王成忠

齊齊哈爾齊翔集團(tuán)翔宇建筑工程公司

提高PVC塑料門窗保溫性能的一些措施

王成忠

齊齊哈爾齊翔集團(tuán)翔宇建筑工程公司

建筑門窗是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能最薄弱的部位。本文通過(guò)建筑外窗的能耗方式及影響因素、門窗保溫的必要性等的論述，指出了提高PVC塑料門窗保溫性能的一些措施。

PVC塑料門窗 保溫 能耗 節(jié)能

1 前言

目前，我國(guó)現(xiàn)有建筑中仍有一部分達(dá)不到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，新增建筑中節(jié)能不達(dá)標(biāo)的仍超過(guò)八成，單位建筑面積能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的2-3倍，給社會(huì)造成了沉重的能源負(fù)擔(dān)和嚴(yán)重的環(huán)境污染。其中，建筑門窗是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能最薄弱的部位，它的長(zhǎng)期使用能耗約占整個(gè)建筑物的50%。顯然，提高門窗保溫性能是降低建筑物長(zhǎng)期使用能耗的重要途徑。

2 建筑外窗的能耗方式及影響因素

要真正做好外窗節(jié)能，必須先清楚其能耗的方式和其影響因素，這樣才能從根本上減少窗戶耗能。按照能量的傳遞途徑不同，外窗的能耗方式主要分為三種：傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流。

2.1 對(duì)流

對(duì)流傳熱是具有熱能的氣體或液體在移動(dòng)時(shí)所進(jìn)行的熱交換現(xiàn)象。對(duì)于建筑外窗，主要由窗扇、窗框間縫隙的氣體滲漏以及中空玻璃中間氣體層的流動(dòng)引起熱量交換，因此，除采用合適窗體材料外，采取相應(yīng)措施以增加窗戶氣密性顯得尤為重要。

2.2 輻射

輻射是熱量以波的形式由一個(gè)物體轉(zhuǎn)到另一物體的現(xiàn)象。太陽(yáng)輻射由可見(jiàn)光、紅外線等光波組成，而普通玻璃是可見(jiàn)光和紅外線的良好透明體，透過(guò)玻璃的太陽(yáng)輻射在夏季非?？捎^，遠(yuǎn)比因溫差產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)大。因此對(duì)夏熱冬冷地區(qū)，采取一定結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)措施將太陽(yáng)輻射隔離于窗外是首要任務(wù)。

2.3 傳導(dǎo)

傳導(dǎo)是物體內(nèi)部的熱由高溫側(cè)向低溫側(cè)轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，傳熱量的多少與物體的傳熱系數(shù)及物體體積（面積）有關(guān)。建筑外窗的熱能傳導(dǎo)主要通過(guò)窗框和玻璃進(jìn)行，如若采用中空玻璃，則可通過(guò)玻璃間隔層材料進(jìn)行。要減少外窗的熱傳導(dǎo)量，一是要求這些窗體材料均有較小的傳熱系數(shù)，二是窗戶開(kāi)口面積盡可能小。但隨著人們對(duì)室內(nèi)采光和居住環(huán)境要求的提高，控制窗墻比，縮小外窗面積已經(jīng)不能滿足人們的需求。因此，從材料上想辦法，才是減少熱傳導(dǎo)量的根本出路。

表：各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)

3 門窗保溫的必要性

窗戶的傳熱系數(shù)是屋頂或外墻的4-5倍，即在同樣的氣候條件下，窗戶的傳熱損失是屋頂或外墻的4-5倍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)于我國(guó)北方典型的建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)，冬季熱損耗中，窗的散熱損失占40%-50%。在夏季，從窗戶進(jìn)入的輻射熱占空調(diào)負(fù)荷20%-30%，而在南方則更大。窗戶成為建筑物外圍結(jié)構(gòu)中隔熱、保溫最薄弱的環(huán)節(jié)。

所謂節(jié)能型建筑門窗是指達(dá)到現(xiàn)行節(jié)能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的門窗。從專業(yè)角度上解釋，凡是門窗的保溫隔熱性能（傳熱系數(shù)）和空氣滲透性能（氣密性）兩項(xiàng)物理性能指標(biāo)達(dá)到（或高于）所在地區(qū)實(shí)施細(xì)則技術(shù)要求的建筑門窗統(tǒng)稱為節(jié)能門窗。

節(jié)能門窗既讓居住者享受更舒適、更方便、更健康的生活條件，又有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境、節(jié)約能源，而且在美化房屋外觀的基礎(chǔ)上，大大降低了房屋的能耗和噪聲侵?jǐn)_。用相對(duì)較少的能量讓人感受冬暖夏涼的舒適愜意。

為實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能50%～65%的工作目標(biāo)，新型節(jié)能建筑門窗行業(yè)必須實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、質(zhì)量升級(jí)、綜合配套、走產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展道路。可以預(yù)見(jiàn)，今后在門窗的性質(zhì)和功能上將主要向密閉、保溫、隔熱的節(jié)能型發(fā)展。

4 提高PVC塑料門窗保溫性能的一些措施

門窗熱損失致有三個(gè)途徑：（1）門窗框扇與玻璃熱傳導(dǎo)；（2）門窗框扇之間、扇與玻璃之間、框與墻體之間的空氣滲透熱交換；（3）窗玻璃的熱輻射。不論什么材料制成的窗，如能對(duì)上述三種熱交換進(jìn)行最有效的阻斷，則可稱為好的節(jié)能窗。

4.1 設(shè)計(jì)合理的窗框比

窗框比是窗框表面與窗面積之比。它與窗立面設(shè)計(jì)、窗框表面面積和窗面積有關(guān)。一般為25%-35%，有的超過(guò)40%。窗框的感熱面和放熱面是隨窗框比變化而改變。對(duì)于框斷面尺寸較大的金屬型材，感熱面和放熱面的增加對(duì)窗保溫性能會(huì)帶來(lái)不利影響。在滿足其它使用功能前提下，窗立面不宜分割太碎，不宜采用大斷面的金屬型材作小面積窗戶。

4.2 增加一道密封，提高門窗的氣密性

在傳統(tǒng)兩密封結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加了一道密封，形成三密封結(jié)構(gòu)的高檔型材，將水密腔與氣密腔完全隔離，提高了門窗的密封性能，大大降低了門窗縫隙滲透熱量，使其保溫性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于兩道密封。

4.3 框型材材性

4.3.1 型材材性是影響門窗保溫性能的重要因素之一。框是門窗的支撐體系，由金屬型材、非金屬型材和復(fù)合型材等加工而成。金屬與非金屬的熱工特性差別很大，與型材傳熱能力密切相關(guān)的材料導(dǎo)熱系數(shù)見(jiàn)表。導(dǎo)熱系數(shù)愈大傳熱能力越強(qiáng)，保溫性能越差。

4.3.2 為了減少金屬框的傳熱，可用非金屬材料作斷熱橋?qū)饘傩筒淖鲾酂崽幚恚蛘邔坏慕饘俸头墙饘傩筒膹?fù)合構(gòu)成復(fù)合型材。斷熱橋應(yīng)有足夠長(zhǎng)度（指金屬斷開(kāi)的距離），才能保證斷熱橋有足夠大的熱阻R。

4.3.3 對(duì)于復(fù)合型材，非金屬型材應(yīng)有足夠厚度，才能保證其有足夠大的熱阻R，否則金屬斷熱型材和復(fù)合型材傳熱能力降低效果不明顯。

4.4 合理進(jìn)行斷面設(shè)計(jì)

從保溫角度來(lái)看，型材斷面最好為多腔型材，腔壁垂直于熱流方向分布。型材截面由原來(lái)流行的三腔室增加到四腔室、五腔室結(jié)構(gòu)。由于腔壁垂直于熱流河方向分布，型材內(nèi)的多道腔對(duì)通過(guò)的熱流起到多重阻隔作用，腔內(nèi)傳熱相應(yīng)被削弱。特別是輻射傳熱強(qiáng)度隨腔室數(shù)量增加而成倍減少。因此，腔體越多的型材傳熱系數(shù)K值越小，其保溫隔熱性能越好。

4.5 提高玻璃的保溫性能

雖然玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.8-1.0w/(m.k)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于金屬，但由于窗玻璃厚度一般為3-6mm，自身熱阻R非常小，幾乎可以忽略不計(jì)。而玻璃面積占窗戶總面積的65%—75%，

其傳熱量十分可觀。因此，提高窗玻璃保溫性能是改善窗戶保溫性能的重要途徑之一。

4.5.1 普通平板玻璃透光性很好，這也是它成為窗用材料的必要條件。但普通平板玻璃在太陽(yáng)光譜的可見(jiàn)光的近紅外線部分的透過(guò)率都很高，并且普通浮法玻璃的輻射系數(shù)很大（約為0.84），所以窗玻璃的熱傳遞中輻射傳熱占很大比例。

4.5.2 當(dāng)窗玻璃采用反射率高、發(fā)射率小的中空玻璃時(shí)，表面輻射熱阻增大，能削弱炎熱夏天太陽(yáng)和室內(nèi)輻射換熱作用，因而中空玻璃成為目前廣為采用的節(jié)能玻璃。空氣中的水分子等活性分子的存在，是影響中空玻璃能量的傳

導(dǎo)傳遞和對(duì)流傳遞性能的主要因素，因而提高中空玻璃的密封性能，是提高中空玻璃隔熱性能的重要因素。

4.5.3 中空玻璃降低了熱傳導(dǎo)系數(shù)、真空玻璃進(jìn)一步降低熱傳導(dǎo)系數(shù)和杜絕對(duì)流傳熱，但這都沒(méi)有解決透過(guò)玻璃進(jìn)行的熱輻射所引起的熱損失問(wèn)題。中空玻璃和真空玻璃使用低輻（Low-E）玻璃或陽(yáng)光反射玻璃后，減少熱輻射和熱透射才能進(jìn)一步降低建筑外窗玻璃的熱損失。用低輻射玻璃制成的中空玻璃或真空玻璃，把熱傳導(dǎo)和熱輻射作用都降低下來(lái)，可以使窗玻璃的傳熱系數(shù)下降到2.5W/(m2·K)甚至0.5WW/(m2·K)以下，具有很好的蓄、保溫作用，節(jié)能效果非常顯著。而且由于熱輻射減少，明顯地提高了居室的舒適性，是嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)建筑物最好的節(jié)能窗戶玻璃。

4.5.4 當(dāng)外墻傳熱系數(shù)值降低到1.1 W/(m2·K)以下時(shí)，再降低傳熱系數(shù)值對(duì)降低建筑能耗的效果已不明顯，即通過(guò)外墻保溫實(shí)現(xiàn)降低建筑能耗的潛力已經(jīng)很小。因此，今后建筑節(jié)能的關(guān)鍵是建筑玻璃，大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用傳熱系數(shù)低的新型節(jié)能窗玻璃，將是今后建筑節(jié)能的主要途徑。

5 結(jié)論

PVC塑料門窗節(jié)能應(yīng)著眼于減少熱傳導(dǎo)、太陽(yáng)輻射和滲漏對(duì)流，從設(shè)計(jì)、選材、生產(chǎn)和使用及施工幾方面同時(shí)展開(kāi)。（1）設(shè)計(jì)上，應(yīng)合理選擇建筑朝向、外窗方位和窗型、設(shè)置統(tǒng)一的外遮陽(yáng)結(jié)構(gòu)。（2）選材時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際工程情況優(yōu)先采用性價(jià)比高的節(jié)能型玻璃、框材及密封材料，減少熱量傳遞。（3）在生產(chǎn)和使用上，應(yīng)合理選擇窗戶類型，避免窗型的多移化、異型化。（4）施工上，應(yīng)提高水平，嚴(yán)格把關(guān)，保證窗戶的保溫性能。同時(shí)，住戶應(yīng)養(yǎng)成正確的節(jié)能觀念和習(xí)慣，使建筑節(jié)能達(dá)到事半功倍的效果。

Some measures of improving thermal-insulation performances of PVC plastic windows & doors

Wang Chengzhong
Xiangyu Construction Engineering Co.,Ltd.,a member of Qiqiha’er Qixiang Group

The windows and doors of a building are the weakest parts for thermal insulation in external building construction.This article discusses the power-consumption mode of external windows and the factors affecting power consumption,as well as necessity of thermal insulation,and on this basis points out some measures of improving thermal-insulation performances of PVC plastic windows & doors.

PVC plastic windows & doors；Thermal insulation；Power consumption；Energy-saving