建筑外墙门窗的节能设计分析探析 郭永辉

发表时间:2021/3/3   来源:《建筑模拟》2020年第13期   作者:郭永辉 石亭
[导读] 绿色、环保、低碳是未来阶段建筑行业发展的重要参照,在满足了人们使用建筑的基本需求后,提升建筑其他性能成为人们关注的方面,节能型建筑的建设是现阶段建筑行业持续关注的问题。在节能型建筑建设内容中,门窗节能属于重要的组成,对于节能型建筑整体设计有着较大影响。基于此,本文主要对建筑外墙门窗节能设计进行了探究,提出了相关改进策略。
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        摘要:绿色、环保、低碳是未来阶段建筑行业发展的重要参照,在满足了人们使用建筑的基本需求后,提升建筑其他性能成为人们关注的方面,节能型建筑的建设是现阶段建筑行业持续关注的问题。在节能型建筑建设内容中,门窗节能属于重要的组成,对于节能型建筑整体设计有着较大影响。基于此,本文主要对建筑外墙门窗节能设计进行了探究,提出了相关改进策略。
        关键词:建筑行业;外墙门窗;节能设计
       
        建筑行业正由传统的高能耗逐渐向着低能耗过渡,我国传统建筑具有能耗大的特点,不但浪费资源,还污染环境。在倡导科学发展、可持续发展的今天,建筑能耗问题不断被国家、社会重视,节能型建筑设计成为建筑设计师共同的追求。在建筑能耗中,门窗能耗较为严重,建筑能耗中有40%能耗来源于门窗能耗,门窗的材质、结构、尺寸等直接关系到建筑总体能耗,如何通过科学的设计手段将门窗能耗降低是当前热门的话题。
        一、建筑外墙门窗设计影响条件
        (一)门窗气密性
        通常而言,门窗气密性是衡量建筑门窗阻隔空气能力的参照。气密性是否良好对建筑内部能量损耗产生了直接影响。例如,如果建筑内外温度差较大,则会形成空气流动,空气流动会产生温度的变化,如果建筑门窗的气密性较差,空气流动的效果较好,也就是人们所说的通风良好,但是此时建筑温度的变化必将带来能量的损耗。如果建筑门窗气密性较高,空气流动对建筑温度变化产生的影响就小,建筑内部温度稳定性越高,建筑能耗越低。所以,建筑门窗气密性是影响到门窗节能的重要因素。
        (二)窗墙比系数
        建筑物外墙与外窗之间的面积比值对建筑节能也有着较大影响。正常情况下,墙体传热性能要远远低于门窗传热性能,如果将窗墙比系数降低,那么建筑能耗就会降低。所以,要求设计师对建筑门窗设计时科学地对窗墙比进行控制。此外,窗墙比会受到门窗朝向影响,门窗朝向是建筑内部捕获太阳能的影响条件,建筑内部能够获取最大太阳能量的朝向设计需要根据建筑所处位置进行调整,设计师对建筑门窗朝向进行设计时,需要对建筑所处位置的日照时间、建筑高度、风向风级等进行综合考虑,在计算出最佳参数后,设置门窗朝向以及窗墙比。
        二、建筑门窗节能设计方案
        (一)门窗材料选择
        建筑门窗材料的选择对于门窗节能设计有着重要影响,所以设计师在选取建筑门窗材料时应该综合考虑框材、玻璃性能,实现门窗节能效果最佳的目的。在门窗框材料选择上,首要考虑框材传热阻,尽量选择传热阻系数高的框材,在冬天时建筑室内能力流失将会更慢,夏季建筑室外热量更难进入,从而实现建筑能耗降低的目的。例如,塑钢、断桥铝等,而对于框材结构设计,最好采用双腔结构设计。

除此之外,如果对建筑门窗的密封性有着更高的要求,可以选择将隔热性能良好的材料填充到框材内,或者采用真空方式设计门窗框材,这些方法对于实现门窗节能设计有着较大帮助。
        除了门窗框材料节能设计外,还需要对门窗玻璃进行设计。门前我国建筑行业主要将夹层玻璃作为节能玻璃设计使用。与热反射玻璃、吸热玻璃、普通玻璃等相比,夹层玻璃具备较低的导热系数,所以夹层玻璃的阻热性能要高于其他种类玻璃。此外,在一些建筑的门窗玻璃设计中会将惰性气体填充到夹层玻璃中,例如氩气。填充惰性气体后的夹层玻璃阻热效果更高。有些建筑门窗玻璃还采用在覆盖节能薄膜的方式提升门窗玻璃隔热性热,实现节能目标。常用的玻璃镀膜方式为金属氧化物镀膜,在玻璃上镀上一层金属氧化膜使得玻璃辐射反射效果增强,从而达到节能降耗的目的。
        (二)门窗密封性能设计
        由于建筑门窗气密性会直接影响到建筑热能损耗,所以在进行门窗气设计时需要合理调整门窗气密性。在进行门窗气密性设计时要求设计师能够提前做好计算,对门窗材质、规格、尺寸等综合考虑,增加门窗气密性。此外,门窗开启缝隙搭接量预留长度应该增加,缝隙宽度需要降低,这样可以将空气渗透效果降低,在冬季室时,建筑内部热能流失将会减缓,在夏季时,也能将室外热空气隔绝。如果建筑内部采用空调控制温度,降低开启缝隙宽度可以将室内温度流失速度减缓。在进行门窗设计时,还可以采用增强密封效果的方式实现节能目的。例如,降低门窗框、玻璃间的缝隙可以增强门窗密封效果,采用双级密封形式较为常见,有些建筑企业会采用三级密封形式。多数设计者比较倾向于通过密封条实现门窗气密性增加的目的。
        (三)建筑门窗遮阳设计
        在门窗节能设计中,遮阳设计也很关键。在一些地区的夏季,气温非常高,紫外线较强,阳光射入室内导致建筑内部温度不断提升,提升建筑门窗遮阳效果可以将紫外线阻挡与室外,防止温度过高给人们生活、工作带来较多不利影响。而在建筑门窗遮阳设计中,飘窗设计可以实现这一目的。在现代建筑节能设计中,飘窗应用相对较为广泛,由于飘窗高度较低,人们能够获得更广阔的视野,采光隔热性能也较高。例如,将飘窗设计应用于卧室,即可以提升建筑室内采光度,还可以通过飘窗挡板将高强度的紫外线阻挡在外。
        其次,门窗设计还可以通过活动式遮阳设计实现节能目标。活动式遮阳在门窗节能设计中有着良好的效果,百叶窗帘、遮阳窗帘、遮阳篷布等有着广泛应用,这种设计可以按照地区太阳光照射情况对室内遮阳进行动态调节,对于室内采光、通风等有着较大作用。此外,利用建筑构件实现门窗遮阳目的的方式也很常见,该遮阳方式不仅能够给建筑带来美观馆,同时还额可以实现高质量的遮阳效果,提升门窗的节能效果。
        结束语:总而言之,在节能型建筑设计中,门窗节能设计将会直接影响到建筑总体的节能效果。设计师在进行建筑门窗节能设计时,应该根据建筑所处的地理位置、气候特征、光照特点等综合考虑,从门窗材质上、结构设计上、朝向选择上进行不断的优化,从而将建筑门窗节能性能发挥到最大。
        参考文献:
        [1]郭新平.浅析门窗在建筑节能中的控制要点[J].建筑工程,2020(15):15-16.
        [2]吕杨.建筑节能设计中节能门窗设计浅析[D].建筑规划与设计,2021(01):47-48.
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