淺談公共建筑門窗與幕墻節(jié)能改造技術(shù)

    未來(lái)三年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部將對(duì)全國(guó)規(guī)模以上門窗企業(yè)的主要產(chǎn)品進(jìn)行節(jié)能標(biāo)識(shí)認(rèn)證，促進(jìn)獲得標(biāo)識(shí)的門窗產(chǎn)品在新建建筑和既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用。住建部要求，財(cái)政投資建設(shè)的辦公建筑和大型公共建筑、保障性住房等項(xiàng)目，應(yīng)優(yōu)先采用獲得節(jié)能標(biāo)識(shí)的門窗產(chǎn)品；建筑節(jié)能示范工程、綠色建筑示范工程、可再生能源建筑應(yīng)用示范工程，應(yīng)采用獲得節(jié)能標(biāo)識(shí)的門窗產(chǎn)品；在建筑能效測(cè)評(píng)、工程招標(biāo)過(guò)程中，對(duì)門窗的節(jié)能性能指標(biāo)要求應(yīng)當(dāng)采信門窗標(biāo)識(shí)的信息。據(jù)悉，我國(guó)每年建筑門窗生產(chǎn)應(yīng)用量大，門窗能耗約占建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗的50%、建筑總能耗的25%。門窗標(biāo)識(shí)制度可為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)、工程質(zhì)量監(jiān)督、引導(dǎo)消費(fèi)提供可靠依據(jù)，對(duì)促進(jìn)節(jié)能門窗開發(fā)應(yīng)用、提高門窗節(jié)能性能起到積極的促進(jìn)作用。隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，門窗和玻璃幕墻在建筑物中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，玻璃幕墻逐步成為現(xiàn)代建筑，特別是現(xiàn)代城市建筑的象征。它具有輕巧、靈動(dòng)、活潑、時(shí)尚的外觀，能改變傳統(tǒng)建筑沉悶、凝重的外立面格調(diào)。它的透光性能營(yíng)造出較明亮的室內(nèi)環(huán)境，克服傳統(tǒng)墻體厚重隔光的缺點(diǎn)，達(dá)到建筑內(nèi)外空間交融的效果。但正因?yàn)殚T窗和玻璃幕墻的上述優(yōu)點(diǎn)也造成了室內(nèi)外環(huán)境容易發(fā)生能量交換，從而達(dá)不到較好的節(jié)能效果。隨著門窗和玻璃幕墻的應(yīng)用，窗體在建筑物中占有的面積越來(lái)越大，通過(guò)窗體產(chǎn)生的熱交換成為建筑熱交換的主要途徑。因此如何控制門窗和玻璃幕墻的熱交換是建筑物能否達(dá)到節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的重要措施之一。

       在北方嚴(yán)寒寒冷地區(qū)，采取必要的改造措施，加強(qiáng)外窗的保溫性能有利于提高公共建筑節(jié)能潛力。而在南方夏熱冬暖地區(qū)，加強(qiáng)外窗的遮陽(yáng)性能是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造的重點(diǎn)之一。

    2.1 既有公共建筑的門窗節(jié)能改造做法

    既有公共建筑的門窗節(jié)能改造，可采用只換窗扇、換整窗或加窗的方法。只換窗扇：當(dāng)既有公共建筑門窗的熱工性能經(jīng)診斷達(dá)不到JGJ 176—2009《公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范》中第4.2節(jié)的要求時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況只進(jìn)行更換窗扇的改造。整窗拆換：當(dāng)既有公共建筑中門窗的熱工性能經(jīng)診斷達(dá)不到JGJ 176—2009《公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范》中第4.2節(jié)的要求，且無(wú)法繼續(xù)利用原窗框時(shí)，可實(shí)施整窗拆換的改造。加窗改造：當(dāng)不想改變?cè)�外窗，而窗臺(tái)又有足夠?qū)挾葧r(shí)，可以考慮加窗改造方案（見(jiàn)表1）。

    更新外窗可根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇節(jié)能鋁合金窗、未增塑聚氯乙烯塑料窗、玻璃鋼窗、隔熱鋼窗和鋁木復(fù)合窗。

    為了提高窗框與墻、窗框與窗扇之間的密封性能，應(yīng)采用性能好的橡塑密封條來(lái)改善其氣密性，對(duì)窗框與墻體之間的縫隙，宜采用高效保溫氣密材料加彈性密封膠封堵。

    2.2 對(duì)于塑鋼窗框和鋁合金窗的窗框設(shè)計(jì)選用要避免冷橋

    窗框傳熱系數(shù)與窗框型材設(shè)計(jì)有關(guān)，窗框型材有雙腔、多腔之分，沿?zé)崃鱾鲗?dǎo)方向分割為雙腔或三腔對(duì)提高窗框的隔熱性能有利。不同結(jié)構(gòu)窗框具有不同的保溫性能，單腔結(jié)構(gòu)和雙腔結(jié)構(gòu)窗框已逐步淘汰，目前大多選用三腔結(jié)構(gòu)和四腔結(jié)構(gòu)的窗框設(shè)計(jì)。另外隔熱斷橋鋁合金門窗是前幾年從國(guó)外引進(jìn)到我國(guó)的新產(chǎn)品，它是由斷橋鋁塑型材加工制成的。而斷橋鋁型材又分為兩大類：一類是穿條式，一類是注膠式。目前市場(chǎng)上的斷橋鋁門窗產(chǎn)品選用時(shí)應(yīng)注意劣質(zhì)型材隔熱條的質(zhì)量問(wèn)題，避免造成市場(chǎng)混亂和糾紛，使工程質(zhì)量得不到保證，損害消費(fèi)者利益。

    內(nèi)置窗簾固然有裝飾效果，但低垂的窗簾把散熱器擋住，使熱量更容易從窗玻璃處損失掉，浪費(fèi)了能源。室內(nèi)還可使用鍍膜窗簾，冬季，鍍層使熱量在室內(nèi)循環(huán)以減少供熱用能；夏季，可防止強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射而減少制冷用能。發(fā)達(dá)國(guó)家早就重視室外遮陽(yáng)或室外窗簾。歷史久遠(yuǎn)的木質(zhì)窗板，有單扇和對(duì)開的，有全木板和百葉式的。遮陽(yáng)設(shè)在窗外，使用時(shí)關(guān)上，不用時(shí)打開，并有牢固的固定措施，對(duì)建筑物的外觀沒(méi)有任何影響。現(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家又發(fā)展了集遮陽(yáng)、保溫、隔熱與防盜為一體的外窗簾板，有的是鋁質(zhì)或塑料百葉，有的是鋼卷簾或布卷簾，也有橫向推拉式的。

    普通浮法玻璃是透明材料，其透明的光譜范圍是0.3μm～4μm，即可見(jiàn)光和近紅外線，剛好覆蓋太陽(yáng)光譜，因此普通浮法玻璃可透過(guò)太陽(yáng)光能量的80%左右。對(duì)于環(huán)境熱量，即5μm～50μm波段的中遠(yuǎn)紅外線，普通浮法玻璃是不透明的，其透過(guò)率為0，反射率也很低，但其吸收率很高，可達(dá)83.7%。玻璃吸收遠(yuǎn)紅外線后再以遠(yuǎn)紅外線的形式向室內(nèi)二次輻射，由于玻璃的室外表面換熱系數(shù)是室內(nèi)表面換熱系數(shù)的3倍左右，玻璃吸收環(huán)境熱量的75%傳到室外，25%傳到室內(nèi)。在冬季，室內(nèi)環(huán)境熱量就是通過(guò)玻璃先吸收后輻射的形式，將室內(nèi)的熱量傳到室外。

    玻璃幕墻的傳熱過(guò)程大致有三種途徑：一是玻璃和鋁合金(不銹鋼)金屬框格的傳熱，通過(guò)單層玻璃的熱流傳熱，將熱量通過(guò)金屬框格向外傳熱；二是玻璃內(nèi)表面與室內(nèi)空氣間的對(duì)流換熱以及與室內(nèi)環(huán)境間的輻射換熱；三是玻璃幕墻外表面與周圍空氣間的對(duì)流換熱以及外表面與外界環(huán)境間的輻射換熱。

    在既有建筑透明幕墻及采光頂節(jié)能改造中裝貼建筑窗膜是公共建筑節(jié)能改造中易行、花費(fèi)較少而又有良好效果的措施。建筑窗膜的主要功能是在保證適度透光的條件下提高玻璃的遮陽(yáng)性能。建筑窗膜一般應(yīng)裝貼于建筑物外窗內(nèi)表面；個(gè)別內(nèi)貼難度較大的部位可采用外貼膜（具有外表面層抗紫外及更好耐候性的窗膜）。

    建筑門窗及玻璃幕墻節(jié)能改造中，玻璃貼膜有以下六個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

——更快捷。既有玻璃貼膜比拆下舊玻璃更換上新玻璃工期短，操作簡(jiǎn)便；

——更健康。玻璃貼膜中的安裝膠含有UV（紫外線）吸收劑，可阻隔98%～99%的紫外線；

——更輕盈。相對(duì)更換中空玻璃或中空Low-E玻璃，不會(huì)增加建筑立面荷載；

——更安全。一般的隔熱膜也有一定的安全增強(qiáng)功能，同時(shí)具備夾層玻璃的碎片粘持性能，其安全性優(yōu)于鋼化玻璃，專業(yè)安全膜的安全性更強(qiáng)；

——更環(huán)保。產(chǎn)生的建筑垃圾少，不會(huì)增加運(yùn)輸及填埋成本；

——更經(jīng)濟(jì)。既有鋼化透明玻璃或著色玻璃貼熱反射膜比更換熱反射玻璃要節(jié)約50%的總成本。

窗膜選擇時(shí)，要考慮的因素：

    a) 首先是保證良好的采光。避免眩光應(yīng)采用70%以下透光率的窗膜。創(chuàng)造舒適無(wú)壓抑感的室內(nèi)環(huán)境窗膜的透光率應(yīng)大于20%，從節(jié)省照明用電來(lái)看，建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定立面玻璃透光率應(yīng)保持在40%以上。玻璃天花透光率應(yīng)控制在10%～30%，也可采用透光率50%～70%的高光效比窗膜。一般來(lái)說(shuō)，有景觀的客廳、要求明亮的辦公室、酒店、商店櫥窗以及內(nèi)外一體的流動(dòng)設(shè)計(jì)建筑應(yīng)采用70%以上透光率的窗膜；

    b) 具有良好的隔熱性能。根據(jù)建筑遮陽(yáng)的要求，一般選擇遮陽(yáng)系數(shù)在0.3～0.5的窗膜。更高遮陽(yáng)系數(shù)的窗膜，勢(shì)必透光性降低，影響采光；更高遮陽(yáng)系數(shù)的窗膜隔熱效果不明顯。窗膜用于建筑玻璃，要考慮熱應(yīng)力可能造成的危害。60%以上吸熱率的玻璃不得用于建筑門窗。一般應(yīng)保持40%以下。

    此外，在既有建筑節(jié)能改造時(shí)還要注意其他的窗膜性能，諸如：清晰度、堅(jiān)韌度、表面硬度、耐久性，它們雖然不與節(jié)能直接相關(guān)，但會(huì)影響玻璃的使用。標(biāo)準(zhǔn)窗膜厚度是0.038mm。一般拉伸強(qiáng)度為18kg/mm2。安全增強(qiáng)功能的有0.1mm、0.2mm或更厚的窗膜，它們的拉伸強(qiáng)度應(yīng)高于20kg/mm2。優(yōu)質(zhì)的窗膜必定采用硬質(zhì)（玻璃硅材料）涂層，或防刮劃層，一般應(yīng)可達(dá)到3H等級(jí)。同時(shí)，合格窗膜都經(jīng)過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)氣候測(cè)試，質(zhì)保10年。

    近年來(lái)隨著我國(guó)大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，各類建筑風(fēng)采各異，為城市增添了美景。門窗和玻璃幕墻是公共建筑中一種應(yīng)用較為廣泛的結(jié)構(gòu)形式，特別是應(yīng)用于城市地標(biāo)性的建筑物，如高層樓宇、辦公建筑中，形式有平面型、弧面型、蛋殼型，立面造型各異。同時(shí)國(guó)家于2009年實(shí)施的JGJ 176—2009《公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范》要求與未采取節(jié)能措施相比，全年采暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)和照明的總能耗應(yīng)減少65%，門窗和玻璃幕墻的節(jié)能措施及節(jié)能技術(shù)也越來(lái)越得到重視。