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談建筑節(jié)能門(mén)窗的功能化趨勢(shì)

來(lái)源:北京金易格幕墻裝飾工程有限公司　作者:班廣生　日期:2007-4-16 　頁(yè)面功能【字體：大中小】【打印】【投稿】【評(píng)論】

　　我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時(shí)期，建筑市場(chǎng)也處于令人目不暇接的多元化變革時(shí)期。作為建筑必不可少的最普遍的構(gòu)件之一，建筑門(mén)窗應(yīng)及時(shí)的適應(yīng)并能夠滿(mǎn)足建筑市場(chǎng)的發(fā)展需要。自2000年施行《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》以來(lái)，各種類(lèi)型的節(jié)能窗得到迅速推廣和普及，得到了社會(huì)的廣泛認(rèn)同。

　　從目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品來(lái)看

　　3、聲環(huán)境質(zhì)量

    建筑物外界噪聲主要包括交通噪聲、施工噪聲、工業(yè)噪聲、社會(huì)噪聲等，其中交通噪聲所占比列最大，近70%。

　　GB標(biāo)準(zhǔn)中的檢測(cè)單值用計(jì)權(quán)隔聲量，是將已測(cè)得的構(gòu)件空氣聲隔聲量頻率特性曲線與規(guī)定的相應(yīng)參考曲線進(jìn)行比較而得出的單值評(píng)價(jià)量，用Rw表示。外窗的隔聲性能則是指經(jīng)空氣傳到窗戶(hù)外表面的噪聲經(jīng)窗的反射、吸收和其它能量轉(zhuǎn)化后的減少量，稱(chēng)有效隔聲量。《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》中指出：國(guó)際上按一般開(kāi)窗條件時(shí)所做的統(tǒng)一規(guī)定：室外環(huán)境噪聲（建筑物窗外1m處的噪聲級(jí)）只能高于室內(nèi)容許噪聲標(biāo)準(zhǔn)10 dB dB。國(guó)內(nèi)所做的實(shí)際測(cè)量開(kāi)窗時(shí)噪聲衰減結(jié)果（測(cè)量條件為窗面積1㎡，室內(nèi)吸聲量15㎡）表明室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)值低于所在區(qū)域10 dB。由此表明，當(dāng)室外噪聲在開(kāi)窗條件下進(jìn)入室內(nèi)，已經(jīng)有10 dB的絕對(duì)噪聲量被建筑物本身吸收了。

　　建筑外窗防噪主要是防止外部環(huán)境噪聲對(duì)建筑物內(nèi)人的影響。

　　聲波在外窗中的傳播有兩種途徑：

　　（1）經(jīng)由空氣直接傳播，即通過(guò)窗戶(hù)的縫隙和開(kāi)啟的窗口中傳播。窗戶(hù)的縫隙包括：開(kāi)啟扇與橫豎梃和邊框、玻璃和框之間、窗框與副框或結(jié)構(gòu)洞口之間的縫隙。

　　（2）透過(guò)玻璃和窗框的傳播。經(jīng)由空氣傳播的聲音遇到玻璃和窗框時(shí)，在聲波的作用下，玻璃和框受到激發(fā)而產(chǎn)生震動(dòng)，使聲音透過(guò)而傳到室內(nèi)。

　　占窗戶(hù)面積80%左右的玻璃構(gòu)造是采取隔聲措施的主要對(duì)象。玻璃隔聲遵循質(zhì)量定律，即玻璃的單位質(zhì)量越大，隔聲效果越好。一般質(zhì)量或頻率每增加一倍，隔聲量增加6dB。另外當(dāng)玻璃由于入射聲波引起的自身振動(dòng)波與后續(xù)入射聲波相偶合時(shí)，隔聲量會(huì)大幅度下降，稱(chēng)為偶合效應(yīng)。在選擇單片玻璃時(shí)要考慮質(zhì)量定律和偶合效應(yīng)對(duì)單片玻璃隔聲性的影響。

　　合理配置的中空玻璃和雙層窗有良好的隔熱性能，同時(shí)也有較大的隔聲量。中空玻璃和雙層窗中間的空氣間層的“彈性變形”起到減振作用，空氣間層所產(chǎn)生的隔聲量與空氣間層的厚度有關(guān)，一般情況空氣間層厚度＞8cm時(shí)，隔聲量值趨于穩(wěn)定，這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)雙層窗時(shí)尤為重要。控制雙層窗之間窗樘距離＞8cm、同時(shí)內(nèi)外層之間窗樘表面做吸聲處理，如多孔和微孔材料。雙層窗的內(nèi)外層開(kāi)啟扇盡量錯(cuò)開(kāi)，即使開(kāi)啟時(shí)也能使聲波衰減。

　　中空玻璃和雙層窗組成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)其固有頻率與入射聲波頻率相同時(shí)，發(fā)生共振，隔聲量顯著下降。對(duì)人有影響的頻率主要在100～2500Hz之間，因此為保證對(duì)100Hz以上的聲波有足夠的隔聲量，中空玻璃或雙層窗的固有頻率應(yīng)小于100/場(chǎng)2Hz。兩層玻璃不平行，可降低固有頻率，減少共振。

　　中空玻璃和雙層窗的玻璃層數(shù)至少2層以上，每層玻璃不應(yīng)等厚，相同厚度的玻璃本身的偶合作用，在臨界頻率時(shí)將產(chǎn)生隔聲低谷。一般產(chǎn)生10dB左右的隔聲損失。

    隔熱型材，無(wú)論是穿條式、注膠式或PU材料發(fā)泡式，都比非隔熱型材和單一材質(zhì)的框扇材料有明顯的隔聲性。其斷面結(jié)構(gòu)形式符合上述質(zhì)量定律、偶合效應(yīng)和共振作用的原理。

    要提高縫隙處隔聲量，就必須保證各縫隙的密封質(zhì)量，首先采用溫度變形少、彈性和防老化性能好的密封條材料，如目前市場(chǎng)上有的三元乙丙和硅橡膠條密封材料；其次減少窗扇處的縫隙長(zhǎng)度，由于窗扇處的縫隙和密封結(jié)構(gòu)不同于其它固定部分縫隙的結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生氣密性漏聲，所以窗扇面積不易過(guò)大，在滿(mǎn)足通風(fēng)換氣和消防的的條件下，過(guò)大面積的窗扇并不利于保溫隔熱和隔聲；另外應(yīng)增加各種縫隙處的密封道數(shù)，如2～3道密封結(jié)構(gòu)。

　　對(duì)窗戶(hù)本身的隔聲設(shè)計(jì)是一項(xiàng)細(xì)致周密的工作，這項(xiàng)工作的意義在于如果前期忽略了窗戶(hù)的隔聲設(shè)計(jì)，建筑在使用后再在其它方面采用隔聲手段或其它噪聲衰減措施來(lái)補(bǔ)救，代價(jià)往往是昂貴的。

　　4、光環(huán)境質(zhì)量

　　室內(nèi)照明采用天然光線能形成比人工照明更健康的工作和生活環(huán)境，有資料表明：75%的辦公室及工廠人員認(rèn)為天然采光比人工光源的照明質(zhì)量高；90%以上的人員愿意在有窗戶(hù)和與自然有交流的室內(nèi)工作和生活；可使工作效率提高15%。

　　另一方面能夠節(jié)省電力消耗和其它相關(guān)能耗。近幾年由于人工光源向節(jié)能型發(fā)展，照明能耗占建筑總能耗的20%～40%，科學(xué)合理的采用天然采光可節(jié)省照明能耗的50%～80%；而且，由燈產(chǎn)生的廢熱所引起的冷負(fù)荷增加占總能耗的3%～5%；夏季熱輻射光線無(wú)遮蔽的直接進(jìn)入室內(nèi)而增加的制冷能耗占制冷能耗的50%以上。

　　天然采光通過(guò)窗口將日光引入建筑內(nèi)部，并經(jīng)過(guò)窗口和建筑構(gòu)造的各種方式形成光線在建筑物內(nèi)部的分配，從而達(dá)到光線強(qiáng)度、光線分布以及視覺(jué)的舒適程度。光是輻射線的一種，其中光輻射和熱輻射的波長(zhǎng)不同，所以從節(jié)能的角度改善窗戶(hù)的采光性的思路在于：保證充分的光輻射，根據(jù)需要調(diào)控?zé)彷椛淞浚_(dá)到室內(nèi)適度的照明度和照明度均勻分布狀態(tài)的舒適性目標(biāo)。

　　建筑外窗的設(shè)置滿(mǎn)足充分利用天然光資源的需要，根據(jù)不同光氣候區(qū)的要求確定室內(nèi)采光系數(shù)及窗地面積比”，“合理選用建筑外窗玻璃”，“利用遮光板或反射板對(duì)入射太陽(yáng)光進(jìn)行調(diào)節(jié)”。

　（1）引入適度天然光線，延長(zhǎng)天然采光照明時(shí)間，降低人工照明能耗：

　　窗戶(hù)按照采光所處的位置分為側(cè)窗和天窗，民用建筑主要依靠側(cè)窗采光。由于窗戶(hù)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，落地窗、陽(yáng)臺(tái)門(mén)聯(lián)窗、飄窗、幕墻窗等窗戶(hù)面積有越來(lái)越大的趨勢(shì)，許多窗面積已經(jīng)大于規(guī)范所規(guī)定的窗地比和窗墻比的要求。

　　由于采光窗口面積增加，光線的絕對(duì)獲取量不成為主要問(wèn)題。使光線在室內(nèi)進(jìn)深增加和光線均勻分布有以下措施：

　　在進(jìn)深方向?yàn)殚L(zhǎng)度方向的房間盡量采用豎向長(zhǎng)方形側(cè)窗和高側(cè)窗，在最廣泛采用的各種方型側(cè)窗中同比，豎向長(zhǎng)方形側(cè)窗和高位側(cè)窗在房間的采光進(jìn)深和采光均勻性均優(yōu)于其它方型窗型。由于熱循環(huán)對(duì)流垂直方向強(qiáng)化特性和風(fēng)力的垂直分布特性，豎向長(zhǎng)方形側(cè)窗更利于熱循環(huán)和自然通風(fēng)。高側(cè)窗則利于自然通風(fēng)和使光線向進(jìn)深方向延伸（如圖4—1、圖4—2）。這兩種窗型符合目前為了提高居住建筑的經(jīng)濟(jì)性而加大房屋進(jìn)深的趨勢(shì)。

在窗口上部的反光板設(shè)計(jì)可延深室內(nèi)深度照明和避免光線直射。在窗戶(hù)的高于視線的部分設(shè)計(jì)橫向光線反射裝置，細(xì)致優(yōu)化的設(shè)計(jì)可以為從地板到窗頂距離的4倍的房間深處保持均勻的照度；檔板、百葉和其它反射裝置有程度不同的同樣作用。通過(guò)反光獲得的照明光線反射到頂部，使光線延伸到房間深處，而且避免了光線在窗口集中產(chǎn)生的強(qiáng)光和不需要的眩光，雖然減少了總的光通量，但進(jìn)入室內(nèi)的光線更加柔和，照度更均。

　（2）科學(xué)合理選擇玻璃：

　　玻璃的出現(xiàn)已有2060多年的歷史了，最早用在建筑上的例子是歐洲的教堂，早期的玻璃由于雜質(zhì)的存在并不透明，反而被宗教利用拼成賦予宗教內(nèi)容的彩窗。玻璃是窗戶(hù)中難以替代的最重要的材料，雖然玻璃技術(shù)的發(fā)展提供了許多選擇，但是將采光為主的玻璃放到多種功能要求的窗戶(hù)中，問(wèn)題并不簡(jiǎn)單。玻璃對(duì)節(jié)能的貢獻(xiàn)不容忽視，玻璃的節(jié)能歸根到底離不開(kāi)玻璃本身所具有的反射、透射、散射以及聚光特性。利用特殊的光線反射、散射、折射和聚光系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)光線的均勻分布、避免陽(yáng)光眩光、防止熱輻射將起重大作用。

　　提供晝間照明的可見(jiàn)光被容許進(jìn)入窗戶(hù)，而其它波長(zhǎng)的光如紅外線（0.8～3μm）和紫外線（<0.38μm）被反射，因此在減少多余熱量和有害紫外線的同時(shí)仍保留了自然光的益處。如夾層玻璃和吸熱玻璃對(duì)紫外線有良好的阻擋功能，減少了紫外線對(duì)室內(nèi)家具和衣物的損害作用。

　　熱反射鍍膜和吸熱玻璃可以吸收或反射太陽(yáng)光譜中特定波長(zhǎng)的光。吸熱玻璃是在透明玻璃中添加著色劑的本體著色玻璃，雖然吸熱玻璃的熱阻性?xún)?yōu)于鍍膜玻璃和普通透明玻璃，但由于其二次輻射過(guò)程中向室內(nèi)放出的熱量較多，因此當(dāng)單片使用時(shí)綜合隔熱效果不理想。

　　熱反射玻璃的光學(xué)特性就是反射熱輻射。一旦確定了反射率和透射率后，其單向性特點(diǎn)尤為突出，即只能滿(mǎn)足建筑環(huán)境變化的部分要求，如隨季節(jié)變化的阻熱和吸熱要求。而且，熱反射鍍膜和吸熱玻璃的阻熱性能是以犧牲透光性為代價(jià)的，多數(shù)情況下不利于自然采光。

　　Low－E玻璃的出現(xiàn)使玻璃阻熱技術(shù)前進(jìn)了一大步，Low－E玻璃表面輻射率低，E≤0．15、紅外線反射率高，即吸熱少、升溫低、二次輻射熱量低，合成中空玻璃后有更加明顯的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。另外透光率可在33%～72%，遮陽(yáng)系數(shù)在0．25～0．68之間選擇。但是，Low－E玻璃的熱輻射反射性仍然有方向性問(wèn)題，有資料表明：無(wú)論Low－E膜面處于中空玻璃的第2面或第3面上，傳熱系數(shù)的測(cè)試結(jié)果冬季和夏季時(shí)僅相差2%。結(jié)論是阻擋熱輻射透過(guò)的作用與季節(jié)無(wú)關(guān)。如果理解為同一型號(hào)的Low－E與普通玻璃合成的中空玻璃既能夠在夏季阻擋來(lái)自室外的熱量，也能在冬季阻擋來(lái)自室內(nèi)的熱量，說(shuō)明這種玻璃的雙向熱阻性高，實(shí)際上是一種阻熱結(jié)構(gòu)。這說(shuō)明Low－E中空玻璃已經(jīng)比前述的熱反射玻璃和吸熱玻璃具有無(wú)可替代的優(yōu)點(diǎn)。但是，Low－E中空玻璃對(duì)建筑在冬季被動(dòng)吸熱的作用十分有限。將Low－E中空玻璃的特點(diǎn)與雙層窗結(jié)構(gòu)結(jié)合，通過(guò)外層吸熱玻璃升溫空氣間層的空氣溫度，根據(jù)室內(nèi)溫度環(huán)境要求引入或排出，將在更寬的范圍內(nèi)適應(yīng)環(huán)境變化的要求，起到綜合性的良好效果。

　　玻璃的節(jié)能技術(shù)對(duì)窗戶(hù)節(jié)能的作用是不可替代的。窗戶(hù)的節(jié)能水平提高也是伴隨玻璃技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。下面介紹幾種對(duì)節(jié)能有重要作用的新型玻璃技術(shù)。

　　凝膠玻璃：在中空玻璃之間填充一種硅酸鹽玻璃，即稱(chēng)為“氣凝膠”的材料，顆粒層厚度僅為16㎜，透光率為45%，傳熱系數(shù)U值1．0。與中空玻璃相差無(wú)幾的透明視野，且使進(jìn)入室內(nèi)的光線均勻分布。光線透射好、隔熱程度高是凝膠玻璃的主要特點(diǎn)。其內(nèi)側(cè)的低溫輻射遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通的中空玻璃，因此可保證冬天室內(nèi)溫度較高。同時(shí)它給光的折射提供了極大空間，光線的最大透射只在很小程度上取決于太陽(yáng)的入射角，因此，白晝自然光可以均勻地分布在室內(nèi)空間。

　　格柵玻璃：在雙層玻璃中嵌入一種隔柵，隔柵是由噴塑形成的塑料結(jié)構(gòu)，表面鍍鋁層有極高的反射率（近90%），厚度僅16㎜嵌入雙層玻璃后光線能通過(guò)大量的小孔間接進(jìn)入室內(nèi)，同時(shí)將直射陽(yáng)光屏蔽在外。這種隔柵的總投射率約為42%。

　　蜂窩玻璃：在雙層玻璃之間嵌入聚碳酸脂制成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)或用聚甲基丙稀酸甲脂制成的微細(xì)管結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)均與玻璃垂直排列，管徑1～4㎜，透光率可達(dá)70%，厚度10cm時(shí)，傳熱系數(shù)U值0.5。

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