀時(shí)尚、精致，內(nèi)在結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，并且具有非常好的隔音功能，尤其是具有良好的保溫功能。另外，其具有良好的觀賞性特征，可以提高室內(nèi)外整體美觀性和門窗的整體價(jià)值。二是商業(yè)建筑，系統(tǒng)門窗在商業(yè)建筑領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，具有很高的技術(shù)應(yīng)用性，可以滿足商業(yè)建筑安裝及耐用要求，增強(qiáng)建筑內(nèi)外現(xiàn)代和時(shí)尚氣息。三是文化建筑，對(duì)于很多文化建筑來說，系統(tǒng)門窗設(shè)計(jì)不但要考慮到其的實(shí)用性特點(diǎn)，同時(shí)也要注意建筑風(fēng)格協(xié)調(diào)性。四是綠色建筑，近年來，隨著環(huán)保意識(shí)不斷提升，綠色建筑物越來越受到人們的關(guān)注。系統(tǒng)門窗可以降低建筑建設(shè)成本和能耗，具有很好的隔熱及保溫性能。

在安裝系統(tǒng)門窗前，要做好多個(gè)方面的工作，具體包括以下這些方面內(nèi)容。

首先，系統(tǒng)門安裝以前，應(yīng)確保全部的施工材料與工具都準(zhǔn)備齊全。技術(shù)人員要加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場的管理，清掃地面各種雜物，保持地面清潔和干凈。與此同時(shí)也要清點(diǎn)好各種門窗型材料及配件，最終是確保有沒有缺損等。其次是門框安裝，結(jié)合設(shè)計(jì)圖與實(shí)際的施工需要，按照安裝鋁合金門窗框架進(jìn)行安裝，再安裝主體結(jié)構(gòu)框架，然后使用水平儀進(jìn)行測量，做好調(diào)整，確保垂直與水平度，最后按照尺寸的要求來安裝扇框，要注意主體框架連接是否牢固。接著是安裝玻璃，完成框架安裝之后，將玻璃安裝到門框當(dāng)中，按照施工要求涂抹密封膠，然后將玻璃放入到扇框當(dāng)中，并確保玻璃安裝位置是正確無誤的，然后再使用橡膠墊與螺栓將玻璃固定在扇框上面，確保玻璃是穩(wěn)固無松動(dòng)的。最后是調(diào)試和檢查，當(dāng)門窗安裝之后，做好門窗的檢查和調(diào)試工作。最終就是確保門窗開合靈活性，一定要保證門窗的密封性能達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，做好調(diào)試工作。

系統(tǒng)門窗在超低能耗建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

系統(tǒng)門窗的設(shè)計(jì)優(yōu)化

系統(tǒng)門窗的設(shè)計(jì)優(yōu)化在超低能耗建筑設(shè)計(jì)中扮演關(guān)鍵角色。在設(shè)計(jì)階段，窗戶的大小、位置、形狀和方向都需要精心考慮，以實(shí)現(xiàn)最大程度的自然光和風(fēng)力利用，同時(shí)盡量減少熱量的流失。首先，窗戶的大小影響了建筑內(nèi)部的光照和通風(fēng)效果。設(shè)計(jì)時(shí)，要正確地確定窗戶的大小，以保證足夠的自然光進(jìn)入，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)效果，這對(duì)于降低空調(diào)和照明的能耗至關(guān)重要。其次，窗戶的位置應(yīng)該根據(jù)陽光的路徑和風(fēng)向來確定。合理的窗戶位置可以使陽光在一天之中的大部分時(shí)間內(nèi)照進(jìn)房間，同時(shí)也可以利用風(fēng)向來提高通風(fēng)效率。這樣，不僅可以降低空調(diào)和照明的能耗，還可以提高居住者的舒適度。再者，窗戶的形狀和方向也對(duì)建筑的能耗有影響。例如，北向的窗戶應(yīng)該盡可能小，以減少熱量的流失，而南向的窗戶可以適當(dāng)?shù)卮笠恍?，以增加陽光的照射面積。另外，窗戶的形狀也應(yīng)該考慮到風(fēng)壓的影響，以優(yōu)化通風(fēng)效果。除了窗戶的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)門窗的材料選擇和制造工藝也很重要。使用隔熱性能好的材料，可以有效地防止熱量的流失。同時(shí)，優(yōu)質(zhì)的制造工藝可以保證窗戶的密封性，進(jìn)一步降低能耗。

系統(tǒng)門窗的材料選擇與應(yīng)用

在超低能耗建筑中，系統(tǒng)門窗的材料選擇與應(yīng)用起到了至關(guān)重要的作用。選擇具有良好保溫、隔熱、隔音和透光性能的材料，是有效降低建筑能源消耗的重要手段。對(duì)于系統(tǒng)門窗來說，鋁合金是一種常見且優(yōu)質(zhì)的門窗材料。鋁合金具有強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕且易于加工的特性，并且鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)低，有利于減少熱能的流失。為了進(jìn)一步提高其隔熱性能，可以采用斷橋鋁技術(shù)，在鋁合金內(nèi)部設(shè)置隔熱條，斷開內(nèi)外兩層鋁材料的熱傳導(dǎo)路徑，從而提高系統(tǒng)門窗的整體隔熱性能。在門窗的玻璃材料選擇上，可以使用中空玻璃或低輻射鍍膜玻璃。這些玻璃具有良好的隔熱、保溫和透光性能，能有效地減少室內(nèi)外的熱量交換，降低冷暖氣的消耗。同時(shí)，低輻射鍍膜玻璃還可以阻擋大部分太陽輻射，減少夏季的空調(diào)能耗。此外，還可以在玻璃中充入特種氣體，如氬氣，以進(jìn)一步提高其隔熱性能。對(duì)于門窗的密封材料，應(yīng)選擇耐老化、耐候性好、彈性和附著力強(qiáng)的橡膠或硅膠。這些材料可以有效地阻止冷熱空氣的交換，保證門窗的密封性能，減少能源的消耗。至于門窗的五金配件，應(yīng)選擇耐久性強(qiáng)、密封性好的產(chǎn)品，以保證門窗的使用壽命和密封性能。

系統(tǒng)門窗在超低能耗建筑維護(hù)與評(píng)估中的角色

系統(tǒng)門窗的維護(hù)

在超低能耗建筑中，系統(tǒng)門窗起到了至關(guān)重要的作用，定期對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，是確保其持續(xù)良好運(yùn)行狀態(tài)，從而保證建筑能效的關(guān)鍵。維護(hù)工作主要包括定期檢查、清潔、維修或更換已經(jīng)磨損或損壞的部分。對(duì)系統(tǒng)門窗進(jìn)行定期檢查是確保其持續(xù)良好運(yùn)行的首要步驟。檢查主要包括檢查門窗的開閉是否正常，是否有松動(dòng)或變形的情況，以及密封條、五金配件等是否完好，通過定期檢查，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，避免因小問題而導(dǎo)致大的能耗增加。清潔是系統(tǒng)門窗維護(hù)中的一項(xiàng)重要工作。門窗的表面、玻璃、五金配件等都需要定期清潔，以防止灰塵和污垢的積累影響門窗的性能。清潔時(shí)需要使用軟布和溫和的清潔劑，以防刮傷門窗表面。同時(shí)，清潔玻璃時(shí)需要注意，不能使用含有腐蝕性的清潔劑，以防損傷玻璃表面。維修是系統(tǒng)門窗維護(hù)的又一重要環(huán)節(jié)。定期對(duì)門窗進(jìn)行維修，可以確保其保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。維修主要包括調(diào)整門窗的開閉部位，修復(fù)或更換損壞的五金配件，以及修復(fù)或更換破損的密封條。通過維修，可以確保門窗的密封性能和操作功能，從而保證其良好的節(jié)能效果。對(duì)于已經(jīng)磨損或損壞的部分，需要及時(shí)進(jìn)行更換。例如，如果密封條磨損或損壞，會(huì)影響門窗的密封性能，增加熱量的流失，因此需要及時(shí)更換。同時(shí)，對(duì)于經(jīng)常開閉的部位，如門窗的五金配件，也需要定期更換，以保證門窗的正常使用。

系統(tǒng)門窗的能耗評(píng)估

對(duì)系統(tǒng)門窗的能耗進(jìn)行評(píng)估對(duì)于了解其在建筑總能耗中的比例，評(píng)估對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化或更換的必要性和可能的節(jié)能效果至關(guān)重要。這種評(píng)估有助于優(yōu)化建筑的整體能效，實(shí)現(xiàn)超低能耗目標(biāo)。能耗評(píng)估主要包括兩個(gè)方面：一是分析系統(tǒng)門窗的設(shè)計(jì)和材料選擇對(duì)建筑能耗的影響；二是通過實(shí)際測量和計(jì)算，對(duì)系統(tǒng)門窗的實(shí)際能耗進(jìn)行評(píng)估。這兩個(gè)方面的評(píng)估相輔相成，一方面可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和材料選擇的不足，另一方面可以驗(yàn)證改進(jìn)措施的效果。在分析系統(tǒng)門窗的設(shè)計(jì)和材料選擇時(shí)，需要考慮窗戶的大小、位置、形狀以及使用的材料等因素。這些因素都會(huì)影響窗戶的隔熱性能和光照條件，從而影響建筑的能耗。通過對(duì)這些因素進(jìn)行分析，可以找出影響能耗的主要因素，并提出改進(jìn)措施。在對(duì)系統(tǒng)門窗的實(shí)際能耗進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需要使用專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行測量和計(jì)算。測量的主要內(nèi)容包括窗戶的熱傳遞系數(shù)、透光率、空氣滲透率等，這些參數(shù)都直接影響窗戶的能耗。同時(shí)，還需要計(jì)算窗戶的能耗比例，即窗戶的能耗在建筑總能耗中的比例。這個(gè)比例可以反映出窗戶的能效狀態(tài)，如果比例過高，就說明需要對(duì)窗戶進(jìn)行優(yōu)化或更換。

門窗不能單一靠增加門窗厚度或某項(xiàng)優(yōu)秀屬性的材料去提升門窗整體隔熱保溫性能，它是一個(gè)系統(tǒng)化的提升過程，要用好的材料、好的工藝讓門窗整體變得越來越薄、越來越簡潔輕盈、越來越高標(biāo)準(zhǔn)，避免造成任何一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn)。

對(duì)于建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的占比35%，而熱量通過門窗的流失比例高達(dá)50%的特點(diǎn)，將傳統(tǒng)建筑上的外門窗更新為超低能耗建筑用外門窗迫在眉睫。作為系統(tǒng)門窗企業(yè)，應(yīng)在技術(shù)創(chuàng)新上邁出新的步伐，增加投入，加大力度，推動(dòng)系統(tǒng)門窗領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，打造綠色，節(jié)能，智能化的系統(tǒng)門窗。在“雙碳”目標(biāo)的指引下，節(jié)能系統(tǒng)門窗對(duì)建筑節(jié)能領(lǐng)域至關(guān)重要，未來也將迎來歷史性的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)。