珍貴的能源是人類社會(huì)得以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，但在經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的今天，能源危機(jī)的陰影一直籠罩著我們。近三四十年來，"開放與交流，舒適與自然，環(huán)保與節(jié)能"逐漸成為新世紀(jì)國際建筑的三大原則，建筑節(jié)能成為世界性潮流，綠色建筑概念大行其道。作為現(xiàn)代建筑的象征，玻璃幕墻在世界范圍內(nèi)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，而包括幕墻、門窗在內(nèi)的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)占建筑能耗的50%以上。所以，門窗、幕墻的節(jié)能和環(huán)保問題顯得極為重要。

　　一、鋁合金門窗幕墻的性能分類

　　根據(jù)GB/T 8478-2008《鋁合金門窗》等相關(guān)內(nèi)容，我們將鋁合金門窗幕墻的相關(guān)性能進(jìn)行了分類(如圖1)。

　　第一類是基礎(chǔ)性能，是能稱之為“門”、“窗”或“幕墻”的一些基本要求，包括抗風(fēng)壓性能、水密性能、氣密性能、采光性能和啟閉性能等，是門窗幕墻性能的基石。

　　1、抗風(fēng)壓性能

　　分級(jí)指標(biāo)值P3按表1規(guī)定。

　　表1 抗風(fēng)壓性能分級(jí) 單位為千帕

　　2、水密性能

　　分級(jí)指標(biāo)值ΔP按表2的規(guī)定

　　表2 水密性能分級(jí) 單位為帕

　　3、氣密性能

　　氣密指標(biāo)值q1，q2按表3的規(guī)定

　　表3 氣密性能分級(jí)

　　4、采光性能

　　分級(jí)指示值Tr按表4規(guī)定。

　　表4 采光性能分級(jí)

　　5、啟閉力

　　啟閉力應(yīng)不大于50N。

　　6、反復(fù)啟閉性能

　　門的反復(fù)啟閉次數(shù)應(yīng)不小于10萬次，窗的反復(fù)啟閉次數(shù)應(yīng)不小于1萬次。

　　7、空氣聲隔聲性能

　　分級(jí)指標(biāo)值Rw按表5規(guī)定。

　　表5 空氣聲隔聲性能分級(jí) 單位為分貝

　　8、保溫性能

　　分級(jí)指標(biāo)值K按表6規(guī)定。

　　表6 保溫性能分級(jí) 單位：瓦每平方米開

　　在滿足了以上性能以后，我們才能將其稱之為“一扇門”、“一樘窗”或“一樘幕墻”。而在各氣候區(qū)域必須滿足其不同的最低要求值。基本性能是實(shí)現(xiàn)其它更高一級(jí)性能的前提保證。如果沒有以上這些基本性能，那接下來的其它性能也就無從談起。

　　第二類是附加性能，包括空氣聲隔聲性能和保溫性能。這類性能是建立在基礎(chǔ)性能之上的，如果沒有良好的抗風(fēng)壓性能、氣密性能和水密性能，而來談空氣聲隔聲性能和保溫性能都是白費(fèi)。這類性能是舒適性和政策性的體現(xiàn)，是門窗幕墻性能的中堅(jiān)。

　　第三類是高端性能，是門窗幕墻的一些個(gè)性要求，包括其個(gè)性化、智能化的需求。

　　二、鋁合金門窗幕墻主要節(jié)能技術(shù)和應(yīng)用

　　眾所周知，熱傳遞的三種方式是：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。因此所有門窗幕墻的節(jié)能技術(shù)都是圍繞怎樣克服這三種熱傳遞方式。

　　根據(jù)GB 50178-93《建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于建筑保溫和建筑隔熱的解釋：

　　建筑保溫：指為減少冬季通過房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)向外散失熱量，并保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)薄弱部位內(nèi)表面溫度不致過低而采取的建筑構(gòu)造措施。

　　建筑隔熱：指為減少夏季由太陽輻射和室外空氣形成的熱作用，通過房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)，防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不致過高而采取的建筑構(gòu)造措施。

　　建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能是通過具體的保溫和隔熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，其核心目標(biāo)就是減少熱量的傳遞。

　　而外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)的主要衡量指標(biāo)是：傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)。其中傳熱系數(shù)K值(國外稱U值)是指在穩(wěn)定傳熱條件下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫差為1K時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的傳熱量，單位為W/(m2·K)。遮陽系數(shù)Sc是指實(shí)際通過窗玻璃的太陽輻射得熱，與透過3mm厚透明玻璃的太陽輻射得熱之比值。傳熱系數(shù)描述的是因溫差而產(chǎn)生的熱傳遞，作用機(jī)理是傳導(dǎo)和對(duì)流，組成要素是玻璃、框和玻璃間隔條。遮陽系數(shù)描述的是太陽輻射產(chǎn)生的熱傳遞，作用機(jī)理是輻射，組成要素只與玻璃有關(guān)。

　　根據(jù)EN ISO 10077《窗、門和百葉窗的熱工性能》和JGJ/T151《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》中整窗U值的計(jì)算公式：

　　從公式中我們可以看出，整窗的U值與三個(gè)因素有關(guān)：玻璃、型材和玻璃周邊。

　　下面我們就從這三個(gè)方面闡述節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。

　　1、玻璃部分

　　從表7我們可以看到，6mm單片白玻其K值為5.98(在這里我們必須清楚玻璃的K值是指玻璃中心部位的傳熱系數(shù)，不包括玻璃周邊部分)，遮陽系數(shù)為0.98。因此其基本上是熱的良導(dǎo)體和太陽輻射好的透過體。鑒于此，玻璃部分的節(jié)能技術(shù)需要解決的問題是：傳熱系數(shù)K值和遮陽系數(shù)Sc。

　　降低傳熱系數(shù)K值的技術(shù)措施：

　　1)普通中空玻璃：中空玻璃的兩塊玻璃之間充有一層熱導(dǎo)率比玻璃小得多的氣體(在溫度為20℃時(shí)，空氣的熱導(dǎo)率為0.026W/m·K，而普通透明玻璃板的熱導(dǎo)率為0.76W/m·K，其比值為l：29)，因此普通中空玻璃的熱導(dǎo)率比單片玻璃小很多。普通中空玻璃的傳熱系數(shù)K=3.00 W/m2·K左右(6+9A+6)，比單片玻璃可以降低K值50%左右;

　　2)中空玻璃填充惰性氣體(如氬氣)：惰性氣體的熱導(dǎo)率比空氣低;

　　3)LOW-E中空玻璃：顯著降低普通中空玻璃的K值;

　　4)真空玻璃、氣凝膠玻璃等。

　　降低遮陽系數(shù)Sc的技術(shù)措施：

　　1)采用熱反射或LOW-E等玻璃處理技術(shù)：高溫物體向低溫玻璃輻射的熱量與物體的輻射發(fā)射率有關(guān)，玻璃的輻射發(fā)射率較大為0.82，如果在玻璃上鍍一層熱反射或低輻射膜，便可使其輻射的熱量減少，起到保溫隔熱作用。采用熱反射或LOW-E等玻璃處理技術(shù)可以降低玻璃的遮陽系數(shù)Sc到0.45左右。

　　2)輔助遮陽技術(shù)：外遮陽、內(nèi)遮陽等。

　　下面是幾種不同形式玻璃的數(shù)據(jù)對(duì)比

　　表7 不同形式玻璃的數(shù)據(jù)對(duì)比

　　影響中空玻璃的技術(shù)性能的因素：

　　(1)氣體間隔層的厚度(4~27mm)：主要是通過對(duì)厚度的控制，使中空玻璃內(nèi)部形成紊態(tài)氣流的傳熱，盡量控制氣體的冷熱氣體相互干擾或者說使其上升與下降的氣流互相干擾來控制產(chǎn)生對(duì)流傳熱。氣體間層的厚度增加到一定程度時(shí)，因上升氣流與下降氣流幾乎不再相互干擾，其熱阻就不再隨氣體間層厚度的增加而增加。實(shí)驗(yàn)證明，合理的中空玻璃的間隔厚度為12mm既能降低傳導(dǎo)傳熱又能降低對(duì)流傳熱。

　　(2)空氣層間的氣體種類和濕度：在中空玻璃的內(nèi)部充入的惰性氣體，可以降低中空玻璃的隔熱、隔音性能。如充入氬氣提高中空玻璃的隔熱、隔音性能。

　　(3)中空玻璃的邊部密封情況：如果中空玻璃的邊部密封不好，則水氣通過密封膠層進(jìn)入中空玻璃內(nèi)部的比例應(yīng)以增大，中空玻璃壽命就會(huì)減少。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，各種新型建筑玻璃層出不窮，其節(jié)能環(huán)保技術(shù)含量也越來越高。比如：光譜選擇透過性玻璃、透過率可調(diào)玻璃、自清潔玻璃等。

　　2、鋁型材部分

　　鋁合金的熱導(dǎo)率非常大(達(dá)160 W/m·K)，是熱的良導(dǎo)體，因此由熱傳導(dǎo)方式通過鋁合金型材的熱量占總熱量的50%以上(見圖2)。在鋁合金型材中毫無隔斷的大空腔，又讓空氣對(duì)流帶來了大量熱量，占總熱量的35%左右。而輻射方面對(duì)鋁合金型材而言不存在太陽的直接輻射得熱，只是高溫側(cè)加熱后以遠(yuǎn)紅外線的方式向低溫側(cè)輻射熱量，占總熱量的15%左右。這樣的鋁型材的K值至少在6.0以上。

　　基于以上三個(gè)方面的問題，隔熱型材中的隔熱條就起到了非常重要的作用。其一，標(biāo)準(zhǔn)尼龍隔熱條(材質(zhì)為PA66GF25)的熱導(dǎo)率為0.3 W/m·K，與鋁合金的比值為1：533，它的“斷熱”效應(yīng)，把熱傳導(dǎo)的路徑給阻斷了;其二，因?yàn)楦魺釛l的采用，在熱傳遞的路徑上形成了多個(gè)空腔，這樣對(duì)流和輻射的問題也解決了。這樣從熱傳遞的三種方式上有效的阻止了熱量的傳遞。

　　Uf≤3.5W/m2·K Uf≤2.8W/m2·K

　　RMG 2.2 RMG 2.1

　　Uf≤2.0W/m2·K Uf≤1.6W/m2·K

　　RMG 1 NO RMG

　　圖4 歐洲門窗幕墻行業(yè)四中典型系統(tǒng)

　　圖4和表8是歐洲隔熱門窗發(fā)展歷史上的四種典型系統(tǒng)。隨著門窗節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)在歐洲的相繼提出， Uf值從1977年的 3.5 W/m2·K提高到 1995年的2.0 W/m2·K，到了2001年 為1.6 W/m2·K。歐洲的今天就是我們的明天，因此多少有點(diǎn)借鑒的意義。

　　從圖4和表8中，我們可以看出，隔熱型材K值的影響因素是：

　　1)隔熱條的寬度;

　　2)隔熱條形狀的設(shè)計(jì)：C型、T型、空腔型等;

　　3)型腔設(shè)計(jì)及輔助措施：發(fā)泡材料、空腔密封條等。

　　表8 保溫隔熱等級(jí)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)

　　至于隔熱型材的質(zhì)量，必須滿足國標(biāo)GB 5237.6《鋁合金建筑型材 第6部分：隔熱型材》的各項(xiàng)要求。而隔熱條的質(zhì)量必須滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23615.1-2009《鋁合金建筑型材用輔助材料 第1部分：聚酰胺隔熱條》的要求。

　　隔熱條于節(jié)能門窗幕墻的定性認(rèn)識(shí)：

　　1、隔熱條兩端分別與隔熱鋁材的里外兩腔型材滾壓復(fù)合，是唯一的傳力構(gòu)件，因此隔熱條不僅是一個(gè)普通的功能件，還是一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)件。隔熱條的強(qiáng)度和環(huán)境適應(yīng)性決定了節(jié)能鋁門窗的使用壽命;

　　2、如果隔熱條失效、變形或發(fā)生斷裂等質(zhì)量問題，將直接導(dǎo)致隔熱鋁材的變形或斷裂，從而也就導(dǎo)致隔熱鋁窗的質(zhì)量問題如：滲水、透風(fēng)、磕碰等，甚至直接導(dǎo)致窗體分離，墜窗等惡性事故;

　　3、一旦隔熱條產(chǎn)生上述質(zhì)量問題而導(dǎo)致整窗的使用性能“基本五性”(抗風(fēng)壓性、氣密性、水密性、保溫隔熱性、隔聲性)的破壞或喪失的話，唯一的補(bǔ)救措施就是拆除整窗換新窗，而不象門窗的其它組成部分如玻璃，五金件、密封條那樣可以更換，因?yàn)楦魺釛l的質(zhì)量問題導(dǎo)致了隔熱型材的性能失效(主要是強(qiáng)度及精度)，而型材是門窗的結(jié)構(gòu)框架部份，所以整窗使用性能也就無法保證，隔熱條又是與鋁材機(jī)械壓合成一體的，所以這種不可替換的性質(zhì)更加體現(xiàn)隔熱條的重要性;

　　4、隔熱條的投資占不到整窗的5%，卻直接影響著整窗的質(zhì)量。

　　因此隔熱條的選擇對(duì)隔熱型材乃至節(jié)能門窗而言都是至關(guān)重要的。

　　隔熱條的選擇，首先要考慮的是材質(zhì)，歐洲20年的經(jīng)驗(yàn)已明確隔熱條的材質(zhì)為聚酰胺尼龍(PA66)加25%的玻璃纖維(GF)。其次是隔熱條的尺寸穩(wěn)定性，除了具備自身的尺寸精度(同一支條的不同部位以及不同支條之間的差異)外還必須要求隔熱條在不同的氣候及自然環(huán)境狀況下，其尺寸精度不允許存在較大的變化，特別是吸水后的尺寸穩(wěn)定性是非常關(guān)鍵的。最后就是隔熱條的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖5，左邊的隔熱條斷面反映的隔熱條內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，玻璃纖維縱橫交錯(cuò);中間的反映隔熱條內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松多孔，只有少量玻璃纖維縱向排列，且存在大量氣泡;右邊的隔熱條斷面圖反映隔熱條內(nèi)部無玻璃纖維。

　　隔熱條的投資占不到整窗成本的5 %，從這里我們還能節(jié)省什么?為此付出的代價(jià)又是什么?不言自明。90年代的塑鋼窗(PVC)值得我們警示和借鑒!

　　另外考慮到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的合理性，應(yīng)該使型材K值盡量接近玻璃K值。不應(yīng)顧此失彼。

　　3、玻璃周邊部分

　　在完成前兩步(玻璃、型材)措施之后，中空玻璃周邊(玻璃間隔條)的傳熱問題就凸顯出來了。

　　在中空玻璃周邊，由于密封系統(tǒng)與玻璃板緊密接觸，所以此處是多層平壁之間的傳導(dǎo)傳熱。間隔條材質(zhì)的熱導(dǎo)率對(duì)玻璃周邊的熱阻影響極大，在前面我們提到了鋁合金的熱導(dǎo)率是160W/m·K，鋁間隔條的高熱導(dǎo)率必然使得熱量通過傳導(dǎo)和中空玻璃兩側(cè)空氣的對(duì)流而造成熱量在此處流失。最直接的反映就是中空玻璃周邊內(nèi)外兩側(cè)溫度趨于一致，當(dāng)溫度降到空氣的結(jié)露溫度時(shí)，就出現(xiàn)中空玻璃周邊的結(jié)露結(jié)霜(如圖7)、發(fā)霉等現(xiàn)象。這樣既影響美觀，又損害密封材料，最終導(dǎo)致中空玻璃失效。

　　獨(dú)立的傳熱問題，需要獨(dú)立的技術(shù)手段來解決。為改善中空玻璃四周部分熱阻過小、容易結(jié)露結(jié)霜現(xiàn)象，研究方向集中在間隔條材質(zhì)熱工性能上。結(jié)果表明，采用熱導(dǎo)率較低的材料替代傳統(tǒng)的鋁質(zhì)間隔條，能使內(nèi)層玻璃周邊溫度比過去高，避免內(nèi)層玻璃邊緣處的結(jié)露結(jié)霜現(xiàn)象。而且還能降低整窗U值計(jì)算公式(1)中的Ψ值，從而降低整窗的U值。于是就出現(xiàn)了暖邊技術(shù)這一術(shù)語。

　　在歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN 10077中暖邊的定義是：

　　公式: ∑ (d x λ) = d1 x λ1 + d2 x λ2 + ……. + dn x λn ( ≤0.007 W/K) (2)

　　式中：dn表示n處材料的厚度;

　　λn表示n處材料的熱導(dǎo)率。

　　下面我們以泰諾風(fēng)公司的TGI暖邊間隔條為例，介紹暖邊的性能和應(yīng)用。TGI暖邊間隔條是由高質(zhì)量的聚丙烯和0.1mm不銹鋼薄層復(fù)合而成，大家知道聚丙烯是一種高強(qiáng)度低導(dǎo)熱率的材料，它的導(dǎo)熱率為0.22 W/ m·K，遠(yuǎn)低于鋁合金導(dǎo)熱率160W/ m·K，而不銹鋼的導(dǎo)熱率為20 W/ m·K，使用0.1mm不銹鋼薄層的目的在于在保證整個(gè)間隔條的導(dǎo)熱率很低的前提下，保證間隔條與玻璃邊緣的緊密結(jié)合，形成一個(gè)良好的水密性和氣密性屏障并同時(shí)加強(qiáng)間隔條整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，保證了中空玻璃的效果。

　　根據(jù)公式(2)我們可以得到TGI暖邊間隔條的∑ (d x λ)等于0.0020W/K，屬于暖邊范疇;而普通鋁間隔條的∑ (d x λ)等于0.1120W/K，非暖邊。

　　表10和表11是我們對(duì)不同間隔條、不同材質(zhì)窗框進(jìn)行的熱工計(jì)算的數(shù)據(jù)表。從表中我們可以明顯看見：使用TGI暖邊間隔條后能有效提高中空玻璃內(nèi)表面的溫度，降低產(chǎn)生結(jié)露的可能;對(duì)整窗U值的貢獻(xiàn)在5%~10%，就是在木窗上，在窗框Uf=1.40W/m2·K，玻璃Uf=1.10W/m2·K的情況下，也能較鋁間隔條降低U值達(dá)5%左右。

　　另外TGI暖邊間隔條具有積極正面的檢測(cè)結(jié)果，優(yōu)良的抗溫變能力，抗紫外線能力，無霧化和抗壓能力。超薄的金屬薄膜保證了卓越的氣密性，并保證了與丁基膠、密封膠的緊密粘接。具有可信賴的品質(zhì)和長(zhǎng)久的使用壽命。

　　三、什么是完整意義的節(jié)能系統(tǒng)?

　　完整的節(jié)能系統(tǒng)是：玻璃，邊框，玻璃間隔條這三個(gè)環(huán)節(jié)都做了相應(yīng)的技術(shù)處理。

　　泰諾風(fēng)一貫以顧客為導(dǎo)向，關(guān)注客戶的需求，重視客戶的利益，為客戶提供全方位的服務(wù)。我們不僅僅是高質(zhì)量產(chǎn)品的提供商，還是門窗幕墻行業(yè)節(jié)能技術(shù)研發(fā)的合作伙伴，希望能與致力于門窗幕墻節(jié)能事業(yè)的朋友們攜手共進(jìn)，在中國日見廣闊的節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域中盡到自己的責(zé)任!做出自己的貢獻(xiàn)!