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，又達到防曬遮陽；既滿足通風換氣，又實現(xiàn)防水隔聲，同時還需具有一定裝飾作用，以提高室內(nèi)外視覺美感。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)及其開啟方式不僅對室內(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。目前國內(nèi)使用最廣泛的門窗結(jié)構(gòu)為推拉窗、平開窗和固定窗。推拉窗無論在開、關(guān)狀態(tài)下均不占用額外的空間，并且生產(chǎn)工藝簡單、使用方便快捷，開窗面積為窗框總面積的 1/2，但無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)外冷熱空氣對流造成較大熱損失。為提高推拉窗隔熱性能，設(shè)計生產(chǎn)人員安裝和改進了密封毛條，但隨著時間的延長，在使用過程中，密封毛條表面磨損，空氣對流逐步加大，節(jié)能效果不斷降低。

針對推拉窗密封性差的缺點，李海洋[1]研究了塑料推拉窗的密封問題，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)計與選用。畢建光等[2]分析了無框推拉窗的應用前景，由于無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，通過特殊的粘貼工藝進行密封，具有采光性、密封性好的優(yōu)點。

通過這種結(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，近來設(shè)計發(fā)明了平行推拉上懸窗，通過使用圖 2 所示的零件將門窗扇與門窗框連接起來，開啟時，門窗扇整體離開門窗框平面，通過上述特制零件在導軌內(nèi)滑動，閉合時，整個門窗扇同時壓在框材上，借此提高推拉窗的氣密性，從而提升推拉窗的節(jié)能效果。

平開窗分內(nèi)開、外開 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。固定窗通過密封處理后，很難形成空氣對流，具有很好的水密性和氣密性。因此，平開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和輻射散熱。近年來，為進一步提升平開窗與固定窗保溫隔熱等節(jié)能性能，不斷改進原材料，選用熱導率低的門窗型材、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窗特點，與歐式平開窗開啟方式不同，美式平開窗一般采用搖窗器開啟，窗扇可以停留在任意位置。并且窗扇無把手，關(guān)窗時無需將手伸出窗外，因此可以安裝固定式紗窗扇，進一步提高門窗密封性能。孫波分析了外開平開窗摩擦鉸鏈的受力情況，從窗扇位移、開啟角度、窗扇高度和寬度等方面研究摩擦鉸鏈受力，總結(jié)影響鉸鏈使用壽命的因素，以此提高平開窗使用年限。除以上幾種門窗結(jié)構(gòu)外，上懸窗、平開上懸、旋轉(zhuǎn)窗和中懸窗等也是國內(nèi)外比較常見的門窗結(jié)構(gòu)。隨著設(shè)計水平的進步和使用需求的提高，多種門窗結(jié)構(gòu)及開啟方式將不斷開發(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，同時為增強型材的剛性，需在型材空腔內(nèi)填加鋼襯。塑鋼門窗防火性能略差，燃燒時會有毒氣排放，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。針對塑鋼門窗的不足，黃國波[5]用馬來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 復合型材斷裂強度比順丁橡膠/聚氯乙烯復合型材提高了 50%。此外，針對 PVC 材料阻燃性能和抗紫外線性能的提升，科研人員也進行了大量的研究。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 復合材料，可提高 PVC 材料阻燃抑性能煙近 50%。除了改進塑料本身使用性能外，為進一步提高塑鋼門窗保溫性能，對塑鋼門窗型材設(shè)計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 年德國紐倫堡國際幕墻展覽會中展出的 8 腔 3 道密封膠的塑料型材， 通過增加腔室來分隔空氣層。其次，采用發(fā)泡材料填充型材空腔。從而減少空氣對流，大幅提高門窗保溫性能。并且通過更換增強襯材降低型材傳熱能力。