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低碳时代门窗向节能与安全性方向发展

2017-07-16 15:31:11
低碳时期门窗向节能与安全性方向发展

  门窗是全部建筑围护结构中隔热、保温、隔音、安全最薄弱的环节。门窗热损失大致有三个途径:

  1.门窗框扇与玻璃热传导;

  2.门窗框扇之间、扇与玻璃之间、框与墙体之间的空气渗透热交换;

  3.窗玻璃的热辐射。

  据有关资料表明:通过门窗的能量损失约占建筑的50%,其中通过玻璃的能量损失约占门窗的75%。在一定条件下,玻璃的热辐射与传导是导致室内能量损失的主导性因素。

  由于塑料传热性能是铝材的1/1250,单玻塑窗传热系数为4.3~4.6%W/M2K,等同于双玻铝窗的传热效果,说明窗框扇材料在窗户传热中的作用是不可低估的,但框扇材料占整窗传热面积的比例毕竟较小。单玻塑窗传热系数也仅仅到达现阶段我国南方一些地区建筑节能门窗性能指标。距离北京市实现节能65%政策,门窗传热系数2.8W/M2K指标以及不同采暖地区4.0~2.0%W/M2K指标差距更大。因此随着国家建筑节能工作的持续发展,采取节能玻璃,有效提高门窗玻璃的热功性能将成为门窗节能的主攻目标。

  近几年可供选择的玻璃品种日趋增多,已由过去传统的采光、挡风、遮雨、围护职能发展为现代的隔热、保温、安全、防噪音、装潢等多种复合职能。玻璃属于非金属材料,虽然其传热系数仅有0.8~1.0W/M·K,由于玻璃一般厚度为3~8mm,本身的热阻非常小,对于占窗户约65~75%的面积而言,传热量依然十分可观。玻璃节能主要反应在保温与隔热两个方面:保温即通过下降玻璃热传导与对流的特性,控制室内热能向室外的流失。如采用中空玻璃、真空玻璃等;隔热即通过提高玻璃对太阳能热辐射的遮蔽特性,控制室外热能向室内的传导。如采用吸热、热反射、低辐射玻璃等。用于节能的玻璃主要有吸热玻璃、镀膜玻璃 、双层(或三层)玻璃、中空玻璃、真空玻璃等。镀膜玻璃又分为反幅射玻璃、低幅射膜玻璃与多功能镀膜玻璃。

  低辐射玻璃(ILE)与多功能镀膜玻璃 (IMF)又称保温玻璃,具有最大的日光透射率和最小的反射系数。可让80%的可见光进入室被物体所吸收,又能将90%以上的室内物体所辐射的长波保留在室内,大大提高了能量利用率。同时能有选择的传递太阳能量,把大部分的热辐射能传递进室内,在采暖建筑中可起到保温与节能的作用。IMF玻璃与ILE玻璃相比,在热传导控制方面原理相同,但在减少热能进入方面更优越。另外低辐射玻璃和多功能玻璃对不同频谱的太阳光透过具有选择性,能虑掉紫外线,避免室内家具、图片、艺术品等因紫外线照耀而褪色,还能吸收部份可见光,起到防炫光的作用。

  另外,还有一种镀膜玻璃在夏季可以起阻挠太阳辐射及室外热辐射的作用,冬季主要起阻挡室内热辐射的作用,在具有低辐射玻璃性能基础上兼顾热反射玻璃性能,在保存原有低辐射膜层的条件下,通过改变其它膜层的厚度适当降低太阳光(特别是近红外线)的透过率,提高太阳光(特别是近红外线)的反射与吸收,辐射率低、遮阳系数小。

  以上节能玻璃各有其热工优势,也各有缺点。使用时一定要根据各地区的地理、气候特点、建筑朝向、层次和经济消费水平,因地制宜地进行优化选择。比如建筑高层或阳光辐射比较充分的建筑朝向与部位宜选用吸热玻璃,以充分发挥玻璃的隔热功能,又对室内光线不会造成太大影响;酷寒与寒冷气候地区,宜选用低辐射玻璃与多功能镀膜玻璃,以充分发挥玻璃保温功能,降低室内采暖负荷;在冬暖夏热地区,宜选用反辐射玻璃,以充分发挥玻璃的隔热功能优势,降低夏季室内的空调负荷。如在建筑低层或阳光辐射不到的建筑朝向与部位采取吸热玻璃,不但隔热效果不明显,反而影响了室内光线,增加照明费用;酷寒与寒冷气候地区选用反辐射玻璃,则不能有效利用太阳能,还会增加采暖费用;在冬暖夏热地区,选用低辐射玻璃与多功能镀膜玻璃,则会造成室内温度升高,导致空调费用增加。同时镀膜玻璃虽然有一定节能效果,却是以中空玻璃的情势存在的。吸热玻璃或反辐射玻璃与低辐射玻璃组合成中空玻璃是一种最好匹配。太阳辐射被吸热玻璃吸收后变成热能,其辐射击变成长波辐射,长波辐射被低辐射玻璃反射隔绝而不能进入室内。在我国南方酷热地区,在中空玻璃的外层玻璃镀热反射膜,内层玻璃镀低辐射膜,不但可以将辐射在玻璃上的太阳辐射热反射出去,而且中空玻璃传热玻璃传热能力明显减弱,对改良室内热环境,降低空调负荷有十分显著的作用。

  应该说明:以上节能玻璃比普通单片玻璃价格贵许多。其中中空玻璃每平方米约增加40~80元,真空玻璃每平方米约增加200~400元,中空镀膜玻璃 每平米约增加100~300元(因膜的品种、性能与厚度不同,而有所不同)。但采用节能玻璃的节能效果十分显著,性价比较高。选用时应充分斟酌长时间使用而得到的节能经济效果,切不可因价格因素,顾此失彼。各种不同结构玻璃的节能效果也有差异。近几年,随着建筑向多层、高层建筑发展和建筑规范化管理的加强,玻璃的安全性能已开始受到国家的高度重视。2003年国家发展和改革委员会、建设部、国家质量监督检验检疫总局、国家工商行政管理总局联合印发了《建筑安全玻璃管理规定》的通知。明确指出:建筑物需要以玻璃作为建筑材料的11个部位必须使用安全玻璃。其中包括7层及7层以上建筑物的外开窗,面积大于1.5平米的窗玻璃或玻璃底边离最终装修面小于500mm的落地窗等。

  安全玻璃主要指符合现行国家标准的钢化玻璃、加层玻璃及由钢化玻璃或夹层玻璃组合加工的其它玻璃制品,如安全中空玻璃等。单片半钢化玻璃(热增强玻璃)、单片中丝玻璃不属于安全玻璃范畴。通知从安全玻璃的生产、检验、使用及建筑设计、管理、施工、监理、验收等环节提出一系列具体规范要求与措施。

  由以上论述可见:随着建筑节能政策力度的加大,建筑规范化管理标准与玻璃行业科技水平提高,节能玻璃、安全玻璃和环保玻璃势必在未来的建筑中大放异彩,发挥越来越大的功效。

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