一、前言
  節(jié)約資源、節(jié)省能源、建設(shè)節(jié)約性社會是2005年的重要話題。我國是一個耗能大國，建筑直接消耗的能源占全社會能源消費量的46%~50%，而門窗的能源損失又占到建筑能耗的50%，所以減少門窗的能源損失是當(dāng)前建筑節(jié)能的主要途徑之一。我國**有關(guān)部門在吸取歐洲、北美等國家地區(qū)的建筑節(jié)能先進(jìn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，針對本國國情相應(yīng)的制定了《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》、《公共建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》等一系列的有關(guān)建筑節(jié)能法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。北京市率先制定了針對住宅工程門窗的地方性標(biāo)準(zhǔn)———《住宅建筑門窗應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》，該標(biāo)準(zhǔn)從材料、設(shè)計、{TodayHot}安裝、檢查驗收全方位對建筑門窗的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了規(guī)范，明確將門窗保溫性能指標(biāo)由原外窗傳熱系數(shù)（U值）3.5w/m2.k限制到了2.8w/m2.k以內(nèi)，以確保住宅建筑節(jié)能水平達(dá)到65%。天津、上海等省市紛紛也相繼出臺一些針對建筑外門窗節(jié)能保溫性能的指標(biāo)與要求的規(guī)定。
  門窗保溫、隔熱性能的優(yōu)劣直接影響到建筑能耗的大小，而造成門窗熱損失大致有三個渠道，見圖表1。

圖表1 門窗導(dǎo)熱示意圖
  1、門窗框扇與玻璃通過熱傳導(dǎo)的方向進(jìn)行熱能的傳遞。
  2、門窗框扇之間、門窗框扇的構(gòu)件與玻璃之間、門窗框與墻體之間的各種逢隙形成空氣滲透隨之帶來的熱量交換及滲漏造成的熱損失。
  3、窗用玻璃的熱幅射進(jìn)行的熱傳導(dǎo)。
因此要使外門窗具備優(yōu)良保溫的性能必須要從制作門窗所采用的材料、型材的斷面腔型、窗型的構(gòu)造設(shè)計、門窗玻璃的配置及玻璃的安裝方法、門窗框與墻體安裝等方面綜合考慮才能得到一個較好保溫節(jié)能的結(jié)果。
  目前市場上見到的隔熱鋁合金窗、塑鋼窗與鋼窗、普通鋁合金窗相比其保溫節(jié)能性能大有好轉(zhuǎn)，但是都存在一定問題，不能完全滿足北京市節(jié)能65%要求（外窗整窗傳熱系數(shù)（U值）小于2.8w/m2.k的指標(biāo)要求）。如果建筑節(jié)能的指標(biāo)要求進(jìn)一步提高，這些產(chǎn)品現(xiàn)有狀況根本不能適應(yīng)，此類產(chǎn)品不加以改進(jìn)在今后的應(yīng)用與發(fā)展存在著更大的難度。近來在北京建筑市場上新出現(xiàn)的一種采用引進(jìn)國外技術(shù)生產(chǎn)的玻璃纖維增強(qiáng)塑料（俗稱玻璃鋼）門窗，這種產(chǎn)品以優(yōu)異的保溫、{HotTag}隔音性能引起眾多開發(fā)商和建筑設(shè)計部門的注意，此類門窗可根據(jù)不同建筑設(shè)計要求，采用不同節(jié)能措施來滿足不同的使用要求。由北京建工茵萊玻璃鋼制品有限公司采用加拿大先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的建工茵萊牌玻璃鋼節(jié)能窗是其代表，該品牌的外窗采用常規(guī)配置的的整窗其傳熱系數(shù)小于2.3w/m2.k,如果將其型材構(gòu)造或配用的玻璃進(jìn)行稍加調(diào)整改進(jìn)，其傳熱系數(shù)可以達(dá)到2.1w/m2.k、1.5w/m2.k的水平，是目前節(jié)能保溫門窗中的一枝新秀。本文以建工茵萊牌玻璃鋼節(jié)能門窗為例進(jìn)行有關(guān)的探討。
  二、璃鋼節(jié)能門窗產(chǎn)品的特性
  玻璃纖維增強(qiáng)塑料———FIBER、REINFORCED PLASTICS簡稱玻璃鋼，是一種新型復(fù)合材料，它是基體樹脂和增強(qiáng)纖維構(gòu)成的類似于鋼筋混凝土的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)體，由于樹脂和纖維在性能上的“優(yōu)勢互補”，使其具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、防腐、絕緣、保溫、隔聲等優(yōu)良物理化學(xué)性能，目前已廣泛應(yīng)用于航空、航天等尖端領(lǐng)域。
  玻璃鋼門窗異型材是玻璃纖維及織物浸透樹脂后經(jīng)牽引機(jī)牽引下通過加熱專用模具高溫固化成型，形成表面光潔、尺寸穩(wěn)定、強(qiáng)度高的玻璃鋼型材；又經(jīng)特殊涂層表面處理切割下料后，使用專用角連件和密封材料組裝成高質(zhì)的新一代節(jié)能環(huán)保型門窗。玻璃鋼材料與其它窗體用材的主要性能比見圖表2。
圖表2 玻璃鋼材料與其它窗體用材主要性能比較

  從圖表2中可以看出其主要性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋼鐵、鋁合金及塑料，它還具有耐腐蝕、耐老化、低導(dǎo)熱系數(shù)及電絕緣性和良好的成型工藝特點。上世紀(jì)80年代，隨著玻璃鋼門窗異型材拉擠和表面涂裝工藝的突破，加拿大茵萊玻璃纖維公司等企業(yè)在此基礎(chǔ)上率先成功開發(fā)出適用于北美地區(qū)的玻璃鋼保溫節(jié)能門窗。由于玻璃鋼材料的特有優(yōu)勢，使門窗具有保溫節(jié)能、密封隔音、結(jié)構(gòu)精巧、美觀高雅、堅固耐用、性能可靠、使用方便等突出優(yōu)點，產(chǎn)品具有很大的市場吸引力，目前已迅速擴(kuò)展到北美、西歐、日本、***等國家地區(qū)。
  北京建工集團(tuán)在2002年與加拿大茵萊玻璃纖維公司合資在北京成立北京建工茵萊玻璃鋼制品有限公司，專門從事玻璃鋼節(jié)能門窗的生產(chǎn)。投產(chǎn)2年多來，產(chǎn)品已在數(shù)十個工程上使用，其節(jié)能、保溫、隔聲等優(yōu)點已得到了明顯體現(xiàn)，受到各方面用戶的歡迎。圖表3為某工程以監(jiān)理公司抽樣經(jīng)北京權(quán)威檢測部門檢測的實際性能指標(biāo)。
圖表3 建工茵萊玻璃鋼實測性能指標(biāo)

  從圖表3中可以看出，建工茵萊玻璃鋼保溫節(jié)能窗的各項物理力學(xué)性能都十分優(yōu)越，尤其保溫、隔聲更為突出。
  三、建工茵萊玻璃鋼節(jié)能門窗保溫、隔熱特性分析
  1、鋼材料的熱穩(wěn)性能及熱工性能都明顯的優(yōu)于鋁合金、塑料等材料。
  玻璃鋼是一種高分子復(fù)合材料，以強(qiáng)度高，在冷熱變化較大的環(huán)境下具有尺寸穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)小等特點（如：PVC材質(zhì)的型材熱膨脹系數(shù)為玻璃鋼材質(zhì)的型材的12-20倍，合金鋁的材質(zhì)的型材膨脹系數(shù)為玻璃鋼型材3-4倍）。玻璃鋼型材的受溫度冷、熱變化引起的膨脹收縮程度與建筑物主體和門窗用玻璃是一致的，避免了因溫度變化引起的熱脹冷縮造成的門窗與玻璃和建筑物主體之間產(chǎn)生縫隙，從而避免了熱量在因熱變形而產(chǎn)生的縫隙中外滲漏。
  2、玻璃鋼材料具有較低的傳熱系數(shù)（即較高的熱阻R值）。
  從圖表2可以看出玻璃鋼材料本身的導(dǎo)熱系數(shù)較低,與 PVC、鋁合金相比較分別大約低1.5倍、680倍。更為重要的是建工茵萊節(jié)能門窗的型材結(jié)構(gòu)，是引進(jìn)適合北美地區(qū)的保溫窗的結(jié)構(gòu)設(shè)計，空腹多腔結(jié)構(gòu)增加了空氣隔熱保溫層，其熱阻值有較大幅度的提高，據(jù)有關(guān)資料報道其熱阻值可達(dá)9.96m℃/w,與各種材料制成門窗框型材相比其熱阻R值為最高，見圖表4。

圖表4 各種門窗框材的熱阻（R值）
  由于玻璃鋼門窗框型材本身的熱阻值較高，因此可以有效的隔斷室內(nèi)外熱量從門窗框上傳遞的途徑。
  3、合理配置中空玻璃。
  采用中空玻璃是建筑外門窗節(jié)能保溫的一項重要措施，建工茵萊玻璃鋼節(jié)能門窗不僅在原有產(chǎn)品配置設(shè)計時就規(guī)定采用中空玻璃，而且在中空玻璃本身結(jié)構(gòu)也有一定的講究。如：推拉窗采用的中空玻璃的總厚度為20mm，單片玻璃厚度為4mm，玻璃內(nèi)腔間距為12mm；平開窗采用中空玻璃的總厚度為22mm，單片玻璃厚度為5mm，玻璃內(nèi)腔間距為12mm，也就是說兩種窗型就選用的中空玻璃內(nèi)腔距均為12mm。這是因為與中空玻璃內(nèi)腔間距與中空玻璃的U值（傳熱系數(shù)）有關(guān)，在內(nèi)腔間距增大到空氣層沒有出現(xiàn)對流時，內(nèi)腔間距越大其傳熱系數(shù)越小，隔熱性能越好。但這不是絕對的，從圖表5表明：內(nèi)腔間距12-15mm為最佳，超過這個范圍U值反而有所增加；因此中空玻璃的內(nèi)腔距一般以12mm具有最佳的保溫效果。建工茵萊牌節(jié)能門窗的玻璃配置的選擇正符合此規(guī)律，相比目前北京門窗市場采用的5+9A+5的中空玻璃配置具有及佳的保溫效果。

圖表5 內(nèi)腔間距與隔熱性能的關(guān)系
  4、用新技術(shù)加強(qiáng)框與扇、型材與玻璃的密封技術(shù)。
  門窗的框、扇之間以及玻璃與型材之間容易存在縫隙，而引起空氣滲透，隨之帶來了熱交換及滲漏造成熱量損失。針對這些現(xiàn)象，建工茵萊玻璃鋼節(jié)能窗分別從結(jié)構(gòu)密封設(shè)計及玻璃安裝方法都有創(chuàng)新，以確保其縫隙滲漏量降低到最少程度甚至達(dá)到無滲漏，見圖表6。

圖表6 玻璃鋼型材框、扇、中空玻璃截面
  在框、扇搭接處，采取階梯式多道密封結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證窗框與窗扇密封；采用不干膠與軟硬共擠PVC玻璃壓條的新型玻璃固定結(jié)構(gòu)工藝，從而減少空氣從玻璃安裝處產(chǎn)生滲漏，保證玻璃與窗扇的密封。采用上述幾項新技術(shù)后，此品牌的外窗密封性能優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)中五級的指標(biāo)值，滲透量在0.1~0.3w/m2.h左右，同時也為其優(yōu)良的保溫效果提供了保證。
  四、建工茵萊牌節(jié)能窗與其它保溫節(jié)能窗的比較
  1、隔熱鋁合金節(jié)能效果的比較。
  目前，北京建筑市場正在推廣應(yīng)用的節(jié)能保溫窗主要是隔熱鋁合金窗。隔熱鋁合金窗由于生產(chǎn)廠家選用的鋁型材料不一樣，其質(zhì)量和保溫性能都有差別，北京市某鋁業(yè)公司在隔熱鋁合金窗研制起步較早，產(chǎn)品較為成熟，在北京占有一定市場份額。我們選擇與其進(jìn)行對比，見圖7。
  從上表可以看出目前正常采用鑲嵌斷橋隔熱條寬為14.8mm的60系列平開窗鋁合金窗，采用常規(guī)5+12A+5中空玻璃，尚未達(dá)到規(guī)范整窗傳熱系數(shù)U值≤2.8w/m2.k要求，必須在型材及中空玻璃的玻璃配置上進(jìn)行改進(jìn)才能滿足北京市現(xiàn)有建筑節(jié)能規(guī)范。從表中可以看出同一系列規(guī)格的隔熱鋁合金的傳熱系數(shù)從2.9~3.0提高到2.6~2.7，至少相應(yīng)增加每平米成本23元左右。另外，據(jù)行業(yè)內(nèi)有關(guān)人員測算，為了達(dá)到整窗2.8 w/m2.k的熱傳導(dǎo)系數(shù)，隔熱鋁合金窗光鋁型材框料每平米就得增加成本102元左右。而建工茵萊牌節(jié)能窗，在常規(guī)的配置下，可以得到較理想的傳熱系數(shù)U值，并且對型材或中空玻璃的配置稍加改進(jìn)，其傳熱系數(shù)U值還有更好的效果，價比性也具有一定的優(yōu)勢。這說明為今后建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)再次提高與先進(jìn)國家接軔時，此品牌的窗，仍有很好的應(yīng)用前景。
  2、筑茵萊牌節(jié)能門窗的節(jié)能效果。
建筑門窗節(jié)能效果最終要體現(xiàn)在門窗熱損造成的能耗及由此引起的經(jīng)濟(jì)費用，我們以北京為例，對建工茵萊節(jié)能門窗節(jié)能效果參照美國“Window4.1”的計算方式進(jìn)行量化計算。
  計算的依據(jù)和條件：
  （1）北京2004年前規(guī)定住宅建筑節(jié)能為50%時要求整窗熱傳導(dǎo)系數(shù)U值應(yīng)U值≤3.5W/m2.k；目前建筑節(jié)能提高到65%，整窗傳熱系數(shù)U值應(yīng)≤3.8W/m2.k。計算是分別這個指標(biāo)值為對比依據(jù)。
  （2）目前民用住宅的面積及外窗面積均不一，為計算面積我們按每套住宅建筑面積為100m2，外窗面積為30m2作為計算依據(jù)。
  （3）根據(jù)北京市氣象資料統(tǒng)計夏季制冷期為6、7、8三個月，平均氣溫超過28℃，約45天；冬季采暖期為11、12、1、2四個月約120天平均氣溫1.3℃。
  設(shè)定當(dāng)室外溫度低于5℃和高于24℃的情況下，需要制熱（至18℃）或制冷（至22℃），夏季室外平均溫度為300C，室內(nèi)為22℃需制冷45天（每天12小時）。冬季室外平均溫度1.3℃，室內(nèi)平均溫度18℃，采暖天數(shù)120天（每天采暖24小時）。
  （4）A型節(jié)能窗配置為：采用常規(guī)300系列型材制造的60平開窗，配裝5+12A+5雙白中空玻璃。B型節(jié)能窗配置為：采用節(jié)能改進(jìn)型300系列型材制作的60平開窗，配裝5+12A+5雙白中空玻璃。C型節(jié)能窗配置：采用節(jié)能改進(jìn)型300系列型材制作的60平開窗，配裝5+12A+5-Low-E單Low-E中玻璃。
（5）A、B、C型節(jié)能窗U值均按1.5×1.5米單開啟內(nèi)平開窗實測數(shù)據(jù)計算。
  從表中數(shù)字可以看出建工茵萊牌節(jié)能窗整窗傳熱系數(shù)低天北京市現(xiàn)行規(guī)定U值≤2.8W/m2.k要求；其中常規(guī)配置的外窗每年每平米能節(jié)電63KW.H（度），節(jié)約費用30.19元。按目前該公司年產(chǎn)8萬平方米的生產(chǎn)能力計算，每年可節(jié)約電能504萬KW·H，如果采用低幅射LOW-E玻璃其節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效益更為明顯。
  五、結(jié)論
  從上述討論可以看出，建工茵萊玻璃鋼節(jié)能門窗，除了具有玻璃鋼共有的材質(zhì)優(yōu)點外，還在型材結(jié)構(gòu)、門窗設(shè)計等方面具有獨有的特點。因此，具有比其它節(jié)能保溫窗更優(yōu)異的保溫、隔聲性能。它不僅適應(yīng)當(dāng)前建筑節(jié)能規(guī)范的要求，而且可以不需或少量增加改進(jìn)費用，即可適應(yīng)今后建筑節(jié)能指標(biāo)提高的發(fā)展要求。如：外窗傳熱系數(shù)U值由目前2.8W/m2.k，提高到2.5W/m2.k、2.3 W/m2.k，甚至更高的水平。
  推廣應(yīng)用建工茵萊保溫節(jié)能門窗，能夠節(jié)省大量的能源，并能推動建筑門窗行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步；同時也能改善和提高老百姓居住的舒適度，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。