解读新版节能设计标准以及节能门窗主流配置

周阳

摘 要：建筑外窗是建筑节能中最为薄弱的环节，因此提升建筑外窗的保温性能是保证建筑节能取得实质性效果的重要手段。本文分析了当前天津市新版节能设计标准以及目前节能门窗主流配置，深入探讨提升整窗保温性能所采取的措施，重点从透明面板入手，分析不同型号玻璃配置对于整窗保温性能的影响，进而得出满足当前地方标准中关于整窗保温性能的基本配置。

关键词：建筑节能；保温性能；中空玻璃；隔热型材

1 引言

新版天津市居住建筑节能设计标准的正式实施标志着我市居住类建筑全面进入四步节能时代，新版标准是在上一版设计标准的基础上再节约30%能耗作为第四步节能的目标。仔细阅读新标准不难发现，相比老版标准几乎所有围护结构部位传热系数限值均有下降，特别是在建筑节能中占有至关重要地位的外窗，其传热系数从上一版2.7W/（m2·K）降低到新版本1.8W/（m2·K），下降幅度超过30%，比上一版本对外窗传热系数限值的要求严格许多，这也意味着现有门窗配置已不可能再满足新标准对传热系数限值的要求。与此同时综合考虑建筑物能耗及采光，新标准明确规定了外窗遮阳系数不应小于0.55，也就是说对于外窗所用玻璃也提出了新要求。

针对上述新变化，下面我们将讨论如何改进现有门窗配置，减小传热系数，使其满足四步节能的相应要求。

2 外窗传热系数的计算

外窗传热系数可按照国家标准GB/T8484-2008进行试验求得，还可以按照公式理论计算。根据经验，理论计算往往更为准确。

建筑门窗由型材、玻璃、密封材料、五金件组成，属于符合型材料，每一个组分对门窗整体传热系数都会产生影响。依据新版设计标准附录C.0.2公式可计算出整窗的传热系数，该公式表明窗传热系数与窗框及玻璃面积、窗框及玻璃传热系数、玻璃区域边缘长度、窗框與玻璃的线传热系数有直接关系。

举例来说，一樘当前主流配置的断桥铝合金平开窗配置为：窗框采用穿条式隔热型材，隔热条宽度为18.6mm（窗框型材传热系数为3.0W/（m2·K）），装配有中空玻璃厚度6+12A+6，在玻璃第二面镀有垂直辐射率0.1的低辐射Low-E膜（中空玻璃传热系数为1.8W/（m2·K）），窗尺寸为1450×1450-55（窗面积为2.10m2），窗框面积比为24%（窗框面积为0.504m2，玻璃面积为1.6m2），玻璃区域边缘长度为7.67m，窗框和窗玻璃之间的线传热系数为0.08W/（m·K），由此可以计算出该樘门窗的传热系数为K=（0.504×3.0+1.6×1.8+7.67×0.08）/2.10=2.4W/（m2·K）。

通过上面的计算过程可以看出，现有配置的铝合金窗传热系数和新地标所要求的限值相差甚远，即使将型材更换成传热系数仅为1.8W/（m2·K）的四腔塑料型材，其余配置均保持不变，重新计算传热系数为K=（0.504×1.8+1.6×1.8+7.67×0.06）/2.10=2.02W/（m2·K），依然无法满足1.8W/（m2·K）的限值要求。这是因为门窗型材面积所占整窗面积（窗框面积比）仅有20%—30%，改变型材传热系数对于整窗传热系数的加权计算影响较小，只有改善占据整窗面积70%—80%的玻璃部分的传热系数，窗传热系数才能够显著降低。

3 中空玻璃配置的改善

3.1 三玻两腔中空玻璃

在第二、第三步节能时期，中空玻璃的使用对减小门窗传热系数起到非常重要的作用，因为在同时期使用的平板玻璃传热系数高达5.3W/（m2·K），而厚度为6+12A+6的中空玻璃传热系数为2.7W/（m2·K），与平板玻璃相比下降约50%，节能效果显著。依此类推如果在中空玻璃外侧再加装一层玻璃和间隔条，形成三层玻璃两腔气体层的玻璃装配形式，经过试验6+12A+6+12A+6的玻璃构件传热系数为1.8W/（m2·K），与第二节所述的垂直辐射率为0.1的双层镀膜中空玻璃相同，也就是说普通三玻两腔中空玻璃和镀有Low-E膜的双玻中空玻璃保温效果相同。

若在三玻中空玻璃室外片镀Low-E膜形成6Low-E+12A+6+12A+6的结构，经试验得出其传热系数为1.3W/（m2·K）。此处再回到第二节中四腔塑料型材外窗传热系数的计算，将玻璃配置换成该三玻镀膜玻璃，计算得整窗传热系数K=（0.504×1.8+1.6×1.3+7.67×0.06）/2.10=1.64W/（m2·K）<1.8W/（m2·K），符合新地标的限值要求。

值得注意的是，如果将三玻两腔中空玻璃装配至铝合金门窗上，必须对其型材进行改造，因为普通的55系列型材只能嵌入双玻中空玻璃，必须使用64或65系列型材（同时加宽隔热条）装配三玻中空玻璃并加装垫块。

3.2 真空玻璃

顾名思义，真空玻璃是将两片平板玻璃四周密封，再将其间隙抽成真空，考虑到室内外侧气压平衡，真空层一般仅为0.1—0.2mm。由于真空玻璃中间没有介质，因此它在保温隔热以及隔音方面与保温瓶原理相同，效果十分显著。一块配置为6Low-E+0.2V+6的真空镀膜玻璃传热系数仅为0.7W/（m2·K），比起6+12A+6的普通中空玻璃下降了2.0W/（m2·K）。此处仍然采用第二节中的铝合金平开窗举例，用6Low-E+0.2V+6代替原有玻璃配置计算整窗传热系数K=（0.504×3.0+1.6×0.7+7.67×0.08）/2.10=1.55W/（m2·K），比上一小节讨论的三玻塑料窗保温性能还要好。

真空玻璃最大的优点就是保温性能好且质量轻便，缺点就是价格昂贵成本高，在经济条件允许的情况下可以和中空玻璃配合使用。

4 其他辅助性措施

第三节讨论了为降低门窗传热系数采取的改进玻璃配置的措施，数据表明效果显著，除此之外还有一些细节也可以降低整窗传热系数，使之符合新地标的限值要求。

4.1 提高门窗气密性能

加装3道密封胶条，使门窗开启部位更加严密，这也是为了满足新版设计标准条款4.2.4关于建筑外窗气密性等级不应低于7级的要求。气密等级高代表门窗空气渗透量少，可以在一定程度上提升保温性能。

4.2 暖边间隔条技术

暖边技术是指中空玻璃的间隔条采用低导热系数的材料替代铝式间隔条构造，提高玻璃边缘温度，进而改善整窗的保温性能，试验证明采用暖边间隔条玻璃配置的铝合金外窗传热系数可以降低0.1W/（m2·K）左右。

4.3 中空玻璃腔体充入惰性气体

试验证明充入氩气的中空玻璃比起普通中空玻璃传热系数下降约0.2W/（m2·K），折算到整窗传热系数减少0.1—0.15W/（m2·K）。比如一块三玻两腔充氩气中空玻璃6Low-E+12Ar+6+12Ar+6传热系数为1.1W/（m2·K），用它来代替第三节的三玻镀膜玻璃计算得K=（0.504×1.8+1.6×1.1+7.67×0.06）/2.10=1.49W/（m2·K），比1.64减少了0.15W/（m2·K）。

5 结束语

本文讨论了为满足我市新版设计标准规定的四步节能窗传热系数限值的要求，外窗必须装配有以下配置，结论如下：

①三玻两腔镀膜玻璃代替双玻中空玻璃，成为塑钢以及铝合金门窗玻璃的必备配置；②真空玻璃选择性装配，根据需要与三玻玻璃配合使用；③铝合金型材（包括隔热条）必须进行加宽处理才可以镶嵌三玻玻璃；④铝合金门窗玻璃间隔条可采用暖边技术；⑤中空玻璃腔体内充入惰性气体，进一步提升整窗保温性能。