一、引言

    近年來，隨著我國建筑門窗及玻璃幕墻行業(yè)的長足發(fā)展，傳統(tǒng)的木制窗戶、實(shí)腹和空腹鋼窗已基本被淘汰，各種新型建筑門窗及玻璃幕墻得到廣泛應(yīng)用。這些產(chǎn)品由于結(jié)構(gòu)及材質(zhì)的改變，的確讓人們感覺到賞心悅目，但是功能方面尤其是熱工性能方面仍存在指標(biāo)不高，能源損失較大，理想的室內(nèi)溫度環(huán)境無法保證等問題，讓人們漸漸感到普通窗及幕墻在寒冷地區(qū)或炎熱地區(qū)使用的美中不足。據(jù)國家建設(shè)部有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，我國建筑能耗約占全國總能耗的25%，在建筑建造能耗和使用過程中的運(yùn)營能耗之中，運(yùn)營能耗占據(jù)絕大部分。門窗和幕墻散失的能耗占建筑運(yùn)營能耗的51%左右。由此可見，窗及幕墻在炎熱或寒冷地區(qū)的節(jié)能問題值得研究！

    二、關(guān)于鋁合金窗及幕墻的節(jié)能

    1．節(jié)能的本質(zhì)

    建筑的節(jié)能包含很多方面，而鋁合金窗及玻璃幕墻的節(jié)能是其重要組成部分。鋁合金窗、幕墻的節(jié)能主要是指通過產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用等措施，使建筑物在使用過程中，以盡量少的能量消耗而獲得理想的溫度環(huán)境和光線環(huán)境的過程。比如：在炎熱的夏季和寒冷的冬季，人們?yōu)榱双@得正常的使用環(huán)境，常常需要使用消耗電能的電器設(shè)施來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度環(huán)境。而窗及幕墻的節(jié)能效果，直接影響到耗能的多少。一般而言，節(jié)能窗及節(jié)能幕墻產(chǎn)品在炎熱的夏季應(yīng)具有較高的隔熱性能，在寒冷的冬季應(yīng)具有較高的保溫功能。

    那么，如何實(shí)現(xiàn)夏季隔熱，冬季保溫功能呢？

    首先要了解傳熱方式。我們都知道，傳熱有三種方式：

    1）對流2）輻射3）導(dǎo)熱。

    對流傳熱：是指具有熱能的氣體或液體在移動的同時(shí)所進(jìn)行的熱交換現(xiàn)象。

    輻射傳熱：是以電磁波的形式把熱由一個(gè)物體傳向另一個(gè)物體的現(xiàn)象。

    導(dǎo)熱：是指物體內(nèi)部的熱由高溫側(cè)向低溫側(cè)轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。

    建筑物的傳熱是上述三種方式綜合作用的結(jié)果。為此，窗及玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)重點(diǎn)是在上述三種傳熱方式中設(shè)計(jì)合理的控制手段,以達(dá)到節(jié)能目的。而在影響玻璃幕墻、鋁合金窗的熱工性能方面，可以通過控制傳熱和增加遮擋來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

    根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)熱及對流傳熱的能力可以用傳熱系數(shù)來衡量，輻射傳熱能力可用遮陽系統(tǒng)來控制。

    傳熱系數(shù) K0=1/（Ri+d/λ+1/Re） [W/m2· K]

    式中 Ri，Re——表面熱轉(zhuǎn)移系數(shù)2· K/ W λ——介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)W/m· K

    d——介質(zhì)厚度

    K0被稱為總傳熱系數(shù)，R0被稱為總傳熱阻，R0=1/K0，K0和R0是在門窗、幕墻熱工計(jì)算中的兩個(gè)非常重要的物理量。

    2．我國關(guān)于節(jié)能方面一些規(guī)定

    隨著我國建筑節(jié)能意識的提高，對節(jié)能窗及玻璃幕墻的傳熱系數(shù)作如下初步規(guī)定：

    （1）一般要求傳熱系數(shù)保值期限為8年。

    （2）高級公寓式建筑規(guī)定為A類，K=2～2.4 W/m2·K

    （3）中檔商品寫字樓規(guī)定為B類，K=2.6～3 W/m2·K

    （4）一般性工程規(guī)定為C類，K=3.1～6 W/m2·K

    國外同類民用節(jié)能窗及玻璃幕墻傳熱系數(shù)一般規(guī)定為K=1.8～2 W/m2·K且穩(wěn)定期限不低于10年。

    三、門窗、幕墻節(jié)能的方法

    鋁合金窗及玻璃幕墻常見節(jié)能方法分以下幾種：

    玻璃節(jié)能法

    鋁合金斷熱型材節(jié)能法

    雙（多）層結(jié)構(gòu)體系節(jié)能法

    遮陽體系節(jié)能法

    點(diǎn)支承玻璃幕墻節(jié)能法

    1．玻璃節(jié)能法

    對于鋁合金窗及玻璃幕墻來說，由于玻璃的面積占據(jù)立面的絕大部分，可以參與熱交換的面積較大，就決定了玻璃是窗、玻璃幕墻節(jié)能的關(guān)鍵。

    （1）玻璃是否鍍膜及膜層材質(zhì)可初步確定其節(jié)能效果，通常情況下，玻璃可分為以下幾大類：1）浮法清玻璃2）在線鍍膜玻璃3）離線鍍膜玻璃4）低輻射在線鍍膜玻璃5）低輻射離線鍍膜玻璃。這些玻璃傳熱系數(shù)雖然沒有明顯的變化，但由于膜層對光（能量）的控制能力不同，使其節(jié)能效果依次增加。

    （2）根據(jù)玻璃結(jié)構(gòu)形式，又可分以下幾類：1）單層玻璃2）中空玻璃3）多層中空玻璃。其傳熱系數(shù)依次降低，即節(jié)能效果逐次增強(qiáng)。通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，通常單片玻璃的傳熱系數(shù)K=6 W/m2·K左右，中空玻璃（普通）K=2.3～3.2 W/m2·K，而采用離線低輻射鍍膜中空玻璃（中空層充惰性氣體）K=1.4～1.8 W/m2·K。

    （3）對玻璃除上述方法外，還可以采用貼節(jié)能膜方法，提高節(jié)能效果。

    2．鋁合金斷熱型材節(jié)能法：

    鋁合金型材在窗及幕墻系統(tǒng)中，不但起著支承龍骨的作用，而且對節(jié)能效果也有較大影響。通常情況下，鋁合金型材斷面比玻璃面積小得多，為此，導(dǎo)熱對節(jié)能效果的影響較大，為此，產(chǎn)生了斷熱型材。根據(jù)斷熱鋁型材加工方法的不同，分為灌注式斷熱鋁型材和插條式斷熱鋁型材。這兩種形式的鋁合金斷熱型材共同的特點(diǎn)都是在內(nèi)、外兩側(cè)鋁材中間采用有足夠強(qiáng)度的低導(dǎo)熱系數(shù)的隔離物質(zhì)隔開。從而降低傳熱系數(shù)，增加熱阻值。即使在炎熱的夏季，當(dāng)太陽暴曬的情況下，斷熱型材室外部分表面溫度通常可達(dá)35～85℃，而室內(nèi)仍可維持在24～28℃左右，有效地減少傳到室內(nèi)的熱量，可減少制冷費(fèi)用；而在寒冷的冬季，室外鋁材的溫度可與環(huán)境溫度相當(dāng)（一般-28～-20℃）而室內(nèi)鋁材仍然可達(dá)到8～15℃，從而減少熱量損失，節(jié)約冬季取暖的費(fèi)用，從而達(dá)到節(jié)能目的。
　　3．雙（多）層結(jié)構(gòu)體系節(jié)能法。

    通常的窗及玻璃幕墻，在溫暖地區(qū)，一般為單層結(jié)構(gòu)，而在寒冷或炎熱地區(qū)，則可以采用多層（雙）層窗或雙層幕墻/動態(tài)幕墻的方法，利用兩層結(jié)構(gòu)間的空氣層（通過設(shè)計(jì)的空氣層），降低系統(tǒng)總傳熱系數(shù)的辦法，來實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

    4．遮陽體系節(jié)能法：

    由于鋁合金窗及玻璃幕墻大面積采用玻璃，太陽的照射是輻射熱。節(jié)能的本質(zhì)就是如何實(shí)現(xiàn)在烈日炎炎的夏季將光（能量）擋在室外，或在寒冷的冬季能讓充足的光（能量）傳入室內(nèi)。盡管建筑材料的研究人員做了不少的努力，但仍然難以找到理想的材料來解決這個(gè)問題。在鋁合金窗和幕墻體系上融入遮陽技術(shù)也是節(jié)能的有效途徑之一.在國外，已有系統(tǒng)的遮陽產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用，并取得顯著節(jié)能效果，相信在國內(nèi)也必然受到青睞。

    5．點(diǎn)支承玻璃幕墻的節(jié)能方法：

    點(diǎn)支承玻璃幕墻的節(jié)能除了可采取前面提到的玻璃方法以外，還要處理好玻璃與駁接頭處的斷熱設(shè)計(jì)。工程經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)證明，在寒冷地區(qū)和炎熱地區(qū)，點(diǎn)支式幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)值得采用。

    四、鋁合金節(jié)能窗與塑鋼窗的比較說明

    1．檔次上的差別：國內(nèi)的鋁合金斷熱窗和塑鋼窗是分別適合于不同建筑的消費(fèi)群體，統(tǒng)計(jì)資料顯示，塑鋼窗適用于一般低層住宅，往往這種檔次的產(chǎn)品的消費(fèi)者對該產(chǎn)品的質(zhì)量要求不是很高，而高性能斷熱鋁合金窗則適用于各類高度、各類檔次建筑，且質(zhì)量、壽命性能都經(jīng)受得住高標(biāo)準(zhǔn)考驗(yàn)。

    2．性能上的差別：二者節(jié)能效果相近；但是由于材質(zhì)的區(qū)別，塑鋼窗使用一段時(shí)間之后容易發(fā)生變形，密封性能不如高性能鋁合金窗。

    3．壽命上的差別：由于材質(zhì)的強(qiáng)度和彈性模量及耐磨性能差別較大，使高性能鋁合金窗使用壽命往往大于塑鋼窗的使用壽命。

    4．價(jià)格上的差別：一般說來，高性能鋁合金窗價(jià)格通常比塑鋼窗的價(jià)格要高一些。但從長遠(yuǎn)考慮，高性能鋁合金窗價(jià)格雖然高，但使用年限長；而塑鋼窗雖然價(jià)格較便宜，但使用年限短。因此，綜合價(jià)格比相當(dāng)。

    由此可見，高性能鋁合金窗更具競爭優(yōu)勢。

    五、關(guān)于全隱框鋁合金幕墻是否采用斷熱型材的問題

    斷熱鋁型材應(yīng)用于窗及明框玻璃幕墻,為達(dá)到與其等效的保溫、隔熱效果，斷熱鋁型材一般與中空玻璃配套使用。對于明框玻璃幕墻，由于室內(nèi)外的鋁合金為一體或直接接觸，而鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)很大，保溫、隔熱效果不好。所以，明框玻璃幕墻采用中空玻璃配斷熱鋁型材，具有明顯的保溫、隔熱效果。而對于隱框玻璃幕墻由于幕墻結(jié)構(gòu)與室外直接接觸的是中空玻璃，玻璃與鋁型材之間是硅酮結(jié)構(gòu)膠，結(jié)構(gòu)膠內(nèi)側(cè)是鋁型材。而一般鍍膜中空玻璃導(dǎo)熱系數(shù)2.3≤K≤3.2，如采用離線LOW-E鍍膜制成的中空玻璃1.4≤K≤1.8，保溫、隔熱效果已經(jīng)很好，且結(jié)構(gòu)膠也是低導(dǎo)熱材料，也有良好的保溫隔熱作用。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隱框玻璃幕墻不必采用斷熱鋁合金型材。

    六、經(jīng)濟(jì)分析

    通常情況下采用節(jié)能產(chǎn)品往往比普通產(chǎn)品先期投入價(jià)格要高出10%～40%；但是通過對建造成本及運(yùn)營成本的綜合分析表明，通常投資者在建筑使用5～7年即可收回由于采用節(jié)能產(chǎn)品而增加的投入，并可使投資者在以后的使用過程中獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。一次投資，終身受益。因此，從長遠(yuǎn)打算還是使用節(jié)能產(chǎn)品更經(jīng)濟(jì)。

    七、結(jié)束語

    國家建設(shè)部曾在全國門窗會議上強(qiáng)調(diào)指出“現(xiàn)行的窗，有30%的能量從門窗里跑掉，...2000年以后，不節(jié)能的產(chǎn)品絕對不允許上墻”，由此可見，能源浪費(fèi)之嚴(yán)重，已經(jīng)引起業(yè)內(nèi)人士的高度重視；另一方面，從長遠(yuǎn)考慮，由于采用節(jié)能產(chǎn)品可獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。為此，提高全民節(jié)能意識，加大節(jié)能知識宣傳，大力推廣使用節(jié)能窗及幕墻產(chǎn)品