一、前言
早在20世纪70年代,建筑节能概念就被正式提出。建筑节能的核心是减少建筑耗能,提高建筑设计和使用过程的能源综合利用效率。当然,建筑节能的前提是以不影响人们感觉舒适度为条件,即室温在冬季不低于18℃,夏季不高于26℃。随着时间的推移,我国建筑能耗的总量逐年上升,在能源总消费量中所占的比例已从20世纪70年代末的10%,上升到近年的27.45%,而发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。有关研究显示,随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑耗能比例最终还将上升至35%左右。如此大的比重,建筑耗能已成为我国经济发展的软肋。
二、提高窗框的隔热性能
型材的断面形式是影响门窗密封性能的重要因素之一。框不仅是门窗的支撑体系,而且是塑料窗整体传热重要部件之一,所以在门窗的框型材设计时应考虑框的受力和传热系数两方面因素。由此门窗框型材设计上有单腔、双腔、多腔之分,单从保温角度看,型材断面最好设计为多腔型材,腔壁垂直于热流方向分布。型材内的多道腔壁通过封闭空腔起到多重阻隔作用,腔内传热(对流、辐射和导热)相应被削弱,特别是辐射传热强度随着空腔数量的增加而成倍减少。因而沿热流传导方向分割为双腔或多腔对提高窗框的隔热性能有利。单腔结构和二腔结构窗框设计已逐步淘汰,目前大多选用三腔结构和四腔结构的窗框设计。
三、降低玻璃的传热系数
玻璃是非金属材料,虽然它的导热系数仅为0.8W/(m2·K)-1.0W/(m2·K),远远低于金属,但由于玻璃厚度一般为3mm~6mm,自身热阻非常小,几乎可以忽略不计,因此降低玻璃的传热性能是改善PVC-U塑料窗保温性能的重要途径之一。玻璃面积约占整窗面积的60%~70%,由于不同玻璃的传热系数差别很大,因此设计不同保温性能的建筑外窗应选择不同传热系数的玻璃。窗户玻璃由单玻变成双玻。
事实上,玻璃保温性能的提高并不是玻璃厚度增加的缘故,而是两玻或三玻之间形成的密闭空气层具有良好的保温性能;由于密闭的空气层具有一定的热阻,但是它是随着空气层厚度的改变而变化。
玻璃镀低辐射膜可以大大降低玻璃之间的辐射传热,试验证明,中空玻璃带辐射膜(或其中一块玻璃镀膜)后,中空玻璃的热工性能可以得到明显改善,传热系数达到3.0W/(m2·K)-3.1W/(m2·K)。即在热室冷室温度分别为18℃和-20℃的试验条件下,里层玻璃内表面的温度由4℃上升到9℃,用空气厚度为12mm的低辐射中空玻璃制作成的PVC-U塑料窗(单块玻璃镀膜),传热系数可以降低到1.7W/(m2·K)~2.0W/(m2·K),基本上可以满足我国北方严寒地区的保温要求。
中空玻璃周边铝隔条是热的良导体,使中空玻璃周边传热强度远远大于中部,这就是在严寒冬季常出现中空玻璃内表面周边结露现象的内在原因。所以技术要求中空玻璃安装时,铝隔条应尽量埋在门窗型材的沟槽内,使铝隔条处内外玻璃表面不暴露在空气中,以减少或消除铝隔条内层玻璃表面结露。中空玻璃铝隔条长度与中空玻璃面积之比愈大,铝隔条传热所占比重愈大,越不利于中空玻璃的保温性能。现在国内外许多公司开始生产暖边中空玻璃,从根本上消除了普通中空玻璃内表面周边结露现象。
四、提高门窗气密性能
门窗的密封性能与它的气密性能有密切关系,气密性能差的门窗,通风热损失大。平开窗通常为两层密封结构,中间形成一个空气保温腔,三层密封的平开窗有效阻止空气渗透,保温性能优于两层密封。
目前密封性能好的密封就属I-ECO包覆式密封条他是由高回弹PU(聚氨酯)发泡料、外包覆PE(聚乙烯)膜、<内有PP(聚丙烯)支撑骨架>组成;高回弹PU发泡料具有超高的回弹性,低于10%以下的压缩变形,有效的保证了门窗长期的密封性;外包覆PE膜大大延长了产品的使用寿命、丰富的颜色选择使得外观华丽新颖;PP支撑骨架起到产品的安装固定、有效防止产品收缩。本实用新型具有:无毒环保、隔音降噪、20年超长使用寿命、保温节能、-40℃至90℃的超宽环境使用范围、通过50万次的疲劳试验,产品卓越的物理性能在长期使用过程中,保持门窗的密封性能。
五、合理设计窗框比
窗框比是影响窗户保温性能的因素之一。它与窗的立面设计、表面面积和窗面积有关。因而必须设计合理的窗框比,才能很好地控制窗框的感热面和传热面,达到预期的保温效果。在满足其他使用功能的前提下,窗立面不应分割太碎,一般窗框比应控制在25%~35%左右。
鉴于我国是一个能耗大国,能耗的增量和增速随着社会的发展也会愈来愈快,节能势在必行,节能工作已成为我国的重要产业政策。随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高,对建筑门窗的使用功能和装饰效果要求会更高,因此提高门窗密封性已成为门窗行业的创新重点,从以上的分析可以看出,塑料窗节能改进的突破口还有许多,所以设计、研究、开发新型节能资料窗是今后的一个主攻方向;设计、研究、开发新型节能塑料窗生产工艺、安装技术、材料选购也是将来的关注重点。