中国建筑幕墙与门窗的节能技术
[摘 要]近年来，随着我国建筑门窗及玻璃幕墙行业的长足发展，传统的木制窗户、实腹和空腹钢窗已基本被淘汰，各种新型建筑门窗及玻璃幕墙得到广泛应用。这些产品由于结构及材质的改变，的确让人们感觉到赏心悦目，但是功能方面尤其是热工性能方面仍存在指标不高，能源损失较大，理想的室内温度环境无法保证等问题，让人们渐渐感到普通窗及幕墙在寒冷地区或炎热地区使用的美中不足。据国家建设部有关部门统计，我国建筑能耗约占全国总能耗的25%，在建筑建造能耗和使用过程中的运营能耗之中，运营能耗占据绝大部分。门窗和幕墙散失的能耗占建筑运营能耗的51%左右。特别是在近几年的电荒中，幕墙及门窗在节能问题上值得讨论！
[关键词]幕墙 门窗 节能
中图分类号：TU111.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0397-01
一、建筑幕墙和门窗的节能概念
1.1 建筑幕墙和门窗的节能本质
1.1.1一般意义上的本质
建筑幕墙和门窗是在原建筑设计院对其大体的节能控制范围进行设计，幕墙和门窗的节能保温地整栋建筑的节能是至关重要的，因此幕墙和门窗的选材及安装显的特别重要，需要外装饰设计师对其进行专项设计和计算，并在后续的施工过程中落实和实施。
1.1.2作为现场施工中需体现的本质
建筑的节能包含很多方面，而铝合金窗及玻璃幕墙的节能是其重要组成部分。铝合金窗、幕墙的节能主要是指通过产品的结构设计、材料选用等措施，使建筑物在使用过程中，以尽量少的能量消耗而获得理想的温度环境和光线环境的过程。比如：在炎热的夏季和寒冷的冬季，人们为了获得正常的使用环境，常常需要使用消耗电能的电器设施来调节室内温度环境。而窗及幕墙的节能效果，直接影响到耗能的多少。一般而言，节能窗及节能幕墙产品在炎热的夏季应具有较高的隔热性能，而在寒冷的冬季应具有较高的保温功能。
那么，如何实现夏季隔热，冬季保温功能呢？
首先要了解传热方式。我们都知道，传热有三种方式：
（1）、对流
（2）、辐射
（3）、传导。
对流传热：是指具有热能的气体或液体在移动的同时所进行的热交换现象。辐射传热：是以电磁波的形式把热由一个物体传向另一个物体的现象。传导：是指物体内部的热由高温侧向低温侧转移的现象。
建筑物的传热是上述三种方式综合作用的结果。为此，门窗及玻璃幕墙的节能设计重点是在上述三种传热方式中设计合理的控制手段，以达到节能目的。而在影响玻璃幕墙、铝合金窗的热工性能方面，可以通过控制传热和增加遮挡来实现节能。
根据实验结果，导热及对流传热的能力可以用传热系数来衡量，辐射传热能力可用遮阳系统来控制。
传热系数K0=1/（Ri+d/λ+1/Re）[W/m2·K]
式中Ri，Re——表面热转移系数2·K/Wλ——介质导热系数W/m·K
d——介质厚度
K0被称为总传热系数，R0被称为总传热阻，R0=1/K0，K0和R0是在门窗、幕墙热工计算中的两个非常重要的物理量。
1.2 我国对建筑幕墙和门窗的节能规定
随着我国建筑节能意识的提高，对节能窗及玻璃幕墙的传热系数作了规定，因我国地域辽阔，各地所处的地理位置不同，所以各省市对建筑节能的规定也有所不同，仅以浙江省为例：
按照建筑物能耗情况和围护结构能耗占全年建筑总能耗的比例特征，浙江省的公共建筑应划分为下列三类：
甲类建筑、乙类建筑、丙类建筑。
1.3 对建筑幕墙和门窗的节能方法
铝合金窗及玻璃幕墙常见节能方法分以下几种：
玻璃节能法
铝合金断热型材节能法
双（多）层结构体系节能法
遮阳体系节能法
1.3.1玻璃节能法
对于铝合金窗及玻璃幕墙来说，由于玻璃的面积占据立面的绝大部分，可以参与热交换的面积较大，就决定了玻璃是窗、玻璃幕墙节能的关键。
第一、玻璃是否镀膜及膜层材质可初步确定其节能效果，通常情况下，玻璃可分为以下几大类：1）浮法清玻璃2）在线镀膜玻璃3）离线镀膜玻璃4）低辐射在线镀膜玻璃5）低辐射离线镀膜玻璃。这些玻璃传热系数虽然没有明显的变化，但由于膜层对光（能量）的控制能力不同，使其节能效果依次增加。
第二、根据玻璃结构形式，又可分以下几类：1）单层玻璃2）中空玻璃3）多层中空玻璃。其传热系数依次降低，即节能效果逐次增强。通过计算和实验数据显示，通常单片玻璃的传热系数K=6W/m2·K左右，中空玻璃（普通）K=2.3～3.2W/m2·K，而采用离线低辐射镀膜中空玻璃（中空层充惰性气体）K=1.4～1.8W/m2·K。
第三、对玻璃除上述方法外，还可以采用贴节能膜方法，提高节能效果。
1.3.2铝合金断桥型材节能法
铝合金型材在窗及幕墙系统中，不但起着支承龙骨的作用，而且对节能效果也有较大影响。通常情况下，铝合金型材断面比玻璃面积小得多，为此，导热对节能效果的影响较大，为此，产生了断热型材。根据断热铝型材加工方法的不同，分为灌注式断热铝型材和插条式断热铝型材。这两种形式的铝合金断热型材共同的特点都是在内、外两侧铝材中间采用有足够强度的低导热系数的隔离物质隔开。从而降低传热系数，增加热阻值。即使在炎热的夏季，当太阳暴晒的情况下，断热型材室外部分表面温度通常可达35～85℃，而室内仍可维持在24～28℃左右，有效地减少传到室内的热量，可减少制冷费用；而在寒冷的冬季，室外铝材的温度可与环境温度相当（一般-28～-20℃）而室内铝材仍然可达到8～15℃，从而减少热量损失，节约冬季取暖的费用，从而达到节能目的。
1.3.3双（多）层结构体系节能法
通常的窗及玻璃幕墙，在温暖地区，一般为单层结构，而在寒冷或炎热地区，则可以采用多层（双）层窗或双层幕墙/动态幕墙的方法，利用两层结构间的空气层（通过设计的空气层），降低系统总传热系数的办法，来实现节能目的。
1.3.4遮阳体系节能法
由于铝合金窗及玻璃幕墙大面积采用玻璃，太阳的照射是辐射热。节能的本质就是如何实现在烈日炎炎的夏季将光（能量）挡在室外，或在寒冷的冬季能让充足的光（能量）传入室内。尽管建筑材料的研究人员做了不少的努力，但仍然难以找到理想的材料来解决这个问题。在铝合金窗和幕墙体系上融入遮阳技术也是节能的有效途径之一.在国外，已有系统的遮阳产品得到广泛应用，并取得显著节能效果，相信在国内也必然受到青睐。
参考文献
[1] 《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005.
[2] 《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010.
[3] 《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2003.
[4] 《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151-2008.
[5] 《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-2007.