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高性能铝合金门窗节能设计问题研究

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：吴晓文

[导读] 摘要：现在时代发展十分迅速，我国建筑行业也在不断地进行更新，现在就主要针对建筑行业环保意识进行改革。

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        摘要：现在时代发展十分迅速，我国建筑行业也在不断地进行更新，现在就主要针对建筑行业环保意识进行改革。门窗设计作为建筑工程发展重要影响因素之一，也需要重视起绿色节能技术应用。建筑领域完善过程中，建筑门窗设计与绿色节能技术结合也十分重要，建筑施工时需要工作人员养成良好的绿色环保意识，实现工作与绿色环保技术相结合，充分做好建筑工程中环保准备工作。本文主要对高性能铝合金门窗设计与绿色节能技术进行了分析，研究关于绿色节能技术在建筑门窗设计中的应用，为更好地实现绿色节能建筑工程做准备。
        关键词：高性能铝合金门窗；设计；绿色节能技术；研究
        1.前言
        随着我国社会经济的不断发展，人们的生活水平日渐提高，对各方面的发展都提出了新的要求，其不仅开始重视生活上的享受，对于精神上的享受也越加的重视。因此铝合金门窗的设计不仅要具有实用性，还要具有美观性和科学性。基于我国“绿色环保，节能实用，经济美观”的理念逐渐的被重视起来。节能降耗基本上也成为我国各行各业所关注的一个问题，在门窗建筑节能方面，发展的方向倾向于对门窗的改造和节能设计。我国的门窗节能技术与起步相对比较晚，在设计和应用方面存在一些问题。但是随着对其不断的研究和探索，我国的门窗生产技术及体系也越来越完善。但是不同区域对于门窗节能技术的应用也存在着很大的差异，节能方式也有所不同，因此，在应用时要以不同区域的特点为依据，并且加强对高性能铝合金门窗节能技术的研究。
        2.门窗质量节能现状分析
        门窗结构不仅仅是建筑物外观中必不可少的部分，同时由于其肩负多种特殊工程，在建设工程的设计和施工过程中，门窗结构都是需要充分重视的环节。也正是因为门窗结构的功能在建设项目的施工中占据着重要的地位，建设门窗结构的建设材料在选择上也需要更加严谨。如今建材市场中能够使用的门窗节能保温建设材料主要分为四种类型：
        第一种类型是隔热断桥铝，作为金属材质，铝合金有着相对更强的导热能力和导热速度。这样一来，面对室内外温差过大的情况，金属类型的原材料很难维持室内的温度，与普通铝合金不同的是，这种断桥铝在铝合金的基础上做了特殊的处理，将铝合金从中间断开，增加隔热材料。经过相应的工艺处理过后，铝合金的导热系数大幅度降低，使室内的温度能够更好的维持在合理的范围之内。
        第二种类型是塑钢型材，也叫PVC型材，相比于其他的金属类建设材料，PVC材料在弹性、保温能力和抗老化能力等方面都具有更强的优势，这也是塑钢型材被应用于建筑门窗施工的主要原因。
        第三种类型是不锈钢型材，这一种类材料在抗腐蚀能力上有着其他类型材料无法比拟的优势，极强的防腐蚀性也使不锈钢门窗拥有了其他类型门窗无法企及的使用年限，同时由于其还有很好的保温性，所以不锈钢材料的门窗在近些年的工业建筑设计中也大受欢迎。
        第四种类型就是中空玻璃，在十九世纪，美国人发明了这一类型的门窗建材，区别于普通的双层玻璃，中空玻璃使用干燥的惰性气体填充了玻璃间的空隙，并对周边进行了严实的密封。惰性气体的填充使得门窗的隔音降噪能力大幅度提升，同時还大幅度的降低了中空玻璃的传热速度。
        总之，这四种类型的门窗建材各有各的优势和特点，所以在工程项目实际开展之前，工程项目的负责人员要根据建设项目的要求和施工实际状况结合建设材料的性能科学的对原材料的类型进行选择。在采购阶段还要重视对原材料质量的管理工作，在之后的施工过程中也必须严谨的检验不同建设材料的质量和尺寸是否符合建设需求，确保质量问题无误之外才能开始建筑门窗的施工。

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        3.提高高性能铝合金窗节能指标的几个设计要点
        3.1 高性能隔热铝合金窗的材料优化设计
        建筑外窗产品是由窗型材、窗的面板玻璃、开启五金件、密封胶条、密封胶等组成；在这几个组成部分中窗的玻璃、窗型材及窗玻璃与型材交接面处理是影响产品性能，也是设计人员改善窗节能指标的出发点和落脚地。
        3.2 高性能铝合金窗的隔热型材料的节能设计
        当前高性能隔热铝合金门窗的型材大多采用尼龙（PA66+25%gf）隔热条的穿条复合的工艺，其中隔条是降低型材传热系数的关键材料，隔热条越宽室内外型材传热的途径就越长，传热系数随之降低，所以可采用加长隔热条的方式降低外窗的传热系数，但是也不能无限制的加长隔热条，因为隔热条是通过穿条压齿机与两侧的铝型材机械挤压变形扣合的，过长的隔热条会降低组合型材的整体刚度，再加上中空玻璃的荷载较大会产生安全隐患，所以一般隔热条的宽度控制在18.6～46mm之间；并且长度为46mm的隔热条还要增加边肋或腔体以提高隔热条的整体刚度，这样即增加了隔热铝合金型材的强度，也降低了传热系数。现在被动式门窗要求K值达到0.8，大部分被动式门窗隔热条长度也增加到了64mm。随着性能的要求不断提升，铝合金型材的节能设计的要求也随之严格。
        3.3 高性能铝合金窗的面板——玻璃节能指标改善设计
        玻璃是外窗的重要组成部分，面积占整窗的70%～80%，玻璃配置的选择可调因素比较多，是改善外窗节能指标应该重点关注的。节能窗的玻璃大都采用中空玻璃甚至三玻两腔的中空玻璃，不同玻璃组合是通过玻璃密封胶粘合在一起的，密封胶内侧采用玻璃中空隔条预先定位，常用的间隔条规格有6、9、12、15、19、25mm，材质为铝合金材料，从热传递的方式上分析可知加大间隔条的宽度以延长热传导途径可以降低玻璃边部内外层的传热系数，如将6mm宽的隔条加到12mm宽，传热系数也会随之降低。另外铝间隔条的传热系数较高，可以采用隔热条外覆高分子复合膜的暖边间隔条，这种隔条的热阻值较铝隔条大得多，从而降低玻璃边缘单位面积的传热效率。中空玻璃的内外片之间的腔体占整片玻璃面积的95%以上，占整窗的75%以上，该部分的热工性能极大的影响整窗的传热系数。普通的中空玻璃合片后腔体中是空气，可以通过中空玻璃充气机将惰性气体（如氩气）填充到玻璃腔中置换原有的空气，因为惰性气体的传热系数较空气小得多，这样通过气体层传导的热量就会减少。同时玻璃使用Low-e镀膜处理，隔断红外线，降低太阳的热系数SHGC，传热系数也会大幅降低。以及在中空玻璃中增加内置遮阳等方式。
        3.4 隔热型材与玻璃面板安装间隙的节能设计
        上述外窗龙骨及面板玻璃是组成窗的两大要素，对外窗的节能指标影响较大。而处于型材龙骨与玻璃面板之间的安装余隙部分在整窗的面积中所占比例不大，但也是外窗节能系统的重要环节。外窗中仅考虑面板和龙骨采用节能指标高的材料，如果这一环节处理不合理或没有处理，就如同冰天雪地里一个两层穿棉衣棉裤但脚穿凉鞋的人仍然会寒彻心骨。因为该处余隙不做处理其间的空气会通过温差对流、导致热传递进行，空气腔两侧的型材也是面对面肆无忌惮地进行辐射传热散热。所以可以采取填充低传热系数的发泡橡胶海绵或选择包覆式三元乙丙胶条对内外型材封闭成的腔体进行有效阻隔，切断热的传播途径以提高整窗的节能性能。
        4.总结
        在当前经济发展之下，建筑行业也意识到了对生态环境产生一定影响，所以在建筑工程进行发展中也结合绿色节能技术进行应用，在保证生态环境建设不受影响时实现建筑行业的综合性发展。文中高性能铝合金门窗设计在与绿色节能技术结合过程中，实现对建筑通风采光性、遮阳系统以及保温系统等方面进行优化，同時还针对如何完善门窗玻璃设计进行了分析，更好实现绿色、节能性建筑，保证建筑工程进一步达到现代经济发展要求。适应市场需求是首要，市场需求的同时也在影响建筑工程的整体质量及价值，所以在进行建筑设计时要针对建筑门窗设计及绿色节能技术进行专业及合理性融合，其次再结合建筑自身特点进行设计施工，达到节能环保的要求，充分发挥建筑的价值。
        参考文献：
        [1]李公平.绿色节能技术在建筑门窗幕墙设计中的应用分析[J].科技创新与应用，2015
        [2]赖佑贤，彭瑜，肖孟富.海绵城市建设中黑臭水体整治的技术探讨[J].水资源开发与管理，2017