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摘要：本文依據(jù)北京市地方標(biāo)準(zhǔn)：《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》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(biāo)準(zhǔn)門窗系統(tǒng),從材料的選擇及理論數(shù)據(jù)計(jì)算等進(jìn)行多方面闡述節(jié)能80%標(biāo)準(zhǔn)門窗的設(shè)計(jì)。
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(shí)施了國家標(biāo)準(zhǔn)《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、北京地方標(biāo)準(zhǔn)《超低能耗居住建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。準(zhǔn)則中指出，在設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蛱卣骱妥匀粭l件，通過被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)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(dòng)技術(shù)提高能源設(shè)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(dá)峰、2060年碳中和戰(zhàn)略的提出，建筑能耗成為了當(dāng)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(cái)務(wù)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(biāo)，并配套了資金支持。國內(nèi)發(fā)達(dá)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(biāo)準(zhǔn)》DB11/T1028-2021，率先達(dá)到了五步節(jié)能，節(jié)能水平達(dá)到80%標(biāo)準(zhǔn)，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(wù)是我們這一代門窗人始終堅(jiān)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(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ26-2018)
近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T51350-2019)
北京地方標(biāo)準(zhǔn)《超低能耗居住建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/T1665-2019)
北京地方標(biāo)準(zhǔn)《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/891-2020)
最新規(guī)范圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)（詞條“圍護(hù)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(shè)計(jì)思路與要點(diǎn)
1、降低熱量傳遞:熱傳遞的方式主要有三種：傳導(dǎo)（詞條“傳導(dǎo)”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(dǎo)：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(jìn)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(shè)計(jì)主要考慮熱傳遞中的傳導(dǎo)、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(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但是鋁合金型材導(dǎo)熱率是160 W/M.K。為了解決鋁合金導(dǎo)熱（詞條“導(dǎo)熱”由行業(yè)大百科提供）問題，在鋁合金型材之間壓合低導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(diǎn)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(shè)計(jì)、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(dǎo)致邊緣的導(dǎo)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(shè)計(jì)
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(diǎn)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(shè)計(jì)對門窗保溫有重要意義。在設(shè)計(jì)隔熱型材及門窗節(jié)點(diǎn)過程中，為了達(dá)到傳熱系數(shù)最小的狀態(tài)，應(yīng)盡可能保持門窗節(jié)點(diǎn)中窗框、窗扇的隔熱條幾何中心線相互重合，同時(shí)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(shè)計(jì)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(gè)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(shí)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(gè)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(shè)計(jì)5mm的框扇合頁通道，在使用明裝合頁時(shí)，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(shè)計(jì)思路與要點(diǎn)
隨著城市建設(shè)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(dá)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(gè)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(shí)際工程中一般采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)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(jì)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(shè)計(jì)思路與要點(diǎn)
抗結(jié)露因子(CFR)是預(yù)測門、窗阻抗表面結(jié)露能力的指標(biāo)。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(biāo)準(zhǔn)》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(jì)算時(shí)熱側(cè)表面溫度測試點(diǎn)不宜少于20個(gè)檢測點(diǎn)，計(jì)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(dāng)內(nèi)表面溫度低于露點(diǎn)溫度時(shí)，就會(huì)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(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能指標(biāo)，滿足北京地區(qū)最嚴(yán)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(dá)峰、碳中和背景下，可為現(xiàn)代建筑實(shí)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(shè)計(jì)，優(yōu)質(zhì)低導(dǎo)熱保溫材料優(yōu)化應(yīng)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(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效解決熱傳導(dǎo)（詞條“熱傳導(dǎo)”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(xué)力學(xué)構(gòu)造設(shè)計(jì)及均衡等壓原理設(shè)計(jì)，保證了產(chǎn)品安全性能及密封性能。同時(shí)通過專用生產(chǎn)設(shè)備及檢驗(yàn)設(shè)備，以科學(xué)精準(zhǔn)的工藝設(shè)計(jì)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(xiàn)：
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[7]《民用建筑節(jié)能門窗工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 DB11/T1028-2021
作者單位：北京西飛世紀(jì)門窗幕墻工程有限責(zé)任公司
