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摘要：本文依據(jù)北京市地方標準：《居住建筑節(jié)能設計標準》DB11/891-2020、 《民用建筑節(jié)能門窗工程技術(shù)規(guī)范》DB11/T1028-2021、《鋁合金門窗》GB/T8478-2020探討節(jié)能80%標準門窗系統(tǒng),從材料的選擇及理論數(shù)據(jù)計算等進行多方面闡述節(jié)能80%標準門窗的設計。
關(guān)鍵詞：節(jié)能門窗、隔聲門窗、低能耗建筑外窗、節(jié)能
目前，我國已經(jīng)頒布實施了國家標準《近零能耗建筑技術(shù)標準》、北京地方標準《超低能耗居住建筑設計標準》。準則中指出，在設計上應考慮適應當?shù)貧夂蛱卣骱妥匀粭l件，通過被動式建筑設計和技術(shù)手段最大幅度降低建筑供暖（詞條“供暖”由行業(yè)大百科提供）、空調(diào)、照明的能源消耗，再通過主動技術(shù)提高能源設備的效率，優(yōu)化能源管理系統(tǒng)的控制策略。
隨著我國2030碳達峰、2060年碳中和戰(zhàn)略的提出，建筑能耗成為了當下最為熱門的話題之一。在國家提出建筑“增能減耗”的號召下，各省市建筑主管部門及財務部門紛紛出臺相關(guān)政策，為超低能耗建筑、近零能耗建筑的發(fā)展指定了目標，并配套了資金支持。國內(nèi)發(fā)達地區(qū)已經(jīng)率先提出了明確的措施，如京津冀要求新建建筑外窗及幕墻透光部位的保溫系數(shù)K值低于1.1W/(㎡·K)] 《民用建筑節(jié)能門窗工程技術(shù)標準》DB11/T1028-2021，率先達到了五步節(jié)能，節(jié)能水平達到80%標準，這樣在全國的北方城市再一次起到了引領(lǐng)的作用，鋁合金節(jié)能門窗的研發(fā)任務是我們這一代門窗人始終堅持不懈努力的方向。
根據(jù)各節(jié)能階段的對比發(fā)現(xiàn)，外墻保溫性能要求提高幅度分別為28%、33%、33%、22%，根據(jù)朝向和窗墻比的不同，外窗保溫性能的提高幅度分別為53%、42%、46%、45%，外墻和外窗之間保溫性能的提高的幅度相差2倍左右。
一、 目前建筑節(jié)能規(guī)范的解讀
《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》(JGJ26-2018)
近零能耗建筑技術(shù)標準》(GB/T51350-2019)
北京地方標準《超低能耗居住建筑設計標準》(DB11/T1665-2019)
北京地方標準《居住建筑節(jié)能設計標準》(DB11/891-2020)
最新規(guī)范圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)（詞條“圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)”由行業(yè)大百科提供）對比表
二、 隔熱斷橋鋁合金門窗節(jié)能設計思路與要點
1、降低熱量傳遞:熱傳遞的方式主要有三種：傳導（詞條“傳導”由行業(yè)大百科提供）、對流、輻射（詞條“輻射”由行業(yè)大百科提供）。
(1)傳導：通過型材、玻璃、間隔條傳遞(大約占到熱流失量的50%)。
(2)對流：型材和玻璃空腔中的空氣循環(huán)（詞條“空氣循環(huán)”由行業(yè)大百科提供）對流(大約占到熱流失量的35%)。
(3)輻射：室內(nèi)外的熱量通過玻璃與型材進行輻射(大約占到熱流失量的15%)。
為了提高門窗的熱工性能，其核心工作就是降低門窗的熱傳遞。
2、降低型材傳熱系數(shù)
型材面積所占整窗面積一般在25%-40%,型材傳熱系數(shù)大小與型材的腔體結(jié)構(gòu)以及隔熱（詞條“隔熱”由行業(yè)大百科提供）條寬度有很大關(guān)系。型材斷面保溫結(jié)構(gòu)設計主要考慮熱傳遞中的傳導、對流。隔熱斷橋鋁合金型材主體結(jié)構(gòu)是6063-T5材料，其具有強度高、耐腐蝕等優(yōu)點，但是鋁合金型材導熱率是160 W/M.K。為了解決鋁合金導熱（詞條“導熱”由行業(yè)大百科提供）問題，在鋁合金型材之間壓合低導熱保溫材料PA66（詞條“PA66”由行業(yè)大百科提供）GF25尼龍隔熱條，尼龍隔熱條材料導熱率0.3 W/M.K，這樣就解決了鋁合金型材熱傳遞問題。隔熱條中間部分是空氣對流的集中區(qū)，采用在型材空腔里填充低導熱保溫材料減少隔熱條腔體部分空氣對流。
3、玻璃配置選擇
中空玻璃在鋁合金門窗整體面積中占到60-75%，是提高鋁合金門窗熱工性能關(guān)鍵點之一。玻璃的選擇直接影響到整窗的保溫、遮陽、太陽能總透射比等。提高中空玻璃熱工的方法有：
(1)玻璃空氣腔體空間結(jié)構(gòu)的合理設計、增加空氣腔體數(shù)量(雙中空)、采用Low-E玻璃。
(2)中空玻璃空腔里充惰性氣體（詞條“惰性氣體”由行業(yè)大百科提供）是改善門窗熱工性能的一種簡單、有效的途徑，常規(guī)是充氬氣。充氬氣可以有效解決玻璃中空層空氣對流。
(3)普通鋁合金門窗玻璃邊緣常采用鋁間隔條，由于鋁間隔條的絕緣效果差而導致邊緣的導熱系數(shù)高，玻璃邊緣部分容易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。玻璃邊緣采用暖邊間隔條能較好地解決這一問題。
4、門窗構(gòu)造等溫線設計
窗框傳熱系數(shù)也是影響整窗傳熱系數(shù)的重要因素之一。而窗框傳熱系數(shù)主要是由組成窗框節(jié)點的隔熱型材決定，型材傳熱系數(shù)的大小是直接影響甚至決定門窗隔熱節(jié)能及保溫性能的重要因素，門窗構(gòu)造的優(yōu)化設計對門窗保溫有重要意義。在設計隔熱型材及門窗節(jié)點過程中，為了達到傳熱系數(shù)最小的狀態(tài)，應盡可能保持門窗節(jié)點中窗框、窗扇的隔熱條幾何中心線相互重合，同時玻璃的幾何中心線盡可能地與框扇的幾何中心線重合。
5、提升門窗密封性能
密封膠條設計及選配是解決整窗密封的重要方法。密封膠條在整窗使用中主要分為兩部分：一是用于門窗玻璃固定（詞條“固定”由行業(yè)大百科提供）處的密封;二是開啟扇部分的密封，主要包括中間等壓膠條、框扇室內(nèi)側(cè)密封膠條、室外側(cè)三道密封膠條。
(1)中間膠條把室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)分為兩個腔體，分別是室內(nèi)側(cè)氣密腔，室外側(cè)水密腔。等壓膠條與扇的搭接量直接影響到室外側(cè)和氣密腔體的密封，等壓膠條額頭和扇型材搭接量的大小影響到整窗開啟扇的剮蹭，所以膠條額頭與扇的搭接量是很關(guān)鍵的問題。同時框扇室內(nèi)側(cè)密封膠條把室內(nèi)和氣密腔體完全隔離。這樣，氣密腔體就形成一個封閉的腔體結(jié)構(gòu)。
(2)門窗氣密性能直接影響到整窗的保溫。通過設計5mm的框扇合頁通道，在使用明裝合頁時，室內(nèi)側(cè)框扇密封膠條合頁處根部不用完全切除掉，能夠有效解決室內(nèi)側(cè)合頁處膠條密封問題。使用三元乙丙發(fā)泡（詞條“發(fā)泡”由行業(yè)大百科提供）共擠膠條，可以避免對室內(nèi)側(cè)密封膠條的破壞，真正解決室內(nèi)側(cè)合頁處膠條密封問題。
三、 隔熱斷橋鋁合金門窗隔聲設計思路與要點
隨著城市建設加快，不可避免地加劇了噪音污染的程度，尤其交通噪音在城市噪音中所占比例高達40%。噪聲污染、水污染和大氣污染被看成是世界范圍內(nèi)3個主要環(huán)境問題，對人的心理和生理上都可以帶來很大的危害。
隔聲量R: 入射到試件上的聲功率與透過試件的透射聲功率之比值，取以10為底的對數(shù)乘以10，單位分貝。
τ—聲投射系數(shù)、Wτ—透過聲功率、Wi—入射聲功率
實際工程中一般采用經(jīng)驗公式計算：
R=13.5lg(m)+13+ΔR1+ΔR2(公式適用于m≤200kg/㎡)
m ：為構(gòu)建的綜合面密度;
ΔR1：空氣層的附加隔聲量
ΔR2：夾膠膜的附加隔聲量
提高門窗隔聲性能的方法有：增加玻璃的厚度、增加空氣層厚度及使用夾層玻璃（詞條“夾層玻璃”由行業(yè)大百科提供），根據(jù)計算結(jié)果三種方法中最有效的方法為使用夾層玻璃。
四、 隔熱斷橋鋁合金門窗隔聲抗結(jié)露因子設計思路與要點
抗結(jié)露因子(CFR)是預測門、窗阻抗表面結(jié)露能力的指標。是在穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下，門、窗熱側(cè)表面與室外空氣溫度差和室內(nèi)、外空氣溫度差得比值。
《民用建筑節(jié)能門窗工程技術(shù)標準》DB11/T1028-2021中5.3.5條明確規(guī)定了不同傳熱系數(shù)的建筑外窗，抗結(jié)露因子的限制。
使用暖邊間隔條溫度場圖使用鋁間隔條溫度場圖
使用暖邊間隔條與鋁間隔條的邊界溫度對比
抗結(jié)露因子計算時熱側(cè)表面溫度測試點不宜少于20個檢測點，計算溫度取其平均值。根據(jù)上述分析結(jié)果對比可以看出玻璃與框的邊界位置對門窗是否結(jié)露至關(guān)重要，是薄弱環(huán)節(jié)。
中空玻璃內(nèi)表面溫度，主要是指框材與玻璃相接處玻璃邊緣的溫度，而這部分的溫度也是門窗幕墻整體溫度最低的地方，當內(nèi)表面溫度低于露點溫度時，就會發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象。而暖邊的使用能大大提高了中空玻璃內(nèi)表面溫度，確保了中空玻璃的水密性和氣密性,大大降低了玻璃邊緣的結(jié)露現(xiàn)象
五、 總結(jié)
本系統(tǒng)門窗可滿足節(jié)能80%標準的節(jié)能指標，滿足北京地區(qū)最嚴居住建筑節(jié)能設計標準對整窗傳熱系數(shù)K≤1.1 W/(㎡.k)的要求(具體參數(shù)見速查表)，在碳達峰、碳中和背景下，可為現(xiàn)代建筑實現(xiàn)節(jié)能宜居提供優(yōu)質(zhì)的門窗系統(tǒng)解決方案。
系統(tǒng)超低能耗產(chǎn)品通過等溫原理及保溫腔、玻璃邊緣阻流設計，優(yōu)質(zhì)低導熱保溫材料優(yōu)化應用，合理配置優(yōu)質(zhì)節(jié)能玻璃等對產(chǎn)品保溫結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，有效解決熱傳導（詞條“熱傳導”由行業(yè)大百科提供）、熱對流、熱輻射問題對整窗保溫性能的影響;通過科學力學構(gòu)造設計及均衡等壓原理設計，保證了產(chǎn)品安全性能及密封性能。同時通過專用生產(chǎn)設備及檢驗設備，以科學精準的工藝設計保證產(chǎn)品生產(chǎn)、加工制作精度（詞條“精度”由行業(yè)大百科提供）及穩(wěn)定性。
參考文獻：
[1] 《鋁合金門窗》 GB/T8478-2020
[2]《近零能耗建筑技術(shù)標準》 GB/T51350-2019
[3]《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》 JGJ26-2018
[4] 《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程》 JGJ/T 151-2008
[5]《居住建筑節(jié)能設計標準》 DB11/891-2020
[6] 《超低能耗居住建筑設計標準》 DB11/T1665-2019
[7]《民用建筑節(jié)能門窗工程技術(shù)標準》 DB11/T1028-2021
作者單位：北京西飛世紀門窗幕墻工程有限責任公司
