门窗节能构造

门窗是围护结构中保温隔热的薄弱环节，是影响建筑室内热环境和造成能耗过高的主要原因。 例如，在传统建筑中，通过窗的耗热量占建筑总能耗的20％以上；在节能建筑中，由于保温材料的墙体热阻增大，窗的热损失占建筑总能耗的比例更大；在空调建筑中，通过窗户（特别是阳面的窗户）进入室内的太阳辐射热，极大地增加了空调负荷，并且随着窗墙面积比的增加而增大。 造成门窗能量损失大的原因是门窗与周围环境进行的热交换，如通过门窗框的热损失；通过玻璃进入室内的太阳辐射热或向室外的热损失；窗洞口热桥造成的热损失；通过门窗缝隙造成的热损失。 因此，门窗节能设计主要应从门窗形式、门窗型材、玻璃、密封等方面入手。

13．9．1 门窗节能设计

（1）选择节能门窗形式

门窗形式是影响其节能性能的重要因素。 以窗型为例，推拉窗的节能效果差，而平开窗和固定窗的节能效果显著。 推拉窗在窗框下滑轨来回滑动，下部滑轨间有缝隙，上部也有较大的空间，在窗扇上下形成明显的对流交换，造成较大的热损失，无论采用何种保温隔热型材做窗框都达不到节能效果。 平开窗的窗扇与窗框之间嵌装橡胶密封压条，窗扇关闭时密封橡胶压条压得很紧，几乎没有空隙，很难形成对流。 固定窗的玻璃直接安装在窗框上，玻璃和窗框用胶条或密封胶密封，难以形成空气对流而造成热损失。 可见，固定窗是最节能的窗型，但是考虑开启，设计时应优先选择平开（门）窗。

（2）选用低传热的门窗型材

门窗框多采用轻质薄壁结构，室外门窗中能量流失的薄弱环节，门窗型材的选用至关重要。 目前节能门窗的框架类型很多，如断热铝材、断热钢材、玻璃钢材以及铝塑、铝木等复合型材料。

铝合金、钢窗框等因材料本身的导热系数很大，形成的热桥对外窗的传热系数影响比较大，必须采取断桥处理，即用非金属材，将铝合金、钢型材进行断热。 断热铝材构造有穿条式和注胶式两种：前者是铝型材中间穿入聚酰胺尼龙（PA66）隔热条，将铝型材隔开形成断桥，如图13．30所示；后者是将具有优异的隔热性能的高分子材料浇筑到铝合金型材槽口内，在型材中央固化形成一道隔热层。 断热铝材门窗将铝、塑两种材料的优点集于一身，节能效果好，因而应用广泛。

图13．30 断桥铝合金门窗型材

玻璃钢门窗，即玻璃纤维增强塑料门窗，利用玻璃纤维作为主要增强材料，以热固性聚酯树脂作为主要机体材料，通过拉挤工艺生产出不同界面的空腹型材，然后通过切割等工艺制成的新型复合材料门窗，如图13．31所示。 型材表面经打磨后，可用静电粉末喷涂、表面覆膜等多种技术工艺，获得多种色彩或质感的装饰效果。 玻璃钢型材的纵向强度较高，一般情况下，不用增强型钢，但型材的横向强度较低，门窗框角梃连接为组装式，连接处需要密封胶密封，防止缝隙渗漏。 玻璃钢门窗应具有质轻、高强、防腐、保温、绝缘、隔声等诸多优点，成为继木、钢、铝、塑之后的又一代新型门窗。

图13．31 玻璃钢节能门窗型材

铝塑复合节能门窗的型材将铝合金和塑料结合起来，铝型材平均壁厚达1．4～1．8mm，表面采用粉末喷涂技术，保证门窗强度高、不变色、不掉色。 中间的隔热断桥部分采用改良的PVC塑芯作为隔热桥，其壁厚为2．5mm，强度更高。 通过铝＋塑＋铝的紧密复合，铝材和塑料型材都有较高的强度，使门窗的整体强度更高。 多腔室的结构设计，减少了热量的损失，加之三道密封设计，密封性能更好，如图13．32所示。

铝木节能门窗有木包铝门窗和铝包木门窗两种。 木包铝节能门窗（图13．33）运用等压原理，采用空心闭合截面的铝合金框作为主要受力结构，型材整体强度高，且气密性和水密性好；在铝合金框靠室内的一侧镶嵌高档优质木材，质地细致，纹理样式丰富，装饰性强。 铝包木节能门窗在其室外部分采用铝合金型材，表面进行氟碳喷涂，可以抵抗阳光中的紫外线及自然界中的各种腐蚀，室内部分为经过特殊工艺加工的高档优质木材，既保护了纯木门窗的特性和功能，外层的铝合金又起到较好的保护作用。

图13．32 铝塑复合节能门窗型材

图13．33 木包铝节能门窗型材

（3）选用节能玻璃

在窗户中，玻璃面积占门窗总面积的58％～87％，采用节能玻璃是提高门窗保温节能效果的一个重要因素。 节能玻璃的种类包括吸热玻璃、镀膜玻璃、热反射玻璃和低辐射（Low⁃E）玻璃、中空玻璃和真空玻璃。 吸热玻璃、镀膜玻璃、钢化玻璃（又称为玻璃纤维，增强塑料）、夹层玻璃等品种的玻璃又可以组成中空玻璃或真空玻璃。 其中，建筑门窗中使用中空玻璃是一种有效的节能环保途径，在实际工程中应用广泛。

中空玻璃又称为密封隔热玻璃，由两层或多层玻璃构成，使用高强度、高气密性复合黏结剂，将玻璃片与内含干燥剂的铝合金框架粘接制成，玻璃周边用密封胶密封，中间夹层充入干燥气体，隔声、隔热、防结露并能降低能耗，框内的干燥剂用来保证玻璃片间空气的干燥度，如图13．34所示。 可以根据要求选用不同性能的玻璃原片，如无色透明浮法玻璃、压花玻璃、吸热玻璃、热反射玻璃、夹丝玻璃、钢化玻璃等。

图13．34 中空玻璃示意图

（4）门窗密封要严密

门窗框与墙体之间、框扇间、玻璃与框扇间的这些缝隙，是空气渗透的通道，影响门窗节能效果，应密封严密。 门窗框与墙体间缝隙不得用水泥砂浆填塞，应采用弹性材料填嵌饱满，表面用密封胶密封。 如塑钢门窗框与墙体间的缝隙，通常用聚氨酯发泡剂进行填充，不仅有填充作用，而且还有良好的密封保温和隔热性能。 框扇之间、玻璃与框扇之间用密封条挤紧密封。密封条分为毛条和胶条。 密封胶条必须具有足够的抗拉强度、良好的弹性、耐温性和耐老化性，断面尺寸要与门窗型材匹配，否则胶条经过太阳长期暴晒会老化变硬、失去弹性、容易脱落，不仅密封性差，而且易造成玻璃松动，产生安全隐患。 常用的密封胶条材质主要有丁青橡胶、三元乙丙橡胶（EPDM）、热塑性弹性体（TPE）、聚氨酯弹性体（P）、硅橡胶等。

（5）控制窗墙面积比

窗墙面积比是指窗洞口面积与房间里面单元面积（即建筑层高与开间定位线围成的面积）的比值。 为了获得开阔的视野和良好的采光而加大窗洞口面积，这种做法对保温节能十分不利。 尽管南向窗在冬季晴天可以获得更多的日照来补充室内的热量，但从保温性能来看，窗的传热系数是铜面及外墙的3～5倍，其他朝向的窗户过大，对节能更为不利。 另外，窗洞口太大，在夏季通过太阳辐射热会过多，还会增加空调负荷。 因此，从降低建筑能耗的角度出发，在满足室内采光要求的情况下，要严格控制窗墙面积比。 《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ26—2010）对窗墙面积比有严格的规定，见表13．10。 这里所指的窗墙面积比，是最不利单元窗墙面积比。 实际上，窗墙面积比的确定要综合考虑不同地区冬、夏季的日照情况、季风影响、室外空气温度、室内采光设计标准、外窗开窗面积与建筑能耗等因素。

13．9．2 节能门窗连接构造

上述几种节能门窗均采用塞口安装，方法基本相同。 如图13．35所示为铝合金节能门窗安装通用节点详图，其他节能门窗连接构造可参考选用。

图13．35 铝合金节能门窗安装通用节点

注：①连接件尺寸≥140×20×1．5。 ②焊接板尺寸≥80×80×5。

③金属膨胀螺栓≥M5×65；塑料锚栓套管外径为7～12mm。 ④射钉≥3．7×42。

表13．10 严寒寒冷地区窗墙面积比规定