问题：铝合金门窗幕墙节能技术应用

本期特约：泰诺风保泰

发布时间：2009-12-15

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    珍贵的能源是人类社会得以生存和发展的基础，但在经济高度发达的今天，能源危机的阴影一直笼罩着我们。同时，自从上世纪五、六十年代以来，臭氧层破坏、温室效应、酸雨等系列全球性环境问题日益突出。人们已逐步认识到保护我们赖以生存的地球环境是关系到人类生死存亡的迫切任务。因此，节约能源和保护环境已成为当前人类社会寻求可持续良性发展的主题之一。环保要求节能，节能促进环保。近三四十年来，"开放与交流，舒适与自然，环保与节能"逐渐成为新世纪国际建筑的三大原则，建筑节能成为世界性潮流，绿色建筑概念大行其道。绿色建筑使用绿色建材和绿色能源，在制造、使用过程中造成的地球环境负荷最小，有利于人类健康。它满足可持续发展的需要，做到了发展与环境的统一，现代与长远的结合。作为现代建筑的象征，玻璃幕墙在世界范围内得到了越来越广泛的应用。而包括幕墙、门窗在内的建筑外围护结构占建筑能耗的50%以上。所以，门窗、幕墙的节能和环保问题显得极为重要。 

    一、铝合金门窗幕墙的性能分类

     根据GB 8478-2003《铝合金门》、GB 8479-2003《铝合金窗》的相关内容，我们将铝合金门窗幕墙的相关性能进行了分类（如图 1）。

                   图1    铝合金门窗幕墙的性能图例

    第一类是基础性能，是能称之为“门”、“窗”或“幕墙”的一些基本要求，包括抗风压性能、水密性能、气密性能、采光性能和启闭性能等，是门窗幕墙性能的基石。

    第二类是附加性能，包括空气声隔声性能和保温性能。这类性能是建立在基础性能之上的，如果没有良好的抗风压性能、气密性能和水密性能，而来谈空气声隔声性能和保温性能都是白费。这类性能是舒适性和政策性的体现，是门窗幕墙性能的中坚。

    第三类是高端性能，是门窗幕墙的一些个性要求，包括其个性化、智能化的需求。

 
    二、铝合金门窗幕墙主要节能技术和应用
    众所周知，热传递的三种方式是：传导、对流和辐射。因此所有门窗幕墙的节能技术都是围绕怎样克服这三种热传递方式。根据GB 50178-93《建筑气候区划标准》中关于建筑保温和建筑隔热的解释：

    建筑保温：指为减少冬季通过房屋围护结构向外散失热量，并保证围护结构薄弱部位内表面温度不致过低而采取的建筑构造措施。      建筑隔热：指为减少夏季由太阳辐射和室外空气形成的热作用，通过房屋围护结构传入室内，防止围护结构内表面温度不致过高而采取的建筑构造措施。
    建筑外围护结构的节能是通过具体的保温和隔热技术实现的，其核心目标就是减少热量的传递。
    而外围护结构节能技术的主要衡量指标是：传热系数和遮阳系数。其中传热系数K值 （国外称U值）是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1K时，单位时间内通过单位面积的传热量，单位为W/（m2 ·K）。传热系数描述的是因温差而产生的热传递，作用机理是传导和对流，组成要素是玻璃、铝合金框和玻璃间隔条。

    铝型材部分的节能技术应用
    普通铝型材（非隔热型材），其热导率非常大（达160W/m·K），是热的良导体，由热传导方式通过型材的热量占总热量的50%以上（见图2）。其毫无隔断的大空腔，又让空气对流带来了大量热量，占总热量的35%左右。而辐射方面对型材而言不存在太阳的直接辐射得热，只是高温侧加热后以远红外线的方式向低温侧辐射热量，占总热量的15%左右。这样的铝型材的K值至少在6.0 以上。

                        图2 非隔热型材热传递方式图

    那么鉴于门窗、幕墙的节能和环保的需求，铝合金门窗幕墙在铝型材部分需要应用怎样的节能技术来实现节能呢？

                        图3 隔热型材热传递方式图

    基于以上问题，隔热型材中的隔热条就起到了非常重要的作用。其一，标准尼龙隔热条（PA66GF25 ）的热导率为0.3W/m·K，与铝合金的比值为 1：533，它的“断热冷桥”效应，把热传导的路径给阻断了；其二，因为隔热条的采用，在热传递的路径上形成了多个空腔，这样对流和辐射的问题也解决了。这样从热传递的三种方式上有效的阻止了热量的传递。

                        图4 欧洲门窗幕墙行业四中典型系统

     图4和表1是欧洲隔热门窗发展历史上的四种典型系统。随着门窗节能标准在欧洲的相继提出，Uf值从1977年的3.5W/m2·K提高到  1995年的2.0 W/m2·K，到了2001年为1.6W/m2·K。欧洲的今天就是我们的明天，因此多少有点借鉴的意义。

                 表1保温隔热等级和结构设计的标准

    从图4和表1中，我们可以看出，隔热型材K值的影响因素是：
    ①、隔热条的宽度；
    ②、隔热条形状的设计：C型、T型、空腔型等；
    ③、型腔设计及辅助措施：发泡材料、空腔密封条等。

 
    至于隔热型材的质量，必须满足国标 GB5237.6《铝合金建筑型材第6部分：隔热型材》的各项要求。而隔热条的质量必须满足行业标准 JG/T174-2005《建筑用硬制隔热条》的要求。 

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