节能门窗和节能玻璃分类及优劣分析

【中玻网】1.前言
　　
　　建筑门窗和建筑幕墙是建筑围护结构的组成部分，是建筑物热交换、热传导较活跃、较敏感的部位，是墙体失热损失的5-6倍。门窗和幕墙的节能约占建筑节能的40%左右，具有重要的地位。
　　
　　2.门窗框扇材料
　　
　　从目前节能门窗的发展来看，门窗的制造材料从单一的木、钢、铝合金等发展到了复合材料，如铝合金一木材复合、铝合金一塑料复合、玻璃钢等。目前我国市场主要的节能门窗有：PVG门窗、铝木复合门窗、铝塑复合门窗、玻璃钢门窗等。
　　
　　2.1钢、铝窗框扇材料的导热面积虽不大，但其导热系数很大，其传导热损失仍占整个窗户热损失的主要部分。其中，单层玻璃铝合金窗的传热系数K为6.2W/m2•K，而单层玻璃塑料窗的传热系数K为4.6W/m2•K，传热量减少25.8%。
　　
　　2.2断热铝合金框采用非金属材料（如高度度增强尼龙隔热条），对铝合金型材进行有效隔热。普通中空玻璃铝合金窗的传热系数K为3.9W/m2•K，采用断热铝合金窗后其传热系数降为3.4W/m2•K，若断热铝合金框与Low-E中空玻璃配合使用，可使铝合金外窗的传热系数降低到2.5W/m2•K以下，由于其结构严密，装饰性好，是非常理想的外窗形式。
　　
　　2.3PVC塑料框PVC塑料型材或断热铝合金型材，由于窗框(扇）的断面形式不同，做成的外窗传热系数差别很大，一般PVC塑料框材的传热系数K为1.9W/m2•K，在选择节能窗框(扇）材料时也应加以重视。若采用中空玻璃塑料窗，传热系数K可达2.5-2.8W/m2•K，甚至更小，这是塑料窗作为节能外窗的有利条件之一。
　　
　　2.4铝木门窗铝木门窗非常大的特点是保温、节能、抗风沙。它是在实木之外又包了一层铝合金，门窗的密封性更强，可以有效地阻隔风沙的侵袭。当酷暑难耐之时，又可以阻挡室外燥热，减少室内冷气的散失；在寒冷的冬季也不会结冰、结露，还能将噪音拒之窗外。
　　
　　3.玻璃
　　
　　除结构外，对门窗节能性能影响非常大的是玻璃的性能。玻璃是重要的建筑材料，随着对建筑物装饰性要求的不断提高，玻璃在建筑行业中的使用量也不断加大。然而，当今人们在选择建筑物的玻璃门窗时，除了考虑其美学和外观特征外，更注重其热量控制、制冷成本和内部阳光投射舒适平衡等问题。
　　
　　3.1普通透明玻璃透明玻璃（钠钙硅玻璃）的透射范围正好与太阳辐射光谱区域重合，因此，在透过可见光的同时，阳光中的红外线热能也大量地透过了玻璃，而3-5μm中红外波段的热能又被大量地吸收，导致它不能有效地阻挡太阳辐射能。对暖气发出的波长5μm以上的热辐射，普通玻璃不能直接透过而是近乎完全吸收，并通过传导、辐射及与空气对流的方式将热能传递到室外。
　　
　　3.2中空玻璃中空玻璃是以同尺寸两片或多片平板玻璃、镀膜玻璃、彩色玻璃、压花玻璃、钢化玻璃等，四周用高度、高气密性粘结剂将其与铝合金框或橡皮条、玻璃条胶结密封而成，是一种有发展前途的新型节能建筑装饰材料。具有优良的保温、隔热和降噪性能。
　　
　　3.3真空玻璃真空玻璃应用的是保温瓶原理。将两片玻璃(其中一片为白玻，另一片为-E玻璃）四周围密封起来，两片玻璃之间用较小的支撑物分隔开，以防排真空时两片玻璃吸合到一起，形成0.1-0.2mm的真空层，排气后将排气口封死。真空玻璃从热传导的三个途径进行控制：由于真空层的存在，里面没有热的直接传导介质，不能形成对流。在生产真空玻璃时，其中一片为LOW-E玻璃减少了辐射传热。真空玻璃具有三大功能特点：保温隔热、降低能耗，保持室内舒适度;隔声抗噪，保持室内宁静空间；防结露、视野清晰开阔。北京天恒大厦地上22层，总建筑面积5万7千多平方米，真空玻璃幕墙7000多平方米，真空玻璃窗2500平方米，所用真空玻璃传热系数小于1.2Wm-2k-1，计权隔声量高于36dB。它是世界首座全真空玻璃大厦，也是世界首座采用大面积真空玻璃幕墙的大厦。
　　
　　3.4热反射镀膜玻璃热反射镀膜玻璃是在玻璃表面镀金属或金属化合物膜，使玻璃呈显丰富色彩并具有新的光、热性能。其主要作用就是降低玻璃的遮阳系数Sc，限制太阳辐射的直接透过。热反射膜层对远红外线没有明显的反射作用，故改善U值没有大的贡献。在夏季光照强的地区，热反射玻璃的隔热作用十分明显，可有效衰减进入室内的太阳热辐射。但在无阳光的环境中，如夜晚或阴雨天气，其隔热作用与白玻璃无异。从节能的角度来看它不适用于寒冷地区，因为这些地区需要阳光进入室内采暖。
　　
　　3.5镀膜低辐射玻璃又称low-E玻璃，是近年来发展起来的新型节能玻璃，采用真空磁控溅射法或高温热解沉积法在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜。
　　
　　(1)高温热解沉积法是在浮法玻璃冷却工艺过程中完成的。液体金属或金属粉沫直接喷射到热玻璃表面上，随着玻璃的冷却，金属膜层成为玻璃的一部分，该膜层坚硬耐用。这种方法生产的“Low-E”玻璃具有许多优点：它可以热弯，钢化，不必在中空状态下使用，可以长期储存，缺点是热学性能比较差。
　　
　　(2)溅射法工艺生产“Low-E”玻璃，需一层纯银薄膜作为功能膜。纯银膜在二层金属氧化物膜之间。金属氧化物膜对纯银膜提供保护，且作为膜层之间的中间层增加颜色的纯度及光透射度。由于有多种金属靶材选择，及多种金属靶材组合，因此，溅射法生产“Low-E”玻璃可有多种配置。在颜色及纯度方面，溅射镀也优于热喷镀，而且，由于是离线法，在新产品开发方面也较灵活。较主要的优点还在于溅射生产的“Low-E”中空玻璃其“U”值优于热解法产品的“U”值，但是它的缺点是氧化银膜层非常脆弱，所以它不可能象普通玻璃一样使用。
　　
　　(3)太阳辐射能量的97%集中在波长为0.3-2.5μm范围内，这部分能量来自室外；100T以下物体的辐射能量集中在2.5μm以上的长波段，这部分能量主要来自室内。若以室窗为界的话，冬季或在高纬度地区我们希望室外的辐射能量进来，而室内的辐射能量不要外泄。若以辐射的波长为界的话，室内、室外辐射能的分界点就在2.5μm这个波长处。Low-E玻璃对0.38-0.780μm的可见光具有较高的透射率，同时对红外光（特别是中远红外光）具有较高的反射率，既可以保证室内的能见度，又能减少冬季室内热量的向外发散，还能控制夏季户外热量过多地进入室内，提供舒适的居住生活环境，将是未来节能玻璃主要应用品种。
　　
　　4.结语
　　
　　4.1注重资源节约发展资源节约型节能建筑材料首先要通过建材企业对现有产品实行节省资源的措施，如降低单位产品原材料消耗，提高产品成品率和产品质量等。其次要充分利用回收资源，目前我国正处于大建设时期，要充分利用建筑垃圾，我国工业废渣和生活垃圾年产量约320亿吨，回收利用，替代原材料生产新型建材，不仅可减少环境污染和资源浪费，更重要的是可实现经济、环境的可持续性发展。
　　
　　4.2注重能源节约发展能源节约型建材就是要发展节能型新型材料，产品在生产和使用过程中都应考虑节能问题。如太阳能发电材料、高性能保温隔热材料等。
　　
　　4.3注重环境友好发展环境友好型建材就是要求建材产品不产生建筑垃圾，不污染生活环境，不影响人体健康，在生产过程中非常大限度地减少对自然环境的破坏。随着物质水平的提高、消费观念的更新，人们的环保意识在不断增强，对建筑材料的环保要求不断提高。环境污染严重，对人体健康危害大的建材产品已逐渐被市场所淘汰，绿色环保型建材产品成为市场的销售热点。
　　
　　4.4注重多功能化随着社会经济的发展，人们消费观念的转变，建筑物不仅仅是遮风避雨的场所，还要满足安全、环保、舒适、方便和私密，旧有的建材已远不能满足人们的需要，开发和应用新型多功能材料成为人们追求的新目标。同时还要重视新技术、新产品的开发与应用，如将纳米技术与建筑材料结合，可开发出具有光催化性、平衡菌落、除臭、消毒等功能的自然建筑材料，从而改善人们的生活环境，提高人们的生活质量。