1 引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源問(wèn)題已成為當(dāng)今人類所面臨的重大挑戰(zhàn)，面對(duì)能源消耗的不斷增長(zhǎng)，節(jié)能降耗是大勢(shì)所趨。門窗作為建筑的開(kāi)口，是采光通風(fēng)的功能部件及與室外交流溝通的通道，但同時(shí)亦是能量散失的通道，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)既有的高耗能建筑有40%的能耗是通過(guò)門窗散失的。因此開(kāi)發(fā)傳熱系數(shù)低的節(jié)能門窗、降低建筑能源消耗已成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)，斷橋隔熱鋁門窗因其剛性好、保溫隔熱性能好、強(qiáng)度高、裝飾效果好等優(yōu)點(diǎn)而被越來(lái)越多的節(jié)能建筑所采用。

但是，近年來(lái)，人們也越來(lái)越認(rèn)識(shí)到，在炎熱的夏季，烈日炙烤之下，陽(yáng)光通過(guò)玻璃輻射傳熱，嚴(yán)重影響了室內(nèi)環(huán)境的舒適性，也大大增加了空調(diào)的負(fù)荷及能耗，極大地浪費(fèi)了電力資源，因此，若要建筑節(jié)能，遮陽(yáng)也同等重要。我國(guó)《公共建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189，《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定，建筑宜采用外部遮陽(yáng)措施。

在現(xiàn)有鋁合金門窗中，遮陽(yáng)設(shè)施與門窗多采用分體安裝方式，對(duì)于同時(shí)要求防蚊防盜、外形美觀的現(xiàn)代建筑門窗來(lái)說(shuō)，這種分體安裝方式尤其不便，難以滿足人們多元化的要求,因此本文將提供一種節(jié)能環(huán)保、防蚊防盜且外形美觀的多功能集成型新型鋁合金門窗節(jié)能系統(tǒng)。

2 新型鋁合金門窗節(jié)能系統(tǒng)

2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本新型門窗節(jié)能系統(tǒng)將斷橋隔熱、活動(dòng)遮陽(yáng)百葉、多重開(kāi)啟方式與折疊紗窗等多重功能集成于一體，如圖1所示，客戶可根據(jù)需要選擇其中兩種或多種互不干涉的一體化功能。

圖1新型鋁合金門窗節(jié)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

1、采用斷橋隔熱和活動(dòng)遮陽(yáng)百葉方式，改善門窗的傳熱系數(shù)和遮陽(yáng)系數(shù)，實(shí)現(xiàn)門窗節(jié)能；

A. 降低傳熱系數(shù)：采用隔熱斷橋鋁合金型材，其熱傳導(dǎo)系數(shù)大大低于普通鋁合金型材，比普通門窗熱量散失減少一半，降低取暖費(fèi)用30%左右，且可同時(shí)隔音、防噪、防塵、防水；

B. 遮陽(yáng)和采光協(xié)調(diào)：活動(dòng)遮陽(yáng)百葉可隨意調(diào)節(jié)葉片角度，達(dá)到需要遮陽(yáng)時(shí)防止室內(nèi)溫度上升，減少房間的空調(diào)負(fù)荷,需要采光時(shí)增強(qiáng)室內(nèi)光線的效果；

C. 防止冷凝：型材內(nèi)表面的溫度與室內(nèi)溫度接近，降低室內(nèi)水分因過(guò)飽和而冷凝在型材表面的可能性；

D. 保護(hù)環(huán)境：隔熱系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠減少能量消耗，同時(shí)減少了由于空調(diào)和暖氣產(chǎn)生的環(huán)境輻射；

2、采用多重開(kāi)啟方式，在普通內(nèi)開(kāi)內(nèi)倒基礎(chǔ)之上，增加外開(kāi)可調(diào)遮陽(yáng)百葉，實(shí)用美觀；

A. 關(guān)閉的百葉窗可以替代窗簾用于遮擋來(lái)自室外的視線，形成雙層窗，門窗氣密性質(zhì)量有了顯著提高，減少滲透量，增強(qiáng)隔聲效果，還可防盜；

B. 開(kāi)啟時(shí)，可隨意調(diào)節(jié)百葉片的角度，變幻采光效果，采光量調(diào)節(jié)更為方便、靈活，采光調(diào)節(jié)，盡量滿足室內(nèi)天然采光的要求和室內(nèi)裝飾等功能集為一體；

C. 采用鋁合金梭形葉片，系統(tǒng)大氣華美，色彩應(yīng)用豐富，既是建筑室外遮陽(yáng)方案，也是建筑裝飾重要表現(xiàn)形式。

3、折疊紗一體化設(shè)計(jì)，隱形防蚊蟲(chóng)紗窗，環(huán)保美觀；

A. 隱形紗窗不僅可以防蚊防蟲(chóng)，而且可以阻擋室外塵埃進(jìn)入家居，從而保護(hù)我們的身體健康。

B. 比普通紗窗更為簡(jiǎn)潔，美觀、方便、實(shí)用。

2.2節(jié)能效果對(duì)比

2.2.1傳熱系數(shù)

為保證結(jié)果的可比性，本新型門窗系統(tǒng)和普通隔熱門窗系統(tǒng)的均采用1200mm×1500mm的雙扇開(kāi)啟方式，開(kāi)啟扇尺寸相同，玻璃規(guī)格相同，表1為各節(jié)點(diǎn)及整窗傳熱系數(shù)的計(jì)算結(jié)果；

表1 結(jié)果對(duì)比

由于新型門窗系統(tǒng)采用了遮陽(yáng)技術(shù)，根據(jù)ISO 10077.1《Thermal performance of windows，doors and shutters——Calculation of thermal transmittance》中5.3條帶遮陽(yáng)系統(tǒng)的隔熱系數(shù)的計(jì)算應(yīng)按以下公式進(jìn)行修正

根據(jù)附錄G取ΔR=0.09，最終計(jì)算所得Uws=2.14W/m²k

通過(guò)上述分析：可見(jiàn)本新型門窗系統(tǒng)隔熱系數(shù)Uws=2.14W/m²k遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通隔熱門窗的隔熱系數(shù)為Uws=2.61W/m²k，對(duì)降低隔熱系數(shù)，提高節(jié)能效果有顯著提高。

2.2.2遮陽(yáng)系數(shù)

水平遮陽(yáng)板的外遮陽(yáng)系數(shù)計(jì)算：SD_Ha_h PF²  + b_h PF + 1

現(xiàn)以夏熱冬暖地區(qū)，東向夏季的擬合系數(shù)a_h0.35， b_h-0.73，開(kāi)啟百葉為0度時(shí)PF=A/B=1.163如圖2所示，

SD=0.35X1.163²-0.73X1.163+1=0.624

SD修正為SD=1-(1-SD)(1-η*)  

SD=1-(1-0.624)(1-0.15)=0.681

淺色玻璃遮陽(yáng)系數(shù)=0.8

窗玻璃面積比=窗玻璃面積/整窗面積=1.106/1.8=0.614

綜合遮陽(yáng)系數(shù)為0.8X0.681*0.614=0.3345

以夏熱冬暖地區(qū)，東向夏季的擬合系數(shù)a_h0.35， b_h-0.73，開(kāi)啟百葉為90度時(shí)PF=A/B=1.192如圖3所示

SD=0.35X1.163²-0.73X1.163+1=0.627

SD修正為SD=1-(1-SD)(1-η*)  

SD=1-(1-0.627)(1-0.15)=0.683

淺色玻璃遮陽(yáng)系數(shù)=0.8

窗玻璃面積比=窗玻璃面積/整窗面積=1.106/1.8=0.614

綜合遮陽(yáng)系數(shù)為0.8X0.683*0.614=0.3354

圖2、圖3 水平遮陽(yáng)板百葉鋁型材設(shè)計(jì)截面圖

本系統(tǒng)窗的遮陽(yáng)系數(shù)≤0.335完全滿足夏熱冬暖地區(qū)遮陽(yáng)系數(shù)≤0.40/0.5的要求，根據(jù)多個(gè)測(cè)算，因此本系統(tǒng)窗滿足上述各標(biāo)準(zhǔn)的遮陽(yáng)系數(shù)要求。

以下為該門窗節(jié)能系統(tǒng)在廣亞鋁業(yè)GRPK55系列隔熱節(jié)能平開(kāi)窗的應(yīng)用效果圖：

為適應(yīng)國(guó)家建筑節(jié)能政策，綜合利用門窗各種節(jié)能技術(shù)研究開(kāi)發(fā)了新型門窗節(jié)能系統(tǒng)。通過(guò)研究如何減少滲透量，提高氣密性，降低傳熱系數(shù)及減小遮陽(yáng)系數(shù)等措施在門窗系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用和計(jì)算分析，集成優(yōu)化出性能指標(biāo)優(yōu)異的新型門窗節(jié)能系統(tǒng)模型，并探討其在門窗系統(tǒng)中的應(yīng)用。
本新型門窗節(jié)能系統(tǒng)綜合考慮了建筑門窗節(jié)能中的隔熱及遮陽(yáng)等多種因素，并集門窗多項(xiàng)功能于一身，是一種全新概念節(jié)能門窗系統(tǒng)，已獲國(guó)家實(shí)用新型專利。其關(guān)閉后可以實(shí)現(xiàn)完全封閉，保溫、隔熱、降噪、部分防盜作用，開(kāi)啟時(shí)具遮陽(yáng)、調(diào)光、通風(fēng)及微通風(fēng)、防雨、防風(fēng)、防塵，防蚊，可廣泛應(yīng)用于建筑節(jié)能門窗的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。