建筑门窗的保温性能优化设计探微分析

高亮

摘    要：建筑门窗是我国建筑施工中的重要组成，近年来建筑行业对建筑门窗的保温性高度重视，需要做好相关设计工作。本文从做好建筑门窗保温设计的意义入手，讨论建筑门窗保温性能的使用现状，最后分析如何做好建筑门窗保温性能的设计工作，希望可以为人们提供更加舒适的居住环境。

关键词：建筑门窗;保温性能;设计;分析

1  前言

在我国建筑事业不断发展的背景下，工业建筑质量也在显著提升，从门窗结构方面目前开始利用了诸多的材料与工艺，使其保温性能得到显著提升，不过在设计以及施工中还存在一些因素，导致建筑门窗的保温性能不足，以下对相关内容进行分析。

2  做好建筑门窗保温设计的意义

当前我国社会经济处于飞速发展的阶段，每年建成的建筑面积高达20亿平方米，不过在这些建筑当中，有9成以上建筑为高能耗建筑，如果不对建筑的节能设计加以关注，可能会导致能源危机的出现。从当前我国的建筑工程来看，门窗屋面墙体地面存在能耗大的情况，所以在房屋建设当中，需要重点关注门窗是否达到节能要求。从门窗的作用来看，其开放和关闭会影响建筑内外换气、通风以及室内的采光、保温，建筑门窗作为建筑外围结构最薄弱的地方，同时也是导致建筑室内保温性不佳的薄弱部分，存在门窗设计的缺陷，会导致大量的热量散失，进而造成能源的浪费。因此，在建筑行业积极响应国家节能减排理念的大背景下，必须对门窗的保温功能加以重视。

3  建筑门窗保温性能的使用现状

如今，建筑领域对节能减排理念高度重视，并且把门窗的保温性作为考察的重要内容，据相关统计显示，目前民用住宅和工业建筑供暖期间，由于门窗导致的能源消耗占的比例很大。究其原因，在于建筑门窗的保温性和气密性设计存在一些问题，并且安装不够规范，尤其是单层钢窗存在气密性和保温性不足的问题，严重影响了人们的生活舒适度。在建筑行业不断进步的背景下，如今的门窗材料已经更新，其中铝合金门窗、断桥铝门窗、塑钢门窗的出现，不仅具有安装便捷的特点，同时气密性和保温性也更好，加之当前门装安装普遍采用复合双玻窗，进一步提升了保温效果，不过这些建筑材料在成本上存在一些差异，需要施工单位根据实际情况进行安装[1]。

4  建筑门窗保温性能的优化内容

建筑门窗是外围结构的组成部分，主要起到通风、采光、隔热、隔音、保温等功能，以此为用户提供舒适的居住环境，在设计建筑门窗的过程中，需要对其保温性能加以重视，具体体现在以下几个方面：首先要考虑到节能环保的作用，建筑门窗的重要价值首先体现在可以避免建筑室内热量的损失。根据建筑节能规划的相关要求，门窗需要建立在建筑功能需求的基础上有效起到保温的作用，这就要求设计人员践行绿色环保的设计理念，避免建筑存在能量消耗较大的问题。其次，要减少热量损失。在建筑供暖期间，门窗传热热损失以及空气渗透热水时，会占到能源消耗的50%，主要是由于门窗的气密性和保温性不佳，并且部分建筑为单层钢窗，进一步导致室内的能量散失较快，无法满足人们的舒适性要求和建筑的节能需要。最后，要减少施工成本。相较于金属窗，非金属窗的保温性更好，再如复合双玻璃窗的保温性也要好于金属双玻，在科学选择门窗材料的过程中，也需要考虑到施工成本问题，这样才能达到良好的节能效果和经济效益。

5  如何做好建筑门窗保温性能的设计工作

5.1  对门窗框架结构进行优化设计

框架是门窗的重要组成部分，主要的作用在于支撑，所以必须对其科学设计。常见的门窗材料包括金属、非金属以及复合型材，金属型材和非金属型材存在热导系数差异的主要原因在于材料的热传能力，相关研究证实热导系数越大，那么材料传热能力越强，所以从保温的角度讲，门窗框的型材断面要尽量设计为多腔型材[2]。让腔壁形成垂直关系，也可以起到优化设计的作用，主要是对热流的方向进行控制，随着阻断热流作用的增强，会导致导热能力降低。因此，可以把金属型材料进行断热处理，或者把非金属材料做成复合型材，并且要增加非金属型材的厚度，可以有效提升热阻能力。对于门窗框的材料选择，主要以铝合金断热桥窗框材料、玻璃钢型材为主，通过对这些低导热系数材料的利用，可以减少金属门框的传导热量损失。

5.2  对门窗玻璃进行优化设计

相较于金属材料玻璃的热传导系数更低，所以利用玻璃提升门窗的保温性能，有着更大的操作空间，相较于双玻和三玻，单玻的保温性较差，所以在设计门窗的过程中，从玻璃的角度要改进，这样可以形成密闭的空气层，让热阻水平得到提升。单层玻璃热阻值较小，在内外部温差较大的情况下会导致热量传导，在夏季开启空调后，建筑内的温度可以降低，但门窗单层玻璃传热性会导致大量的低湿空气被损耗，再如冬季门窗会出现结冰现象，单层玻璃在传热过程中通过对流换热的方法将热量传递到玻璃表面，并且热量由内表面的高温部分向低温部分传递之后，以辐射的形式导致热量散失到室外，所以双层玻璃和多层玻璃更加满足建筑室内的保温需要。从物理学的角度分析，双层玻璃的热过程更为复杂，具体说来热量传递到内层玻璃内表面后会经过外表面空气间层，以及外层玻璃的内外表面，最后传递到建筑的外部，以此有效的降低热量散失。

5.3  对门窗框比例进行优化设计

门窗框的比例也就是门窗框表面与门窗面积的比值，影响因素包括门窗立面的表面积、门窗面积，对门窗框比例改变会导致感热面发生变化，如果金属型材门窗，框断面尺寸过大会影响门窗保温性能，所以需要再满足门窗功能的前提下，对门窗立面的分割加以控制，大断面的金属型材与面积较小的门窗不宜搭配。通过增加玻璃层数可以增加每层玻璃间空气厚度，通过对镀膜玻璃的有效利用，可以提升玻璃的热阻。

5.4  设计好门窗的开启形式

框架在门窗中发挥支撑的作用，窗框架也影响着其开启形式，进而对保温性产生影响，我国建筑门窗开启形式包括推拉窗、平开窗和固定窗三种，目前推拉窗的形式较为普遍，但是推拉窗在利用的过程中热能对流损失更大，平开窗主要包括内平开窗和外平开窗，具有开放性好的特点，与此同时也体现出热传導方面的优势，整体上来看固定窗的节能性最好。

5.5  设计好门窗的气密性

对于节能性建筑来说，门窗的空气渗透能力和框扇的密封性有直接关系，也就是与框扇之间的缝隙以及密封材料性能有关，对气密性的影响主要体现在温差和缝隙，设计的过程中要考虑到窗扇和门上的四周受力均匀，具有良好的密封性。此外，还需要从材料选择加工工艺，节点设计和安装细节等方面加以重视。

6  结束语

综上所述，人们生活质量不断提升的背景下，人们对居住的舒适性，功能性和节能性也提出了更高的要求，尤其对能源节约的问题更加重视。建筑门窗的设计对建筑保温性产生和能源消耗影响，同时也会对人们的居住舒适度造成直接影响，由于门窗中的渗透热损失在住宅采暖中占了很大比例，所以需要对门窗框的保温性加以控制，目前来说进行门窗的优化设计主要是做好结构设计以及比例设计，这样可以有效减少从边框流失热量的问题，保证建筑的局部和整体具有合理性，最终减少建筑门窗施工成本。

参考文献：

[1] 方海珊，朱斌.建筑节能改造中内保温构造技术设计与技术要点分析[J].门窗，2018（7）：33.

[2] 杨海维，王卫锋.建筑外墙及外门窗施工中的保温节能方式研究[J].建材与装饰，2019（22）.