建筑節(jié)能門窗及技術(shù)研究現(xiàn)狀

門窗作為建筑結(jié)構(gòu)中不可缺少的部件，是室內(nèi)與室外聯(lián)系的重要環(huán)節(jié)。要求門窗既滿足采光照明，又達(dá)到防曬遮陽(yáng)；既滿足通風(fēng)換氣，又實(shí)現(xiàn)防水隔聲，同時(shí)還需具有一定裝飾作用，以提高室內(nèi)外視覺(jué)美感。門窗不僅是調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境舒適度的關(guān)鍵工具，而且是促進(jìn)建筑節(jié)能的重要途徑。節(jié)能門窗的提出和發(fā)展，賦予門窗新的內(nèi)涵。

門窗結(jié)構(gòu)及其開(kāi)啟方式不僅對(duì)室內(nèi)外裝飾效果和使用便捷性有重要意義，并且很大程度上影響門窗的保溫隔熱性。目前國(guó)內(nèi)使用廣泛的門窗結(jié)構(gòu)為推拉窗、平開(kāi)窗和固定窗。推拉窗無(wú)論在開(kāi)、關(guān)狀態(tài)下均不占用額外的空間，并且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、使用方便快捷，開(kāi)窗面積為窗框總面積的 1/2，但無(wú)論采用哪種材料制作推拉窗，窗扇與窗框間不可避免存有一定的間隙，室內(nèi)外冷熱空氣對(duì)流造成較大熱損失。為提高推拉窗隔熱性能，設(shè)計(jì)生產(chǎn)人員安裝和改進(jìn)了密封毛條，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，在使用過(guò)程中，密封毛條表面磨損，空氣對(duì)流逐步加大，節(jié)能效果不斷降低。

針對(duì)推拉窗密封性差的缺點(diǎn)，李海洋[1]研究了塑料推拉窗的密封問(wèn)題，分別分析了框與扇間、扇與扇間、紗扇與扇間的密封條的設(shè)計(jì)與選用。畢建光等[2]分析了無(wú)框推拉窗的應(yīng)用前景，由于無(wú)框推拉窗省去窗扇的框結(jié)構(gòu)，采用厚度較大的玻璃或雙層玻璃，通過(guò)特殊的粘貼工藝進(jìn)行密封，具有采光性、密封性好的優(yōu)點(diǎn)。

通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，可在一定程度上提高推拉窗的節(jié)能性能，但節(jié)能效果有限。為滿足更高氣密性要求，近來(lái)設(shè)計(jì)發(fā)明了平行推拉上懸窗，通過(guò)使用圖 2 所示的零件將門窗扇與門窗框連接起來(lái)，開(kāi)啟時(shí)，門窗扇整體離開(kāi)門窗框平面，通過(guò)上述特制零件在導(dǎo)軌內(nèi)滑動(dòng)，閉合時(shí)，整個(gè)門窗扇同時(shí)壓在框材上，借此提高推拉窗的氣密性，從而提升推拉窗的節(jié)能效果。

平開(kāi)窗分內(nèi)開(kāi)、外開(kāi) 2 種。窗扇與窗框之間均使用橡膠密封壓條，在窗扇關(guān)閉后緊壓橡膠密封壓條，門窗氣密性良好。固定窗通過(guò)密封處理后，很難形成空氣對(duì)流，具有很好的水密性和氣密性。因此，平開(kāi)窗與固定窗的熱量損失主要是玻璃和框扇型材本身的熱傳導(dǎo)和輻射散熱。近年來(lái)，為進(jìn)一步提升平開(kāi)窗與固定窗保溫隔熱等節(jié)能性能，不斷改進(jìn)原材料，選用熱導(dǎo)率低的門窗型材、較低輻射系數(shù)的玻璃系統(tǒng)及性能更加的五金件和密封條是新型節(jié)能門窗制作的發(fā)展方向。胡慶華等分析美式平開(kāi)窗特點(diǎn)，與歐式平開(kāi)窗開(kāi)啟方式不同，美式平開(kāi)窗一般采用搖窗器開(kāi)啟，窗扇可以停留在任意位置。并且窗扇無(wú)把手，關(guān)窗時(shí)無(wú)需將手伸出窗外，因此可以安裝固定式紗窗扇，進(jìn)一步提高門窗密封性能。孫波分析了外開(kāi)平開(kāi)窗摩擦鉸鏈的受力情況，從窗扇位移、開(kāi)啟角度、窗扇高度和寬度等方面研究摩擦鉸鏈?zhǔn)芰Γ偨Y(jié)影響鉸鏈?zhǔn)褂脡勖囊蛩?，以此提高平開(kāi)窗使用年限。除以上幾種門窗結(jié)構(gòu)外，上懸窗、平開(kāi)上懸、旋轉(zhuǎn)窗和中懸窗等也是國(guó)內(nèi)外比較常見(jiàn)的門窗結(jié)構(gòu)。隨著設(shè)計(jì)水平的進(jìn)步和使用需求的提高，多種門窗結(jié)構(gòu)及開(kāi)啟方式將不斷開(kāi)發(fā)，以滿足不同的氣候及施工條件下各種節(jié)能建筑的需求。

塑鋼門窗是以聚氯乙烯（PVC）樹(shù)脂為主要原料，加上一定比例的穩(wěn)定劑、著色劑、填充劑、紫外線吸收劑等，經(jīng)擠出成型材，同時(shí)為增強(qiáng)型材的剛性，需在型材空腔內(nèi)填加鋼襯。塑鋼門窗防火性能略差，燃燒時(shí)會(huì)有毒氣排放，在防火要求條件比較高的情況下，不適合使用。并且塑鋼門窗容易老化、變色、龜裂，影響使用壽命。針對(duì)塑鋼門窗的不足，黃國(guó)波[5]用馬來(lái)酸接枝順丁橡膠共混改性聚氯乙烯，并加入硬脂酸鋅，改性后的 PVC 復(fù)合型材斷裂強(qiáng)度比順丁橡膠/聚氯乙烯復(fù)合型材提高了 50%。此外，針對(duì) PVC 材料阻燃性能和抗紫外線性能的提升，科研人員也進(jìn)行了大量的研究。蘇虎使用水滑石/錫酸鋅改性的PVC 材料，并研究其燃燒性能，研究發(fā)現(xiàn)采用水滑石制備PVC 復(fù)合材料，可提高 PVC 材料阻燃抑性能煙近 50%。除了改進(jìn)塑料本身使用性能外，為進(jìn)一步提高塑鋼門窗保溫性能，對(duì)塑鋼門窗型材設(shè)計(jì)和選材提出更高的要求。首先，增大型材厚度、壁厚及增加腔數(shù)。2010 年德國(guó)紐倫堡國(guó)際幕墻展覽會(huì)中展出的 8 腔 3 道密封膠的塑料型材， 通過(guò)增加腔室來(lái)分隔空氣層。其次，采用發(fā)泡材料填充型材空腔。從而減少空氣對(duì)流，大幅提高門窗保溫性能。并且通過(guò)更換增強(qiáng)襯材降低型材傳熱能力。