淺談公共建筑門窗與幕墻節(jié)能改造技術(shù)

    未來三年，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越大，通過窗體產(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)烈的太陽輻射而減少制冷用能。發(fā)達(dá)國(guó)家早就重視室外遮陽或室外窗簾。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)建筑物的外觀沒有任何影響�，F(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家又發(fā)展了集遮陽、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，即可見光和近紅外線，剛好覆蓋太陽光譜，因此普通浮法玻璃可透過太陽光能量的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，通過單層玻璃的熱流傳熱，將熱量通過金屬框格向外傳熱；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。一般來說，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)建筑遮陽的要求，一般選擇遮陽系數(shù)在0.3～0.5的窗膜。更高遮陽系數(shù)的窗膜，勢(shì)必透光性降低，影響采光；更高遮陽系數(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)過國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)氣候測(cè)試，質(zhì)保10年。

    近年來隨著我國(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)也越來越得到重視。