建筑外窗系统能源浪费软肋尚未被破解

随着国家建筑节能政策的完善，人们充分认识到建筑节能的重要性。而门窗等透光建筑构件是建筑外围护结构中热工性能最薄弱的环节，通过透光建筑构件的能耗，在整个建筑物能耗中占有相当可观的比例。目前，我国已把建筑节能列为国家可持续发展的重要工作，相继制订和颁布了一系列建筑节能方面的标准，在这些标准中，对建筑外窗都提出了明确的要求。 建筑外窗产业问题透析　　建筑外窗是建筑物外围护结构的重要组成部分，其主要作用是采光通风，给建筑物创造良好的室内光环境和空气环境。目前我国的基本建设规模和乡村城镇化进程都处在高速发展阶段，在相当长的时间里，建筑市场对门窗的需求在数量上还会稳步增加。　　据专家介绍，我国建筑外窗产业仍然面临着一系列问题。比如技术问题，建筑外窗是建筑物外围护结构的重要组成部分，建筑外窗的性能直接影响到建筑物的美观、安全、环保等诸多方面。与气候条件接近的西欧、北美国家相比，目前我国建筑通过外窗的热损失是加拿大和其他>其他>其他北半球国家同类建筑物的两倍以上。　　在寒冷及严寒地区，外窗热工性能不好，既浪费能源，又可能产生结露等室内热环境问题。据调查，我国北方一些地区的采暖建筑，由于采用普通门窗，冬季通过外窗的传热与空气渗透耗热量之和，可达全部建筑能耗的50%以上。根据严寒地区建筑外窗现状调查结果显示，采用单框三玻塑料窗的建筑，由于安装构造不合理导致窗墙连接部位以及漏气部位严重结冰结眼，在极端温差作用下，型材产生弯曲、玻璃形成弧面，降低了建筑外窗的性能。在夏热冬暖地区，外窗隔热性能差，不但大幅度提高空调能耗，还会严重影响室内舒适度。夏季通过向阳面门窗进入室内的太阳辐射热，已成为空调负荷的主体。　　在夏热冬冷地区，上述问题都有不同程度的体现。但是建筑师偏爱使用大窗墙比设计，很多场合甚至高度跨越一个楼层。由于该地区大量采用的隔热型材铝合金外窗型材的刚度不足，往往给工程带来很大的安全隐患。　　在我国沿海城市，台风是常见的天气状况，外窗强度或刚度不够，将造成结构损坏，危害人身安全。雨水通过外窗的孔缝渗人室内，会浸染房间内部装修和室内陈设物件，不仅影响室内正常活动并且使居民在心理上形成不能满足建筑基本要求的不舒适和不安全感。同时，长期滞留在型材腔内的积水还会腐蚀金属材料、五金配件，影响正常开关，缩短建筑外窗的寿命。因此建筑外窗良好的抗风压性能和水密性能是满足该地区外窗使用功能的基本要求。再如市场及宏观调控问题，建筑外窗的研发体系多以型材厂为龙头企业，型材厂往往不了解门窗的工程应用技术；门窗厂以组装门窗为主，研发技术力量不足。国外引进的产品不能满足我国大面积气候条件。建筑外窗设计、制作、安装和施工验收环节缺乏系统性，标准不配套。缺少统一的设计要求，产品标准不考虑安装要求，而验收规范要求过于简单，使门窗生产厂家无所适从。恶劣的市场环境导致低价竞争，劣质产品充斥市场。 建筑外窗系统研究存在难点　　专家根据研究中所遇到的问题分析认为，第一、建筑外窗的评估方法是研究中的难点。建筑外窗的评估体系是指对建筑外窗系统应用技术条件的符合性进行全面的判定，包括设计验证、产品检测及工程检测评定。研究者重点使用编制计算机软件进行设计验证，同时建立全面、科学、准确、可行的产品及工程现场检测技术手段，制定合理的评估方法。　　第二、高温差作用对建筑外窗系统性能的影响。建筑外窗系统在室内外高温差作用下性能会发生改变甚至失去正常使用功能。如室内外温差过大，建筑外窗型材及玻璃变形增大，导致气密、水密、隔声性能下降、材料强度降低。目前此类研究在国内尚属空白，美国10多年前已经开始这方面的研究，并制定了ASTME1424 一91（2000年修订）"关于确定通过外窗、幕墙和门、在试件两侧规定的压力和温度差下的空气渗透率的标准测定方法"标准。研究温差作用下的建筑外窗的性能变化，建立相应的检测研究手段，对建筑外窗系统设计具有指导性的意义。　　第三、热循环作用下建筑外窗系统的性能研究。在室外温度反复变化作用下，建筑外窗系统的各项性能，如气密、水密性能将会产生很大的改变，影响建筑外窗系统的正常使用，从而缩短建筑外窗的使用寿命。现行标准按照反复启闭次数来确定外窗使用寿命的作法不完善，还应该考虑循环温差作用的影响，如美国标准E2264 一05"窗产品温度循环影响测试规程"就考察了建筑外窗循环温差作用下的性能改变。本项目也是在国内首次对上述问题开展系统研究。　　第四、建筑外窗型材热工性能。建筑外窗的型材断面非常复杂，有些特性可以精确地计算出来，比如截面惯性矩，但是有些指标往往需要根据经验制定边界条件计算，如传热系数。能否通过试验的方法模拟边界条件来相对准确地测定型材的传热系数，为建筑外窗提供设计依据，是需要解决的主要难点之一。　　第五、建筑外窗安装工艺。建筑外窗的安装工艺对建筑外窗的性能有很大影响。当外窗安装不合理时，首先可能产生安全隐患，国内已经有多次的安全事故发生；其次可能产生漏水、漏气、局部冷桥造成的结露结冰等，严重影响了外窗的正常使用。多年来，门窗行业一直讨论的问题是是否应该增加安装附框，即在土建施工过程中在门窗的洞口安装金属附框，在建筑装修阶段将外窗整体固定在附框上，这样做可以避免交叉施工造成的对外窗的破坏，同时可以保证外窗的质量，有利于建筑外窗工业化。实际上在国外发达国家已经不仅采用简单附框技术，而且采用专用功能性附框，既满足安装要求，又提高了外窗的性能。因此本项目的难点是推广采用功能性附框的同时，在功能性与经济性之间寻找平衡点。　　第六、建筑外窗遮阳一体化技术。建筑外遮阳技术已列入本课题夏热冬暖地区的重点研究内容。外遮阳是最直接、最有效的遮阳手段，但是往往在建筑设计时提出遮阳设计方案并在施工装修过程中实现，而与门窗企业无关，所以很难配合一致，降低了遮阳效果。因此，门窗企业生产外窗遮阳一体化的产品，将有效改善上述问题。业内研究者将重点进行遮阳与外窗一体化方面的研究，提出合理化、标准化、系列化方案，供建筑师选用，在设计阶段就可以明确遮阳的效果。同时建筑外窗遮阳一体化技术必将提高工业化加工程度，为提高产品质量创造有利条件。此外，可以考虑夏热冬冷地区夏季遮阳、冬季吸热的特殊技术，提高节能效果。