節(jié)能門窗在建筑設(shè)計的有效運用分析

1、    節(jié)能門窗在建筑設(shè)計的有效運用分析    【摘要】門窗作為房屋建筑的重要組成部分，其設(shè)計需要同時兼顧實用性和藝術(shù)性。隨著我國建筑行業(yè)規(guī)模不斷壯大，節(jié)能門窗方面的設(shè)計技術(shù)也越來越成熟，本文基于此對節(jié)能門窗在建筑設(shè)計中的具體應(yīng)用現(xiàn)狀進行分析，以及提出相應(yīng)的改進技術(shù)。【關(guān)鍵詞】節(jié)能;建筑;門窗設(shè)計【doi】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.10.1481、前言我國作為世界第二的能源消耗大國，建筑能源消耗已經(jīng)占到總能耗的百分之三十，這與建筑設(shè)計過分追求精致華麗，而忽視了綠色環(huán)保的重要性具有密切的關(guān)系。現(xiàn)時，可持續(xù)發(fā)展觀念已經(jīng)成為

2、各行業(yè)的共識，許多建筑單位也通過各種途徑升級改進節(jié)能減排技術(shù)，在控制施工成本、提升房屋建設(shè)水平、優(yōu)化綠色設(shè)計方面起到了重要的作用。而在此過程中，節(jié)能門窗的設(shè)計不僅引起了建筑設(shè)計者的關(guān)注，也成為了購買者選擇房屋的重要參考因素。門窗作為建筑的關(guān)鍵部分，連通著房屋內(nèi)部和外部。其結(jié)構(gòu)看似簡單，卻承擔(dān)了通風(fēng)、采光、隔音、隔熱等多項功能，同時還具有美化室內(nèi)環(huán)境的作用。因此，在設(shè)計門窗時，需要綜合考慮多方面的因素，滿足節(jié)能減排的要求。而目前，我國的節(jié)能門窗設(shè)計仍存在諸多問題，下文將進行詳細(xì)分析。2、節(jié)能門窗在建筑設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀盡管門窗的設(shè)計相對簡單，但其設(shè)計質(zhì)量好壞直接影響到房屋的隔音、采光和通風(fēng)效果。隨

3、著節(jié)能環(huán)保理念深入人心，人們對于房屋質(zhì)量的要求也越來越高，除了要舒適宜居以外，還要做到低能耗，降低對外界環(huán)境的負(fù)面影響。因此，設(shè)計者在選定設(shè)計方案時，需要在門窗的實用性和美觀性之間做好平衡，具體要達到以下幾項效果：一是保證能充分利用自然光，減少人工照明的使用、二是在冬季能起到保暖防風(fēng)的作用、夏季又要防止吸收過多的熱量，提供舒適的房間溫度、三是在確保通風(fēng)透氣的同時，還要起到隔絕噪音、保護隱私的功能、另外還要考慮到門窗是否能與其他建筑部分配合使用，以達到良好的節(jié)能減排效果。因此在一定程度上也使設(shè)計難度大大增加?，F(xiàn)時，由于我國的建筑行業(yè)起步時間晚，許多企業(yè)仍舊采取粗放式的經(jīng)營策略，在節(jié)能減排設(shè)計方面

4、尚未形成一套規(guī)范的制度，導(dǎo)致許多綠色設(shè)計技術(shù)仍然停留在紙面上，沒有應(yīng)用于實際建筑工作中。節(jié)能門窗技術(shù)到從設(shè)計開發(fā)到投入應(yīng)用需要經(jīng)過多次實驗和投入大量的資金，而建筑部門缺乏具體的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)和保障制度，這也導(dǎo)致了節(jié)能門窗設(shè)計成本高昂，普及率低，影響了房屋建設(shè)質(zhì)量的進一步提升。3、不同材料節(jié)能門窗在建筑中的應(yīng)用經(jīng)過多年的開發(fā)，現(xiàn)時市面上可選擇的節(jié)能門窗多種多樣，主要有塑鋼、鋁合金等，但這類型材質(zhì)的門窗都存在一定的缺陷，需要通過混合新材料等方法，使其結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，提升建筑的安全性，滿足綠色節(jié)能的要求。3.1塑鋼門窗塑鋼門窗主要材料是聚氯乙烯樹脂，再加上一定比例的穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑和著色劑，通過擠壓成形，

5、為了保證其穩(wěn)固性，還要在空心部分添加鋼材。塑鋼門窗價格低廉、使用壽命長。但由于有聚氯乙烯成分，因此在高溫下可能會揮發(fā)出有毒物質(zhì)，影響人體健康。材質(zhì)本身的穩(wěn)定性也較差，在日曬雨淋下容易出現(xiàn)老化、掉色等問題，需要定期進行修復(fù)。而通過采用新技術(shù)，可以有效解決上述問題。具體而言，在材料的研發(fā)上，可以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，改進后的pvc復(fù)合型材料強度顯著提升，硬度比普通的順丁橡膠/聚氯乙烯復(fù)合型材提升近五成。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。使用水滑石/錫酸鋅改性的pvc材料，能有效提升材料的阻燃和抗紫外線性能。除了對塑鋼材料

6、的性能進行優(yōu)化以外，還要重點提升門窗的保溫性能，采取增大型材厚度、壁厚及增加腔體數(shù)等方法，增強傳熱能力，滿足居民的使用需求。3.2斷橋鋁合金門窗鋁合金門窗作為復(fù)合型材料，具有輕質(zhì)、高強度、耐腐蝕等優(yōu)點。在建筑中應(yīng)用廣泛。但傳統(tǒng)的鋁合金材料導(dǎo)熱系數(shù)高、密閉性差，生產(chǎn)耗能大。并且使用鋁合金性的推拉窗會降低室內(nèi)氣溫，不符合現(xiàn)時建筑的節(jié)能環(huán)保要求。而引入斷橋技術(shù)，通過添加塑料隔熱條，將室內(nèi)外門窗兩層鋁合金分隔開，在空腔填充發(fā)泡材料，使其連成一個整體。通過改進之后的門窗充分融合了鋁合金輕質(zhì)和塑料易成形、耐用的特點，能顯著增強鋁合金門窗的導(dǎo)熱和密閉性能，同時更為美觀，達到兼顧實用性和美觀性的目的。3.3木

7、質(zhì)門窗木材是我國傳統(tǒng)建筑中使用范圍最為廣泛、也是時間最長的材料之一。其天然的紋理具有很高的觀賞價值，保溫效果好。但木質(zhì)門窗本身容易應(yīng)受潮而變形、制作工藝相對繁瑣。在現(xiàn)代建筑中使用率較低。近年來，隨著“生態(tài)環(huán)保設(shè)計”的興起。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強的集成木質(zhì)材料受到人們青睞。集成木質(zhì)門窗主要挑選杉木、植物纖維等可再生材料作為原料，通過高溫、干燥除菌等一系列的步驟，再利用硫酸鋁和水玻璃溶液進行處理，改變木材結(jié)構(gòu)，增強其韌性和抗腐蝕能力。生產(chǎn)工藝更適應(yīng)流水線操作，成本也隨之下降，體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的特點。3.4其他材質(zhì)門窗除了鋁合金、塑鋼等較為傳統(tǒng)的材料以外，近年來，新型復(fù)合材料的門窗的應(yīng)用也越來越廣泛。主要有木塑復(fù)

8、合型門窗、竹木基內(nèi)襯塑料門窗和鍍膜門窗等。木塑復(fù)合型門窗主要以廢舊塑料和木質(zhì)邊角料為原料，具有生產(chǎn)成本低、節(jié)能環(huán)保、可循環(huán)利用等顯著優(yōu)勢。一些景點和民宿則采用竹木基復(fù)合材料取代鋼材作為塑料門窗內(nèi)襯，展現(xiàn)當(dāng)?shù)孛褡逄攸c、更好地融入到當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)景觀中。此外，通過在門窗上安裝鍍膜玻璃，化合其他金屬材料，使其材質(zhì)具有熱反射、降低輻射、防紫外線的功能，使建筑更加安全穩(wěn)定，充分保障使用者的生命健康。4、節(jié)能門窗結(jié)構(gòu)設(shè)計以及改進方向在房屋設(shè)計的過程中，選擇門窗結(jié)構(gòu)和開啟方式也十分關(guān)鍵。在動工前，設(shè)計者需要考慮到用戶的心理需求和生活習(xí)慣、結(jié)合房屋戶型選定設(shè)計方案，并預(yù)留一定的調(diào)整空間。既要考慮到裝飾效果，又要讓使

9、用者感到舒適和方便?，F(xiàn)時，我國的門窗主要分為推拉窗、平開窗等幾種類型。4.1推拉窗推拉窗在打開和關(guān)閉的狀態(tài)下都不會額外占用其他空間。并且推拉窗生產(chǎn)工藝簡單、安裝和使用方便快捷。推拉窗的開窗面積約占總窗框面積的二分之一，但無論選擇哪一種材料的推拉窗，窗扇與窗框之前必然會存在一定的間隙，加快了室內(nèi)外空氣對流速度，造成室內(nèi)耗能增加。因此，為提高推拉窗隔熱性能，在安裝和設(shè)計時通常會添加密封毛條，但隨著使用時間的推移，密封毛條會逐漸被磨損，室內(nèi)外空氣對流速度加快，節(jié)能效果不斷降低，維護和更換的難度大。針對這一問題，可以采取以下兩種方式進行解決：一是可以選用無框的推拉窗，由于無框推拉窗省去窗扇的框結(jié)構(gòu)，并

10、能安裝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，從而增強推拉窗的密封性，采光效果也更好。二是在多個窗扇連接處 安裝滑輪，可將多個窗扇推至一側(cè)折疊，在開窗時能增大采光和通風(fēng)的面積，而關(guān)窗時能提高氣密性和私密性。4.2平開窗和固定窗平開窗分為內(nèi)開窗和外開窗兩種。平開窗通常需要在窗扇和窗框添加橡膠密封壓條，氣密性相對較好。近年來，一種新型的隔熱平開窗被廣泛運用于建筑領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)包括邊框、固定扇和活動扇，固定扇和活動扇的窗扇玻璃外側(cè)與邊框之間設(shè)置有邊框密封膠條，窗扇玻璃邊緣設(shè)置有兩根窗扇密封膠條，邊框上有阻水條，窗扇玻璃內(nèi)側(cè)與邊框內(nèi)側(cè)的壓線之間也設(shè)置有邊框密封膠條，邊框密封膠條與兩根窗扇密

11、封膠條之間形成第一道密封腔;窗扇密封膠條與固定在邊框的阻水條，從而形成第二道密封腔;阻水條與內(nèi)側(cè)壓線的密封膠條形成第三道密封腔，三道密封腔相互獨立，有效阻止了室內(nèi)外冷熱空氣的交換，節(jié)能效果顯著增強。5、節(jié)能門窗技術(shù)5.1遮陽設(shè)計門窗具有連通室內(nèi)外環(huán)境、保護隱私的作用。因此，節(jié)能門窗的設(shè)計需要因地制宜，結(jié)合戶型特點做好合理規(guī)劃。在夏季，由于日照充足，房間溫度高，室內(nèi)耗能顯著增加。，在設(shè)計時，既要做好合理遮擋紫外線，避免因陽光長期直射室內(nèi)而造成局部溫度過高和眩光，影響人體健康，又要充分利用自然光，減少人工照明和空調(diào)系統(tǒng)的使用頻率。節(jié)能門窗還需要和其他小型遮陽裝置進行配合，使室內(nèi)環(huán)境更為舒適。為了優(yōu)

12、化設(shè)計方案，降低后期維護的成本，在施工前，設(shè)計者可以在energy plus和rediance等模擬軟件上建立數(shù)據(jù)模型，輸入當(dāng)?shù)氐娜照仗鞌?shù)、溫度等數(shù)值，總結(jié)遮陽構(gòu)件對建筑室內(nèi)自然通風(fēng)的影響規(guī)律，并且準(zhǔn)確預(yù)測不同戶型朝向下的遮陽效果，通過對比和小型實物測試等方法選定最優(yōu)的方案。5.2密封設(shè)計現(xiàn)時，許多建筑的門窗普遍存在密封性差等問題，已經(jīng)成為了建筑的短板。這一點在冬季尤為明顯，冷空氣會從門窗縫隙中滲入，造成室內(nèi)溫度下降，用戶需要消耗更多的能源進行取暖，給環(huán)境帶來了負(fù)擔(dān)，也在一定程度上增加了安全隱患。因此，在進行設(shè)計時，需要充分考慮到這一點。設(shè)計者應(yīng)當(dāng)依據(jù)用戶的實際需求調(diào)整設(shè)計方案，對于門窗的規(guī)格

13、、縫隙大小以及應(yīng)該采取何種安裝方式都要進行全盤考慮，確保能有效隔絕有害物質(zhì)，起到保暖的作用，體現(xiàn)門窗的裝飾和實用性。在適當(dāng)?shù)臅r候選擇密封性較好的材料，借助密封條實現(xiàn)對門窗氣密性的彌補和補充。最后，可以對門窗的氣密性進行轉(zhuǎn)換，采取多層密封提升門窗的氣密性。5.3材料設(shè)計門窗主要分為框架和遮擋兩個部分，在選擇門窗時，需要盡可能地選用經(jīng)濟型的節(jié)能環(huán)保材料。首先是用以遮擋的玻璃，目前市面上主要的玻璃類型繁多，有鍍膜玻璃、中空玻璃，還有具備隔絕輻射、傳熱等功能的新型玻璃。設(shè)計者需要和用戶進行協(xié)商，結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境和使用習(xí)慣，對玻璃的密閉性、穩(wěn)定性和耐久性進行全面的評估，提升房屋的安全性，實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)?？蚣?/p>

14、則主要有塑鋼、木質(zhì)和鋁合金等幾種，但每種材料都會存在一定的缺陷，因此需要通過在外涂漆，添加填充物等形式使其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，增強隔熱性和耐用性。5.4配件設(shè)計五金配件和密封條也是門窗不可或缺的部分。隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展進入了新的階段，門窗生產(chǎn)規(guī)模日漸擴大，五金件和密封條的生產(chǎn)工藝也越來越成熟，但相關(guān)配件的設(shè)計和安裝尚未形成統(tǒng)一的規(guī)范，需要結(jié)合綠色節(jié)能新技術(shù)，增強配件的耐用性和抗腐蝕性。5.5智能化設(shè)計近年來，的智能家居成為熱潮，也為門窗的設(shè)計帶來了新的方向，既方便了住戶的使用，也體現(xiàn)現(xiàn)代建筑人性化、注重環(huán)保的特點。舉例而言，通過在遮陽蓬和百葉窗中安裝風(fēng)速傳感器、熱敏等裝置，在下雨和風(fēng)速過大時，遮

15、陽蓬能夠自動收起，在不同溫度下，兩者能夠相互配合，自動調(diào)整角度，避免陽光直射造成室內(nèi)溫度過高，或者紫外線不足而發(fā)霉潮濕。住戶也可以采用遠(yuǎn)程遙控的方法，結(jié)合空調(diào)等裝置，預(yù)設(shè)室內(nèi)溫度，從而起到節(jié)能減排的作用。結(jié)語：隨著我國建筑行業(yè)規(guī)模不斷擴大，節(jié)能門窗的設(shè)生產(chǎn)技術(shù)也越來越成熟，但設(shè)計難度大、成本高昂仍然是制約相關(guān)行業(yè)發(fā)展的重要因素?，F(xiàn)時，節(jié)能門窗主要有斷橋鋁合金、集成木質(zhì)、塑鋼等幾種材料。而遮陽設(shè)計、智能化設(shè)計和密封性設(shè)計是生產(chǎn)節(jié)能門窗主要考慮的問題。設(shè)計者不但需要結(jié)合實際情況選擇合適的材料，還要考慮到應(yīng)當(dāng)采取哪一種門窗結(jié)構(gòu)，以滿足住戶的需求，達到節(jié)能減排的效果。參考文獻：1英姿.節(jié)能門窗在建筑設(shè)計中的運用探討j.中國建材科技，2019，2