一．門(mén)窗的組成

構成窗戶(hù)的材料包括：

a．窗框材料包括構成窗戶(hù)主體的框材料、扇材料等；

b．五金件包括指手、連接件、傳動(dòng)件等等；

c．輔助材料包括壓條、密封條、玻璃墊塊，對于PVC型材來(lái)說(shuō)，還要包括襯鋼等材料；

d．玻璃，包括各種可以使用的平、彎玻璃，透明或者不透明的玻璃等等；

e．從建筑外維護角度來(lái)看，構成門(mén)窗系統的材料還包括窗框填縫材料如巖棉、泡末等密

封材料；

二．認識的誤區

    一段時(shí)期以前，人們對窗戶(hù)的認識停留在遮風(fÄ“ng)擋雨及采光功能上，但是隨著(zhù)建筑節能

產(chǎn)品應用技術(shù)的推廣，對門(mén)窗節能的要求也越來(lái)越高，優(yōu)異門(mén)窗、節能門(mén)窗應運而生，所

有門(mén)窗又全部向節能門(mén)窗靠攏。普遍認為，只要門(mén)窗采用隔熱材料，那么生產(chǎn)的門(mén)窗一定

的節能門(mén)窗，其實(shí)這種認識是錯誤的;

三．門(mén)窗節能工作原理

    安裝在建筑上的門(mén)窗，主要的功能是在獲得足夠采光功能條件下，需要時(shí)控制門(mén)窗在

有太陽(yáng)光照射時(shí)合理得到熱量，而在沒(méi)有太陽(yáng)照射時(shí)減少熱量流失。

1.影響門(mén)窗獲得能量的因素

影響窗戶(hù)獲得太陽(yáng)熱能力的因素有幾個(gè)，他們包括

1)窗戶(hù)的位置和方向；

2)窗戶(hù)產(chǎn)品的設計(窗戶(hù)孔道的數量)

3)使用的玻璃種類(lèi)4)內部和外部陰影的數量。下面分別敘述：

a．位置和方向

    窗戶(hù)朝向太陽(yáng)方向靠前位因素是從太陽(yáng)得熱,雖然任何方向都可以得到天空中的陽(yáng)光漫

射熱。在冬季，正午天空中太陽(yáng)升的較低，使陽(yáng)光可以通過(guò)南面的窗戶(hù)進(jìn)入室內，見(jiàn)圖1。

這些太陽(yáng)熱獲得可以幫助減少冬天的室內加熱費用。在夏季正午，當太陽(yáng)生到非常高的時(shí)候，

非常少的陽(yáng)光直接照射到南面的窗戶(hù)上，（見(jiàn)圖2)，太陽(yáng)光以如此低的角度照射到窗上，基

本被反射回去了。遮雨蓬或者適當的屋檐遮蔽在南面窗戶(hù)上，可以使窗戶(hù)得到較小的得熱，

即使將來(lái)也是如此。適當放置，這樣的遮陽(yáng)蓬在冬季不會(huì )影響陽(yáng)光得熱的。夏天，朝西的沒(méi)

有遮蔽的窗戶(hù)往往會(huì )得到過(guò)多的熱量，在一個(gè)較小的范圍，朝東向的窗戶(hù)，令人滿(mǎn)意的落葉

樹(shù)木將減少夏天的陽(yáng)光得熱而允許冬天熱獲得。

b．窗戶(hù)設計

    窗戶(hù)的設計和熱獲得系數也將是衡量窗戶(hù)得熱能力的關(guān)ç³»。一個(gè)具有寬的窗框和使用豎

框或者格柵隔開(kāi)成許多小窗戶(hù)的窗，具有很少的玻璃面積獲得太陽(yáng)能，與此形成對照的是，

在洞口中使用薄的窗框材料以及一個(gè)大的玻璃，與窗框比較，具有非常大的玻璃比例，將允許

較多的太陽(yáng)光進(jìn)入室內。（見(jiàn)圖3）

c.玻璃選擇

    玻璃層的數量也會(huì )影響陽(yáng)光得熱，例如在相同面積情況下，使用三層中空玻璃窗較使用

單層玻璃窗可以減少20%的陽(yáng)光獲得；兩層中空玻璃大約減少10%的陽(yáng)光獲得（見(jiàn)圖4）。

鍍膜玻璃和彩色玻璃也不同，白玻傳遞較多的太陽(yáng)能進(jìn)入建筑，彩色玻璃和特殊隔熱的Low-E

玻璃較白?？梢詼p少1/3以上的陽(yáng)光獲得。例如，玻璃面積相同，使用雙層Low-E中空玻璃較

使用雙層白玻中空玻璃的窗戶(hù)可以減少20%的陽(yáng)光進(jìn)入室內（見(jiàn)圖24）。不同種類(lèi)的Low-E鍍

膜玻璃對陽(yáng)光獲得的影響也不同，分別適合于南方和北方地區，起不同的作用。

d．陽(yáng)光遮蔽

    窗戶(hù)遮蔽，可以從室內的窗簾、帷?；蛘咄獠匡L(fÄ“ng)景如樹(shù)等都可以影響陽(yáng)光獲得的數量。在

冬季陽(yáng)光明媚的時(shí)間，將窗簾打開(kāi)，允許盡可能多的陽(yáng)光進(jìn)入室內。記住，在房間周?chē)N植的

樹(shù)木和灌木種類(lèi)對冬季陽(yáng)光獲得具有潛在的影響。在房間的南面，選擇落葉樹(shù)而且具有少的分

枝，這樣可以在夏天具有陽(yáng)光遮蔽而秋天落葉后允許太陽(yáng)光通過(guò)。

2．影響門(mén)窗熱損失的因素

    有幾種方法可以影響通過(guò)窗戶(hù)結構熱流失的速率，這些方法遵循基本自然定律：熱能往往

是從暖的一面流向冷的一面，構成能量損失的主要因素。我們能夠通過(guò)合理配置，將這個(gè)過(guò)程

減慢。在窗戶(hù)上的能量傳遞方式主要是：輻射傳遞、對流傳遞、傳導傳遞，另外空氣滲漏也是

窗戶(hù)能量損失的重要組成部分。

a．輻射、對流和傳導傳遞

    窗戶(hù)上中空玻璃室內側單片玻璃吸收了熱量，熱量移動(dòng)到冷的外面玻璃上并釋放到外面。

通過(guò)玻璃（以輻射形式）、通過(guò)分開(kāi)兩片玻璃的間隔層材料和邊部的密封條、窗框（以傳導形

式）、通過(guò)兩片玻璃中間氣體的運動(dòng)（以對流形式）以及通過(guò)開(kāi)啟扇、窗框結構（以空氣滲漏

形式）在窗戶(hù)上發(fā)生（見(jiàn)圖）。窗戶(hù)中通過(guò)玻璃的輻射熱損失占窗戶(hù)總的熱損失的2/3左右，因

為普通的玻璃很容易發(fā)射熱到冷的表面（具有高的發(fā)射率）。將玻璃表面的發(fā)射率降低可以減

少玻璃的輻射傳熱即使用Low-E玻璃可以減少輻射傳熱。窗戶(hù)上的傳導損失主要是通過(guò)中空玻璃

邊部和窗框發(fā)生的，通過(guò)改進(jìn)邊部材料，使用更絕緣的邊部密封材料如采用Swiggle暖邊密封系

統和隔熱窗框材料，以及改進(jìn)門(mén)窗型材設計可以有效地減少這些熱損失。對流熱損失主要在通

過(guò)中空玻璃內部間隔氣體運動(dòng)產(chǎn)生的，如果間隔層太小通過(guò)空氣的熱傳導是很大的。如果空氣

間隔層太大，那么在室內側暖玻璃表面的暖空氣就會(huì )上升而室外側冷玻璃表面的冷空氣就會(huì )下

降，形成對流，將室內的熱量流失。能夠達到較小對流損失的較好的中空玻璃間隔層厚度應該

在12-16mm之間。通常使用特殊氣體如氬氣、氪氣減少對流損失，這些氣體分別適用于不同的

間隔層厚度。

b.空氣滲漏

    不論冬季還是夏季，多數的能量費用是因為空氣滲漏造成的，對開(kāi)啟窗來(lái)說(shuō)，大多數空氣

滲漏是在扇和框之間發(fā)生或者兩個(gè)推拉扇之間（見(jiàn)圖6）。非常大面積的窗往往泄露少的空氣，

在結構裝配很差的固定窗上，主要在中空玻璃與扇之間密封處也會(huì )發(fā)生空氣滲漏。（所有窗的

排水孔也會(huì )發(fā)生空氣滲漏）。固定窗(也就是不能活動(dòng)的窗）往往具有較低的空氣滲漏速率。

可以操作的窗有很多種類(lèi)，在所有開(kāi)啟窗中，空氣滲漏較小的是上懸窗、平開(kāi)窗和類(lèi)似的使用

特殊壓條的推拉窗。如果開(kāi)啟窗戶(hù)很差而且安裝粗糙，空氣滲漏在能量流失非常大的問(wèn)題。如果

窗框周邊和洞口之間沒(méi)有很好地堵縫或者使用泡沫絕緣密封，也會(huì )發(fā)生空氣滲漏，在窗戶(hù)完全

安裝完成前，這些部位應該密封和絕緣處理。

四．合理配置門(mén)窗的措施

    從上面的分析我們知道，大量的能量是雙向通過(guò)窗戶(hù)çš„，白天，南面窗戶(hù)通常以輻射形式

獲得太陽(yáng)能；而在夜晚通過(guò)對流、輻射和傳導會(huì )流失能量。北面窗通常是通過(guò)對流和傳導流失

能量；東面和西面窗在加熱的季節往往是不確定的，然而在夏季，西面窗是純粹獲得能量，引

起過(guò)熱。我們在不考慮門(mén)窗安裝朝向的情況下，通過(guò)合理配置門(mén)窗組成，可以提高門(mén)窗的隔熱

節能特性，這些措施包括：根據不同的使用地點(diǎn)，選擇合理的陽(yáng)光遮蔽玻璃，控制通過(guò)門(mén)窗的

輻射傳熱、加大中空玻璃間隔層內氣體比重，降低對流傳熱、選擇低傳導的中空玻璃邊部間隔

材料和隔熱窗框材料，控制通過(guò)門(mén)窗的傳導傳熱等等，具體分析如下：

a．合理選用原片玻璃，控制通過(guò)門(mén)窗的輻射傳熱

    透明窗戶(hù)玻璃很容易使太陽(yáng)光通過(guò)，然而，因為透明玻璃具有較高的輻射率，在晚上同樣

會(huì )以輻射熱流失的形式向室外發(fā)射紅外線(xiàn)能量。在選擇原片玻璃時(shí)，應該根據不同的地區選用

不同的玻璃形式。如陽(yáng)光照射強的地區，選用低透過(guò)的鍍膜玻璃或吸熱玻璃作為原片玻璃，控

制陽(yáng)光進(jìn)入室內而較寒冷地區，選擇高透過(guò)的白?；蝈兡げＡ?，尤其是Low-E玻璃做原片，防止

室內熱量流失，從而提高中空玻璃的使用效果。

    我們以上海地區為例，采用鋁合金斷橋門(mén)窗，U值為3.43W/m2.K，選取冬季室內溫度為18℃，

室外平均溫度為5℃，較低溫度天數為56天，冬季陽(yáng)光照度為135W/m2；夏季室內溫度為26℃，

室外平均溫度30度，較高溫度的天數為180天，陽(yáng)光照度為580 W/m2，在一棟4000平方米的住宅，

采用陽(yáng)光遮蔽系數為0.30的玻璃，取暖費用消耗費用為99963元，制冷費用為150058元；而選用

陽(yáng)光遮蔽系數為0.50的原片玻璃，取暖費用為93358元/年，制冷費用為217168元/年。兩者比較，

取暖費用相差的費用為6605元/年，而制冷費用相差為67110元/年，兩者綜合，選用低遮蔽系的

玻璃較高遮蔽系數的玻璃每年可以節省電費60506元/年，由數據我們可以看出，南方地區，適合

使用帶顏色的中空玻璃，因為雖然改變了玻璃的顏色，但是中空玻璃的U值是沒(méi)有變化的，僅僅

是改變了玻璃的遮陽(yáng)系數，也就是說(shuō)，使用顏色玻璃僅僅起到控制陽(yáng)光的作用。而在我國北方地

區，考慮的多數是冬季采暖問(wèn)題，對于控制陽(yáng)光進(jìn)入室內是不可取的，應該選擇高透過(guò)率的原片

玻璃。我們以哈爾濱地區為例，選取鋁合金斷橋門(mén)窗，U值為3.43W/m2.K，選取冬季室內溫度為

18℃，室外平均溫度為-10℃，較低溫度天數為179天，冬季陽(yáng)光照度為120W/m2；夏季室內溫度

為26℃，室外平均溫度28度，較高溫度的天數為30天，陽(yáng)光照度為620 W/m2，在一棟4000平方米

的住宅，采用陽(yáng)光遮蔽系數為0.30的玻璃，取暖費用消耗費用為383296元，制冷費用為22051元；

而選用陽(yáng)光遮蔽系數為0.50的原片玻璃，取暖費用為373419元/年，制冷費用為34007元/年。兩

者比較，取暖費用相差的費用為9877元/年，而制冷費用相差為11956元/年，兩者綜合，選用低

遮蔽系數的玻璃較高遮蔽系數的玻璃每年可以節省電費2079元/年。雖然在北方地區，選用低遮

蔽系數的玻璃同樣節省電費，但是在冬季取暖期內，低遮蔽系數的玻璃較高遮蔽系數的玻璃費用

高，所以建議在取暖為主的地區，一般選取較高遮蔽系數的玻璃。

    使用Low-E鍍膜玻璃通常會(huì )損失一些太陽(yáng)å…‰，略微減少陽(yáng)光熱獲得，但是通過(guò)夜晚優(yōu)ç•°çš„éš”

熱性能改進(jìn)，這些損失可以大大地得到補償。另外使用Low-E鍍膜玻璃還可以減少紫外線(xiàn)的通過(guò)，

可以減少室內物品褪色的可能。

b．改進(jìn)中空玻璃間隔層內氣體性能

    é–€(mén)窗及中空玻璃技術(shù)的一個(gè)改進(jìn)是中空玻璃內部充入氣體，充入氣體的條件是具有化學(xué)穩定

性和不反應的，氬氣和氪氣是普遍的選擇。氬氣很普通而且便宜的，在兩層玻璃之間充入氬氣能

夠做兩件事情：1)可以減少熱傳導損失，因為氬氣比空氣具有低的傳導率，2)減少對流損失，因

為氬氣比空氣重，在玻璃層之間不流動(dòng)。氪氣的性能較氬氣稍微好一些而且在小的間隔層內使用

（約8mm），效果較好，但是氪氣價(jià)格較貴。相對窄的間隔層需要的氣體量少，而且多層窄的間

隔層可以減小壓力破碎的可能。一般來(lái)講，在中空玻璃間隔層內充入足夠比例（約90%）的氬氣，

可以降低U值約5%，這樣，上述在哈爾濱地區例子中，選用充入氬氣的中空玻璃，每年取暖期可

以節省電費約18600元。

c．選用低傳導間隔層

    在Low-E鍍膜減少輻射損失、充氣減少對流和傳導損失時(shí)，窗戶(hù)玻璃周邊的間隔條成為弱的

熱鏈接。大多數間隔條使用的是傳統的鋁管，雖然重量輕，但是十分不幸的是這樣的金屬具有很

好的熱傳導性能。從能量效率觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，低傳導間隔條是主要的改進(jìn)方法。市場(chǎng)上出現很多不同

的方法和材料，相應改進(jìn)了性能。一般來(lái)說(shuō)，將傳統鋁條更換成暖邊Swiggle膠條做中空玻璃密

封，可以提高近5%的隔熱性能，而在充入氬氣或者采用Low-E的中空玻璃上改變密封方式，可以

提高15%-20%的隔熱性能，相應節省20000元/年的費用。而且這些暖邊密封間隔條也能夠提高內

部玻璃表面周邊的溫度并減少熱應力，減少玻璃炸裂，在冬天可以減少80%結露的可能。下面表

格是各種不同邊部密封材料的熱傳導率數值。

         密封形式        雙封鋁條      熱熔丁基/Uå½¢    Swiggle/鋁隔帶    不銹鋼Swiggle

        傳熱系數W/m ℃     10．8        4．43            3．06             1．36

d．選用隔熱性能好的窗框材料

    窗框材料是整個(gè)窗戶(hù)中另外一個(gè)弱的鏈環(huán)，整個(gè)窗戶(hù)中約1/4面積是窗框材料，高性能的裝

配較傳統的窗框材料具有更好的隔熱性能。窗框是不同材料的組合，如果選擇門(mén)窗已經(jīng)決定使

用Low-E鍍膜、充氣和低傳導間隔條中空玻璃，那么窗框材料就應該選擇較低傳導熱損失的材料，

這是窗框材料選擇的基本條件。窗框材料對中空玻璃的性能影響非常大，門(mén)窗的U值一般是由三部

分的值經(jīng)過(guò)加權平均計算出來(lái)的，這三部分分別為：窗框材料面積的U值、玻璃邊部的U值及玻

璃中點(diǎn)的U值組成。如果選用的窗框材料不同，那么整個(gè)門(mén)窗的U值的數值也不同，而且差別較

大。下表中的數值是通常情況，不同窗框材料配白玻中空玻璃的隔熱系數表：

    窗框材料     鋁合金     熱隔斷鋁合金     PVC

    U值W/M2k     4．49        3．63       2．78

從數值上來(lái)看，窗框材料的隔熱性能好，那么整個(gè)窗的U值就好，如果使用PVC窗而選用不同的開(kāi)

啟形式，整個(gè)門(mén)窗U值也不相同。

從上述數據，我們可以看出，不是一提到玻璃U值的大小或者選用的窗框材料的隔熱性能好壞就斷

定門(mén)窗整體保溫性能的好壞，而是要根據門(mén)窗的形式及綜合配置而定。同樣需要注意，窗框材料

對陽(yáng)光獲得具有重要的影響，一般強度大的材料可以制成窄的框、扇面積，象斷橋鋁合金和玻璃

鋼材料，這樣可以允許更多玻璃面積的陽(yáng)光獲得，這種型材被稱(chēng)為低斷面型材，一般金屬型材的

設計要更多地考慮這個(gè)因素。

五．建議門(mén)窗設計要點(diǎn)

1．對于使用較好導熱性能的窗框材料如鋁合金窗框材料，大面積的玻璃較小面積的玻璃好，因

為大面積玻璃減少窗中窗框材料的比例，通過(guò)合理配置中空玻璃的結構，可以使整窗的性能非常大

優(yōu)化；

2．高性能窗的熱性能弱點(diǎn)是窗框材料和玻璃邊部材料，因為玻璃中心是效率高率的，窗框和玻璃

邊部傳導相對較高，應該選擇絕緣間隔條（沒(méi)有金屬/很少金屬）及熱隔斷、低斷面的窗框材料；

3．避免大面積西曬玻璃的使用，日落是很好的，但是進(jìn)行空氣調節的費用是很高的；

4．開(kāi)啟窗要求應考慮通風(fēng)設置及防止空氣滲漏，以及緊急出口設置，平開(kāi)窗可以較推拉窗獲得

高的通風(fēng)能力，但是開(kāi)啟形式設計需要考慮風(fēng)壓作用；

5．加大版面設計，減少窗框和扇的材料面積,提高整窗的視野通透及性能；