3章-窗戶隔熱技術(shù)及應(yīng)用課件

第3章窗戶隔熱技術(shù)及應(yīng)用第3章窗戶隔熱技術(shù)及應(yīng)用13.1窗戶隔熱的基本狀況3.2玻璃的類型及基本性能3.3窗戶隔熱的基本形式3.4窗戶的外遮陽隔熱技術(shù)3.5

窗戶的內(nèi)遮陽隔熱技術(shù)3.6

玻璃幕墻的隔熱技術(shù)3.7

生態(tài)建筑的窗戶隔熱技術(shù)及應(yīng)用3.1窗戶隔熱的基本狀況3.2玻璃的類型及基本性能323.1窗戶隔熱的基本狀況

3.1.1窗戶與建筑節(jié)能目前我國窗戶的面積大約占建筑面積的l/4、占外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積的1/6。典型建筑工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，窗戶的能耗約為墻體的4倍、屋面的5倍和地面的20多倍，占建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗的50%左右。在采暖和空調(diào)的條件下，冬季單層玻璃所損失的熱量占到供熱負(fù)荷的40%左右，夏季由于太陽輻射熱透過單玻射入室內(nèi)而消耗的冷量占空調(diào)負(fù)荷的25%。因此，窗戶是建筑節(jié)能控制的關(guān)鍵和重點。3.1.2窗戶的隔熱節(jié)能要求（1）降低窗戶的傳熱系數(shù)；（2）提高窗的密封性能；（3）限制開窗的面積。3.1窗戶隔熱的基本狀況3.1.1窗戶與建33.1窗戶隔熱的基本狀況3.1.3窗戶的熱工性能評價參數(shù)（1）U-value；（2）遮陽系數(shù)(SC)；（3）太陽能吸收系數(shù)(SHGC)；（4）可見光透射率(Tr)；（5）光能比(ISGR)3.1.4建筑門窗的隔熱的基本措施（1）加強窗戶的氣密性能，減少空氣的滲透量

（2）加強窗戶的隔熱性能，增強窗戶的熱反射

（3）加強窗戶的內(nèi)、外遮陽措施，減少熱輻射

（4）改善窗戶的保溫性能

（5）控制建筑朝向及窗墻面積比

（6）合理選用窗玻璃

（7）建立正確的節(jié)能觀念培養(yǎng)良好的節(jié)能習(xí)慣3.1窗戶隔熱的基本狀況3.1.3窗戶的熱工性能評價參數(shù)43.2

玻璃的類型及基本性能3.2.1普通平板玻璃及性能普通平板玻璃：由石英砂、純堿、石灰石、長石等礦物及化工原料、經(jīng)過科學(xué)精選、配制后送人工玻璃熔化窯爐，在1400℃以上進(jìn)行高溫熔制，并經(jīng)成型、退火及切割后制成。優(yōu)點：造價低廉、采光性能好、施工安裝方便、技術(shù)成熟；缺點：傳熱系數(shù)大、能耗高、太陽透過率高，紅外反射率低。3.2.2結(jié)構(gòu)型節(jié)能玻璃分類及性能中空玻璃：由兩層或多層玻璃間隔成空氣間層、氣層充入干燥氣體或惰性氣體，將兩片或多片玻璃以有效支撐均勻隔離開（兩片玻璃中間間距6mm～24mm），周邊簿結(jié)構(gòu)的密封，間隔空腔內(nèi)是空氣或其它氣體。中空玻璃結(jié)構(gòu)圖3.2玻璃的類型及基本性能3.2.1普通平板玻璃及性能普53.2

玻璃的類型及基本性能3.2.2結(jié)構(gòu)型節(jié)能玻璃分類及性能真空玻璃：將兩片平板玻璃四周密閉起來，將其間隙抽成真空并密封排氣孔，兩片玻璃之間的間隙為0.1～0.5mm，真空玻璃的兩片一般至少有一片是低輻射玻璃，這樣就將通過真空玻璃的傳導(dǎo)、對流和輻射方式散失的熱降到最低，其工作原理與玻璃保溫瓶的保溫隔熱原理相同。它基本上消除了玻璃間氣體對流及導(dǎo)熱傳熱，其保溫性、密封性和耐久性優(yōu)良。真空玻璃采用低輻射膜后，輻射成為主要傳熱形式，窗戶保溫性能大大提高，節(jié)能效果明顯。真空玻璃結(jié)構(gòu)圖與中空玻璃相比，其優(yōu)點有：（1）防結(jié)露結(jié)霜性能更好（2）隔聲性能好，（3）不存在中空玻璃存在的內(nèi)結(jié)霧結(jié)露問題；（4）不存在中空玻璃水平放置時氣體熱導(dǎo)變化問題；（5）不存在中空玻璃運到高原低氣壓地區(qū)的脹裂問題；（6）抗風(fēng)壓強度高于同等厚度玻璃構(gòu)成的中空玻璃。3.2玻璃的類型及基本性能3.2.2結(jié)構(gòu)型節(jié)能玻璃分類及63.2

玻璃的類型及基本性能3.2.3鍍膜玻璃分類及性能低輻射玻璃：低輻射玻璃即為典型的鍍膜玻璃。低輻射玻璃，即Low-E玻璃。它可以降低表面熱輻射率，形成低輻射玻璃。其Low—E材料所具有的低發(fā)射率、高紅外反射率特性，使得窗戶的輻射熱阻大幅增加，從而有效改善窗戶的隔熱性能。它是利用真空沉積技術(shù)在玻璃表面沉積一層低輻射涂層，一般由若干金屬或金屬氧化物薄層和襯底層組成。熱反射玻璃：熱反射玻璃是節(jié)能涂抹型玻璃最早開發(fā)的品種。熱反射鍍膜玻璃，也稱陽光控制膜玻璃，是在優(yōu)質(zhì)浮法玻璃表面，用真空磁控濺射的方法，鍍一層或多層金屬及金屬化合物薄膜而形成。該薄膜對光學(xué)有較好的控制性能，能夠以需要的比例控制太陽直接輻射的反射、透過和吸收，并產(chǎn)生需要的顏色。尤其是對陽光中紅外光的反射具有節(jié)能意義，對太陽光有良好的反射和吸收能力，能夠明顯減少太陽光的輻射能向室內(nèi)的傳遞，保持穩(wěn)定室內(nèi)溫度，可以節(jié)約能源。3.2玻璃的類型及基本性能3.2.3鍍膜玻璃分類及性能低73.2

玻璃的類型及基本性能3.2.4吸熱玻璃及性能吸熱玻璃：在平板玻璃成分中，加入微量鎳、鐵、鈷、硒等元素，制成的著色透明玻璃稱為吸熱玻璃。吸熱玻璃是一種能夠吸收太陽能的平板玻璃，它是利用玻璃中的金屬離子對太陽能進(jìn)行選擇性吸收，同時呈現(xiàn)不同的顏色。吸熱玻璃具有吸收可見光和紅外線的特性，無論是哪一種色調(diào)的玻璃，當(dāng)其厚度為σ=6mm時，均可吸收40%左右的太陽輻射。所以，當(dāng)太陽直射的情況下，進(jìn)入室內(nèi)的輻射熱減少了約40%左右，從而可以減輕空調(diào)設(shè)備的負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能的目的。3.2.5

其他節(jié)能玻璃光致變色玻璃：玻璃受紫外線或日光照射后，在可見光譜380nm＜λ＜780nm區(qū)產(chǎn)生光吸收而自動變色，光照停止后可自動恢復(fù)到初始的透明狀態(tài)。即夏日太陽直射時，顏色自動變深起到遮陽的作用；而陽光非直射時，又自動恢復(fù)到采光狀態(tài)。具有這種性質(zhì)的璃稱為光致變色玻璃，光致變色玻璃是光敏玻璃的一種，也稱可逆光敏玻璃。夾層玻璃：夾層玻璃是在玻璃之間夾上堅韌的聚乙烯醇縮丁醛（PVB）中間膜，經(jīng)高溫高壓加工制成。用透明PVB膜制成的夾層玻璃，外觀及安裝使用方法與普通玻璃基本一樣，而且經(jīng)久耐用?！罢婵?中空”組合真空玻璃：此種結(jié)構(gòu)相當(dāng)于把真空玻璃當(dāng)成一片玻璃再與附加玻璃板合成中空，附加玻璃板厚度一般選5mm或6mm的鋼化玻璃，放在建筑物外側(cè)，也可以做成“中空+真空+中空”的雙面中空組合形式。此類組合除解決安全性外，其隔熱隔聲性能也都有提高。3.2玻璃的類型及基本性能3.2.4吸熱玻璃及性能吸熱玻83.3

窗戶隔熱的基本形式窗戶的得熱形式包括：太陽輻射得熱、對流換熱、玻璃窗的透過特性和空氣滲透，其對應(yīng)的評價參數(shù)為整窗傳熱系數(shù)、太陽得熱系數(shù)和空氣滲透率。3.3.1傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)是衡量由溫差引起的通過窗戶的熱流量，是傳導(dǎo)、對流和表面輻射這三種傳熱方式的綜合體現(xiàn)，單位是W/m2?K，常用字母k表示。K值越大，表明窗戶的隔熱能力就越差，通過窗戶的能量損失就越多，而且容易產(chǎn)生窗體結(jié)露。3.3.2窗戶隔熱的基本形式3.3窗戶隔熱的基本形式窗戶的得熱形式包括：太陽輻射得熱、93.3

窗戶隔熱的基本形式3.3.2窗戶隔熱的基本形式(一)本體遮陽（二）采用遮陽板遮陽隔熱（三）采用熱反射材料遮陽隔熱（四）用綠化植物遮陽隔熱3.3窗戶隔熱的基本形式3.3.2窗戶隔熱的基本形式(一103.4

窗戶的外遮陽隔熱技術(shù)設(shè)置在建筑外窗外側(cè)的遮陽方式稱為外遮陽。以日常常見的建筑窗戶的一般外遮陽形式來分，一般分為四種：水平遮陽、垂直遮陽、綜合式遮陽和遮陽板式遮陽。水平式遮陽垂直式遮陽綜合式遮陽擋板式遮陽3.4窗戶的外遮陽隔熱技術(shù)設(shè)置在建筑外窗外側(cè)的遮陽方式稱為113.4

窗戶的外遮陽隔熱技術(shù)3.4.1卷簾窗卷簾窗是由若干簾片穿插扣掛而成，通過裝有密封膠條的軌道落鎖在窗底邊。室外防盜，室內(nèi)可以輕而易舉開啟。鋁制窗簾片填充聚氨酯發(fā)泡保溫材料，具有良好的保溫性能；PVC—U塑料窗簾片保溫隔熱性更佳，應(yīng)用前景廣闊。卷簾窗還可以用來遮風(fēng)擋雨、隔音降噪。卷簾窗要安裝在建筑外窗的外側(cè)，卷簾全部放下后，可將陽光全部阻擋在室外。該外遮陽方式冬季能將白天的太陽輻射熱留在室內(nèi)保證室內(nèi)熱量不流失。在夏季能將80%的烈日輻射擋在窗外遮擋直接輻射和漫反射降低制冷負(fù)荷。3.4.2百葉遮陽外遮陽百葉能合理控制太陽光線進(jìn)入室內(nèi)，減少建筑空調(diào)能耗和人工照明用電。一方面，遮陽阻擋陽光直射輻射和漫輻射得熱，控制熱量進(jìn)人室內(nèi)，降低室溫、改善室內(nèi)熱環(huán)境，使空調(diào)高峰負(fù)荷大大削減；另一方面，通過調(diào)節(jié)適量的陽光進(jìn)人室內(nèi)，有利于人體視覺功效的高效發(fā)揮和生理機能的正常運行，讓人感到舒適，給人愉悅的心理感受。所以遮陽是對太陽光的一種合理利用，根據(jù)建筑物所處地域在不同季節(jié)的日照角度、日照時間長短以及周邊環(huán)境，通過遮陽角度的合理布置、對光線的反射、折射進(jìn)行綜合考慮及調(diào)配，達(dá)到對光線的合理運用：夏天，強烈的光線被擋在室外，防止過多的熱量進(jìn)入室內(nèi)；冬季，溫暖的陽光被折射進(jìn)室內(nèi)成漫散光狀態(tài)，改善室內(nèi)光環(huán)境和熱環(huán)境。3.4窗戶的外遮陽隔熱技術(shù)3.4.1卷簾窗卷簾窗是由若干123.4

窗戶的外遮陽隔熱技術(shù)3.4.3中空玻璃內(nèi)置百葉窗隔熱在兩玻璃間加設(shè)活動百葉，夏天需隔熱時放下百葉，阻擋陽光照射達(dá)到隔熱效果，冬天調(diào)整百葉方向，讓陽光透過窗戶照射到室內(nèi)，提高室內(nèi)舒適度，同時因百葉放在玻璃之間，不會臟，不必為清洗和維護(hù)而煩惱。使用中空玻璃窗必須對市場上使用的鋁合金門窗或塑料窗扇材料進(jìn)行改革。由于內(nèi)置百葉中空玻璃的百葉使得中空玻璃的空氣層由單腔變成了多腔，使得空氣傳熱減弱，有利于對傳熱系數(shù)的降低；由于百葉的存在，使得太陽輻射能量不能順利地進(jìn)入室內(nèi)，可以大大降低遮陽系數(shù)；當(dāng)內(nèi)置百葉角度為0°時，其傳熱系數(shù)略高于普通中空玻璃，這是由于內(nèi)置百葉為鋁合金，在一定程度上起到了“熱橋”的作用，加強了傳熱，但從計算結(jié)果來看傳熱系數(shù)增加量不大；內(nèi)置百葉角度為45°時遮陽系數(shù)略低于90°時的遮陽系數(shù)，是由于百葉在遮擋太陽輻射的同時溫度升高，對室內(nèi)形成一定的熱輻射，使得對室內(nèi)的二次傳熱量增加，從而遮陽系數(shù)有所提高。3.4窗戶的外遮陽隔熱技術(shù)3.4.3中空玻璃內(nèi)置百葉窗隔133.4

窗戶的外遮陽隔熱技術(shù)3.4.4建筑節(jié)能窗罩建筑節(jié)能窗罩由蓄熱保溫室和內(nèi)置窗簾組成，蓄熱保溫室由正面玻璃窗、側(cè)面玻璃窗、保溫項板、保溫底板組成，內(nèi)置窗簾由內(nèi)置保溫簾和內(nèi)置遮陽簾組成，東、西、北向窗戶安裝內(nèi)置保溫簾和內(nèi)置遮陽簾，南向窗戶只安裝內(nèi)置保溫簾。正面玻璃窗和側(cè)面玻璃窗相當(dāng)于陽臺窗，安裝單層玻璃，正面玻璃窗有開啟窗扇、固定窗扇以及紗窗，側(cè)面玻璃窗可只用固定窗扇。內(nèi)置窗簾可以是電動的，也可以是手動的，可以是卷簾，也可以是拉簾，安裝在原窗戶外側(cè)上方或者窗罩內(nèi)頂板上。1-墻體；2-原玻璃窗；3-底板斜支撐；4-底板平支撐；5-保溫底板；6-內(nèi)置保溫簾；7-內(nèi)置遮陽簾；8-正面玻璃窗；9-保溫頂板；10-頂板平支撐；11-頂板斜支撐3.4窗戶的外遮陽隔熱技術(shù)3.4.4建筑節(jié)能窗罩建筑節(jié)能143.5

窗戶的內(nèi)遮陽隔熱技術(shù)采用外遮陽造價較高，又有遮擋視線、影響采光、通風(fēng)的缺點，因此，目前普遍采用在室內(nèi)安裝各種水平或垂直的百葉簾、卷簾、窗簾等內(nèi)遮陽措施來提高隔熱效果。在各種遮陽方式中，窗內(nèi)遮陽最方便。室外的活動式遮陽設(shè)施由于易受風(fēng)雨損壞、安裝和維修較困難等特點，所以，一般情況下，最方便和最經(jīng)濟(jì)有效的方法是采用室內(nèi)懸掛淺色窗簾。但由于熱量已經(jīng)進(jìn)入室內(nèi)，所以內(nèi)遮陽的效果不很突出。經(jīng)實測，在窗戶內(nèi)側(cè)設(shè)置淺色百葉窗簾，可隔離35%～40%的太陽輻射熱?，F(xiàn)代技術(shù)可以通過光控、電控和機械控制來調(diào)節(jié)百葉角度，使用和維修都很靈活方便。3.5窗戶的內(nèi)遮陽隔熱技術(shù)采用外遮陽造價較高，又有遮擋視線153.6

玻璃幕墻的隔熱技術(shù)3.6.1玻璃幕墻的保溫隔熱性能及節(jié)能設(shè)計原則（1）嚴(yán)格遵行國家現(xiàn)行的外墻和窗戶熱工設(shè)計的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行幕墻熱工設(shè)計，并積極參考國外的有關(guān)熱工設(shè)計規(guī)程。

（2）嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)和溫和地區(qū)的幕墻，要進(jìn)行冬季的保溫設(shè)計，夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)的幕墻，要進(jìn)行夏季的隔熱設(shè)計。

（3）幕墻的傳熱系數(shù)由建筑物的外形和所處地區(qū)的氣候條件、型材的傳熱系數(shù)和玻璃的傳熱系數(shù)等因素綜合確定。

（4）進(jìn)行幕墻熱工設(shè)計時，必須對其復(fù)雜的傳熱過程和傳熱方式進(jìn)行分析和研究。3.6.2合理選擇幕墻玻璃材料呼吸式玻璃幕墻：又稱雙層換氣幕墻，一般由內(nèi)外兩層幕墻組成，中間是氣流通道。按氣流循環(huán)方式分為丌放式外循環(huán)系統(tǒng)和封閉式內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)。目前較流行的、節(jié)能效果顯著的是開放式外循環(huán)系統(tǒng)。而開放式外循環(huán)系統(tǒng)又可分為整體式、廊道式、通道式和箱體式等四種結(jié)構(gòu)形式。其中，與整體式、廊道式、通道式雙層換氣幕墻相比，箱體式雙層換氣幕墻的各方面性能最好。設(shè)置在每個樓層間的水平隔板，可起到遮陽作用，能減少熱量損失。各箱體間均有水平和豎直隔板分隔，有較好的防火與隔音性能，并能更好地利用煙囪效應(yīng)、溫室效應(yīng)和副壓效應(yīng)滿足雙層換氣幕墻的工作條件，實現(xiàn)既節(jié)能環(huán)保又舒適安全的設(shè)計原則。3.6玻璃幕墻的隔熱技術(shù)3.6.1玻璃幕墻的保溫隔熱性能163.6

玻璃幕墻的隔熱技術(shù)3.6.2合理選擇幕墻玻璃材料水幕玻璃墻：即用循環(huán)水從上而下流經(jīng)玻璃外表面形成一層水幕，造成一種動態(tài)景觀，這層水冪也可以隔離室外熱量，井對玻璃表面起蒸發(fā)冷卻作用。這種水幕玻璃墻要用水泵提水循環(huán)，因此也要消耗一定的電能。玻璃幕墻實驗測試裝置構(gòu)造示意圖3.6玻璃幕墻的隔熱技術(shù)3.6.2合理選擇幕墻玻璃材料水173.6

玻璃幕墻的隔熱技術(shù)3.6.2合理選擇幕墻玻璃材料光電幕墻：光電幕墻由光電發(fā)生器（太陽能電池板）、一次集電接線器、二次集電接線器、逆變器、交流配電柜、電子限荷器及交流輸出設(shè)備等組成。太陽能電池板的基本單元是擎晶硅片、多晶硅片或無定形硅片。這些硅片組成太陽能電池，而多個太陽能電池通過導(dǎo)線連接組成太陽能板。將大面積的太陽能板封裝在兩片透明玻璃之問，并用引線引出，就形成了光電幕墻單元。將若干光電幕墻單元組裝到幕墻框架或支承鋼結(jié)構(gòu)上，并與配套白控設(shè)備連接就形成了光電幕墻系統(tǒng)。光電幕墻系統(tǒng)適用于有強烈太陽照射的年平均日照時間較長的地區(qū)。3.6玻璃幕墻的隔熱技術(shù)3.6.2合理選擇幕墻玻璃材料光183.7

生態(tài)建筑的窗戶隔熱技術(shù)及應(yīng)用3.7.1動態(tài)式節(jié)能窗戶動態(tài)式節(jié)能窗戶是一種雙層窗框窗戶。主要由外層窗、內(nèi)層窗及內(nèi)置窗簾(內(nèi)置保溫簾和內(nèi)置遮陽簾)組成。外層窗主要突出取暖作用，以便冬季白天陽光照射時能夠充分利用太陽能取暖，對降低采暖費用十分有效。內(nèi)層窗與外層窗共同起保溫隔熱及隔音作用，冬季保暖夏季保涼，對于冬夏兩季節(jié)能至關(guān)重要。內(nèi)置窗簾起保溫隔熱遮陽作用，另外也能提高窗戶的隔音效果和居室私密性。動態(tài)式節(jié)能窗戶1-墻體；2-內(nèi)層窗窗框；3-內(nèi)層窗窗扇；

4-內(nèi)層窗玻璃；5-內(nèi)置遮陽簾；6-內(nèi)置保溫簾；7-內(nèi)置窗窗框；8-外層窗窗扇；9-外層窗玻璃3.7生態(tài)建筑的窗戶隔熱技術(shù)及應(yīng)用3.7.1動態(tài)式節(jié)能窗193.7

生態(tài)建筑的窗戶隔熱技術(shù)及應(yīng)用3.7.2組合式窗戶組合式窗戶：在建筑外墻窗洞口上安裝內(nèi)外兩個各自獨立的窗即內(nèi)層窗和外層窗，窗洞口外側(cè)上方安裝一個折疊式遮陽傘，窗洞口內(nèi)側(cè)上方安裝一個電動卷簾（如圖3.12所示）。外層窗安裝超白玻璃或者鋼化玻璃或