如何提高窗户保温性能而达到住宅建筑采暖节能的目的

窗户的保温性能,可以明显地影响建筑物的采暖能耗.特别是在严寒地区.保温性能更显的尤为重要。门窗的能耗约占建筑围护结构损失的40%～50%左右。而影响门窗的保温性能主要有以下几种因素：框材材质与结构、玻璃的类型与层数、玻璃间空气层的厚度等等。

　　本文大致将对以上各方面进行初步阐述。

    一、窗框材质的影响

表1

　　由表1可以看出铝材和钢材的导热系数要远远大于玻璃和空气。窗户的主要传热介质是玻璃和窗框,铝窗和钢窗的保温性能很大程度上受窗框比的影响。而聚氯乙烯的导热系数则要小的多。因此对于同种结构的窗户，塑窗的保温性能要比钢窗和铝窗的好。

    二、窗框的结构对保温系数也有影响：

　　㈠塑窗玻璃层数对传热系数的影响：

　　在各种材料中空气的导热系数是最小的。因此使用中空玻璃能大大提高窗户的保温系数。如下表所示(以久利58平开系列为例) 　　　　　

表2

　　由以上数据可以看出双玻和三玻塑窗的传热系数明显比单玻塑窗低。但是因为增加了玻璃的层数，就必须增加窗框的强度，因此对型材、钢衬提出更高的要求：型材的厚度需要增加而且需设计合理的型材端面等，钢衬的厚度也要求增加。从而提高了成本。所以并非任何地方都适于选用多层玻璃塑窗，而一般是根据当地气候环境选择使用单玻的还是双玻的或三玻的。表3是国家建设部新节能标准JGJ26-95《民用建筑节能新标准》规定的部分地区传热系数的最低限值：

表3

    如表3所示，按节能标准的要求，北京、济南等地区单层钢窗已不适合要求,应采用保温性能更好的窗户（比如塑窗或双玻窗户）。在北京以北以西的地区，由于气温更低K值要求在4以下，用双玻塑窗才能达到标准。在严寒地区，例如黑龙江，内蒙，新疆一带，冬季气温常常在零下三四十度左右，一般要求窗户的传热系数要在2.5以下，双玻塑窗已难以达到标准，而必须使用三玻塑窗。另外按照我国《建筑节能“九五”计划和2010年规划》的目标：新建采暖居住建筑1996年以前在1980－1981年当地通用设计能耗水平基础上普通降低30%为第一阶段；1996年起在达到第一阶段要求的基础上节能30%为第二阶段；2005年起在到达第二阶段要求的基础上再节能30%为第三阶段。可以看出我国的采暖居住建筑的窗户选用趋势将往保温节能方向发展。以北京为例“1999年4月北京市建委规定各类住宅建筑外窗传热系数(K值)不大于3.5，单玻塑窗已满足不了要求，需要选用双玻塑窗”。

　　由表2可以看出从单层玻璃到双层玻璃，窗户的传热系数降低将近一倍,这不是玻璃的热阻起作用,并结合表1可以看出,静止的空气导热系数是非常小的，玻璃的热阻与空气相比是微不足道的,多层玻璃窗比单玻窗的保温性能要好， 关键是在于玻璃间的空气层，正是由于这一层空气层大大提高了窗户的热阻。

　　但是空气层的厚度是不是越厚越好呢？应该选用多厚的空气层，才能取得经济成本与保温性能的最佳平衡点？

    下面是检测中心对用不同宽度的隔条，组装的58双玻平开塑窗系列，按GB8484-87进行保温性能测试，测试结果如下：

表5

    ①从曲线上可以看出随着隔条宽度的增加窗户的传热系数总体上是呈下降趋势，但其中有微小的起伏波动（可能是由于测试误差所致）。并且，在隔条宽度在12mm之前，K值随隔条宽度（即空气层厚度）的增加而减少的趋势非常明显，而在12mm之后，K值随着隔条宽度的增加变化已不是很大。因此从性能与经济成本两方面来考虑，隔条宽度为12mm的双玻塑窗的性能比为最佳。

　　② 从该曲线可以看出隔条宽度超过24mm之后，窗户的传热系数几乎没什么大的变化了，如果要再提高其保温性能增加玻璃的间距的效果已不是很明显，而且随着玻璃间距的增大，相应的成本却将大大增加。因此在严寒地区使用双玻窗户已很难满足节能的需要。而选用三玻塑窗则不但能达到保温节能的目的，同时采用三玻窗虽然一次性投资较大，若考虑长期使用节约能源带来的经济效益，仍然是合算的。

　　下面是58三玻平开系列塑窗,通过改变玻璃间隔条宽度,进行保温性能测试试验（按照GB8484-87标准进行测试），得到以下数据：

表6

　　传热系数也是随着隔条宽度的增加而逐渐减小，而且隔条宽度在大于18mm后趋势开始变的较为平缓。为了不使窗户的成本过高,又能达到国家规定的节能标准，宜使用隔条宽度为18mm的三玻窗户。

　　㈡ 平开窗也要比推拉窗的保温性要好：

　　根据建筑工业行业标准JG/T3018-94对平开窗及推拉窗划分等级

　　推拉窗一般很难达到第一等级。因为推拉窗的气密性比平开窗的气密性差，保温性能也稍差（如表5所示）所以在特别寒冷的地区，要求窗户有很好的保温性能时，一般不宜使用推拉窗而只宜使用平开窗。

表5

　　三、此外，还就玻璃的厚度对塑窗的保温性能的影响进行一组试验，结果如下：

表７

　　由表７可以看出：玻璃的厚度对K值没有多大影响。因此在满足抗风压的前提下可以选用较薄的玻璃，这样不但可以减少塑窗的成本，而且由于玻璃自身重量的减轻，减少了对塑料型材的力学强度方面的影响。为了抗风压的需要对于多层玻璃塑窗可以适当增厚外层玻璃的厚度，而减少内层玻璃的厚度，这样既不影响窗户的性能又能够降低成本。

    结论：

　　本文从节能的角度经过对窗户的保温性能方面的初步研究，并结合经济成本考虑，以及分析住宅建筑用窗的发展趋势，认为要降低居住建筑的采暖能耗，节约能源，宜使用塑钢窗。在北方不是特别寒冷的地区建议使用双玻塑窗，在比较寒冷地区则有必要选用双玻塑窗，且双玻间距一般在12mm为最好。而在极严寒地区则应选用三玻塑窗，玻璃间的空气层总厚度一般在18mm为佳，其中三玻塑窗的内层玻璃厚度可选用3mm以降低塑窗成本。

　　此外，最近常常遇到关于双玻塑窗的结露问题，涉及的因素比较多，有待于我们进一步去探讨和研究。