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摘要：外窗是建筑外围护结构的重要组成部分，其耗热量比较大，具有较好的节能潜力。本文结合笔者多年的实践经验，重点探讨了建筑外窗缝隙、玻璃、窗框和窗扇框对节能效果的影响，并针对性提出了一些切实有效的节能设计措施，以供类似工程研究参考。
关键词：建筑外窗；窗框窗扇；节能性措施；设计要求
随着我国城市化的不断加快，城市建筑行业得到进一步的发展，各种类型的建筑物数量日益增加，对建筑的节能效果也提出了更高的要求。建筑能耗已与工业能耗、交通能耗并列，成为我国能源能耗的三大能耗大户，并且能耗总量由逐年上升的趋势。建筑物主要耗能部位包括外窗、外墙、屋面和地面，其中外窗的能耗约占建筑总能耗的50%以上，是建筑耗能的关键部位。因此，加强建筑外窗节能设计工作，降低建筑外窗的能耗，提高建筑外窗的隔热性、保温性，对改善建筑室内环境和促进城市节能建筑的可持续发展具有重要作用。本文通过探讨建筑外窗节能效果的影响因素，提出了合理的節能措施，旨在降低建筑外窗能耗，以期推动建筑节能工程的发展。
1外窗节能效果影响因素
通过辐射传热、对流传热、传导传热、空气渗透4种形式，及通过缝隙、玻璃、窗框窗扇等导致外窗的能量损失。
1.1缝隙
由于气密性差，外窗内外冷热空气在压差和温差的作用下，通过缝隙交换造成大量的能耗。影响外窗气密性的有如下方面：
1.1.1结构
按开启方式来分，外窗有平开旋转式、推拉平移式、折叠式。常用的推拉窗是开放式结构，在关闭状态下框扇间有间隙，形成对流，间隙越大，冷热空气对流越大。推拉窗密封用密封毛条，长期使用易变形和磨损，间隙会加大，所以推拉窗对流产生的热损失远超型材和玻璃的热损失，节能效果不理想。平开窗密封用搭接式胶条密封，窗扇关闭时密封胶条压紧，密封性能很好，窗的热损失主要通过玻璃和型材，如采用好的节能材料，节能效果是能保证的。
1.1.2设计、制作等
（1）设计不规范，主要受力杆件抗风压性能未满足要求，在长期的风荷载作用下，高层建筑上的窗易产生变形，增加了框扇间的间隙。
（2）加工制作不精确，装配尺寸偏差超标。
（3）密封材料选用不当、尺寸不匹配、密封材料弹性差、易变形、不易恢复。
（4）五金配件选用不合理，大的开启扇没有相应增加闭锁点，外窗构件的连接部位和五金件的装配部位没有进行密封处理。
1.2玻璃、窗框窗扇
相对增热量：综合考虑温差传热和太阳辐射对室内的影响，通过玻璃、型材获得和散失的热量之和。
相对增热量计算公式如下：
相对增热量=（TO-Ti）×K+太阳照射强度×SC （1）
式中：TO—室外温度
Ti—室内温度
K—传热系数
SC—遮阳系数
（TO-Ti）K是对流传导产生的热量，太阳照射强度×SC是太阳辐射产生的热量。相对增热量大于0时，表示室内获得的热量多；小于0时，表示室内向外散失的热量多。
天气炎热时室外温度高，此时K值和SC越小，相对增热量越小，有利于降低制冷能耗。天气寒冷时室外温度低，（TO-Ti）K为负值，向室外传热，SC越大，太阳辐射产生的热量越能弥补向室外散失的热量，越能减少采暖能耗。从节能的角度看，K值表示保温性能，SC表示隔热性能。
1.2.1传热系数
传热系数K值是建筑围护结构热工性能的重要指标。在稳定传热条件下，试件两侧环境温度差为1K（℃）时，为在单位时间内通过单位面积门窗或玻璃幕墙的热量。K值越低，对流传导传递的热量越低，试件的保温性能越好。
窗的传热系数计算公式如下：
K=（AgKg+AfKf+ΨLg）/（Ag+Af） （2）
式中：Kg—玻璃传热系数
Ag—玻璃面积
Kf—窗框传热系数
Af—窗框面积
Ψ—窗框和窗玻璃之间线传热系数
Lg—玻璃窗框间线长
1.2.2遮阳系数SC
遮阳系数SC是建筑围护结构热工性能的另一重要指标，是在给定条件下，玻璃、门窗或玻璃幕墙的太阳光总透射比与相同条件下相同面积的标准玻璃（3mm透明玻璃）的太阳光总透射比的比值。SC越小，通过外围护结构的太阳辐射热量越小，隔热效果越好。
窗的综合遮阳系数计算公式如下：
SC=SCC×SD=SCB×[1-Af/（Ag+Af）]×SD（3）
式中：SCC—窗本身的遮阳系数
SD—外遮阳的遮阳系数
SCB—玻璃的遮阳系数
（1）外遮阳的遮阳系数SD。遮阳系统按其所在的位置可分为内遮阳、外遮阳、中间遮阳；从可调节性来分有固定式遮阳、活动式遮阳。
（2）玻璃的遮阳系数SCB。玻璃的遮阳系数反映太阳直接辐射通过玻璃的传热。它与玻璃原片的类型、不同配置组成的中空玻璃、Low-E膜在中空玻璃中不同位置等有关。
1.3玻璃节能指标的影响因素
1.3.1玻璃的辐射率
玻璃表面的辐射率E值，是判断是否是Low-E玻璃的标准，也是表征节能特性的重要指标，直接影响玻璃的传热系数，辐射率越低，传热系数越小。透明玻璃的辐射率约为0.83，在线Low-E玻璃辐射率低于0.25，离线Low-E玻璃辐射率低于0.15，Low-E中空玻璃的传热系数随着Low-E膜层辐射率的变化而变化。
1.3.2 Low-E玻璃镀膜面位置
由于Low-E玻璃膜面有低辐射性能，对降低K值起到了重要作用。单片玻璃膜应该在室内，中空玻璃膜必须置于玻璃的内表面。中空玻璃Low-E膜处于不同位置，其光学性能各不相同。 1.3.3玻璃的厚度
中空玻璃的传热系数与玻璃的热导和玻璃厚度有关，当玻璃厚度增加，会增加玻璃热阻性能，降低传热系数，但对降低玻璃的K值作用不大。Low-E中空玻璃（8mm+12A+8mm）比Low-E中空玻璃（6mm+12A+6mm）传热系数仅降低0.01W/（m2·K）。所以增加玻璃厚度对降低中空玻璃的传热系数作用不大，对建筑能耗影响甚微。
1.3.4间隔气体层的厚度
中空玻璃间隔气体层厚度为6mm、9mm、12mm等，间隔层的厚薄影响传热阻的大小，间隔层越大，传热阻越大，K值越低。如中空玻璃（6mm+12A+6mm）外片Low-E，间隔层为12mm时K值约为1.8W/（m2·K），当间隔层为9mm时K值约为2.1W/（m2·K），当间隔层为6mm时K值约为2.6W/（m2·K），但气体间隔层增加到一定程度后，气体在玻璃之间温差的作用下形成对流，降低了气体层增厚的作用，所以中空玻璃合理间隔层厚度为12mm，既能降低传热系数又能降低对流传热。
1.3.5间隔气体的类型
中空玻璃由于气体间隔层作用，导热系数比单片玻璃低，内部填充的气体除空气外还有氩气等惰性气体，由于惰性气体导热系数很低，提高热阻性能降低K值。如中空玻璃（6mm+12A+6mm）外片Low-E，当充空气时K值约为1.8W/（m2·K），充氩气时，K值约为1.5W/（m2·K）。但无论选择何种间隔气体，相同玻璃类型、相同气体间隔層厚度，对中空玻璃的可见光透射比没有影响，对遮阳系数的影响亦不大。
2提高门窗节能性措施
（1）提高气密性。优先选用平开式开启窗，采用耐久性好的密封材料进行玻璃和框扇密封。平开窗宜选用弹性好、可恢复、不易产生永久变形的密封胶条。推拉窗宜选用优质的硅化加片毛条，密封材料应保证外窗四周的连续性，形成封闭的密封结构。选用优质配件，根据需要增加闭锁点，构件的连接部位和五金件的装配部位，应采用密封材料进行密封处理。
（2）提高保温性能，降低外窗的传热系数。采用隔热性能好的窗框材料，如塑料窗、断热铝合金窗。采用铝与其他低导热率材料复合而成的复合材料，如铝塑复合、铝木复合。采用Low-E中空玻璃、内充氩气，适当增加气体间隔层厚度。外窗与洞口之间的缝隙进行保温隔热处理，建立一个隔热的垂直平面层，与框扇隔热部分和玻璃的隔热部分形成整体型的隔热面。
（3）根据建筑物所在地区朝向选取遮阳系数。采用效率高的外遮阳系统，如外卷帘窗、外百叶窗等。采用窗户本身的内遮阳系统，如中空玻璃内置百叶、卷帘等。采用适应性强，易于室内控制调节的可调节遮阳系统。采用遮阳系数低的玻璃，如阳光控制镀膜玻璃、着色玻璃与透明玻璃组成的中空玻璃，其隔热效果好。遮阳型Low-E玻璃（Low-E膜在第2面）与透明玻璃组成的中空玻璃，隔热效果更好。Low-E玻璃特别是双银Low-E，可以在保持较高可见光透过的同时，具有较低的遮阳系数，同时Low-E玻璃可以合成夹层玻璃和中空玻璃，合成后的K值将进一步降低。
3节能外窗设计要求
我国幅员辽阔，各地气候差异很大，为了使建筑物适应各地的气候条件，满足节能要求，应根据建筑物所处的气候分区，确立建筑围护结构合理的热工性能。寒冷地区主要考虑建筑的冬季防寒、保温。夏热冬冷地区既要满足冬季保温又要考虑夏季隔热。夏热冬暖地区主要考虑夏季隔热。节能外窗设计要求如下：
（1）提高外窗的气密性，减少室内外空气对流传热，减少通过缝隙能量损失。
（2）如室内外温差大，为了降低能耗，K值应尽量小。
（3）可见光透射比不能太低，白日尽可能自然采光，降低照明能耗。
（4）遮阳系数可以根据建筑物所在地区、朝向做不同选择。在炎热地区应选用低的遮阳系数，在严寒地区应选用高的遮阳系数。
4 结语
综上所述，建筑外窗节能效果的发挥关系到建筑节能工程的整体效益。因此，建设单位应提高对建筑外窗节能工程的认识，结合建筑工程的特点，深入研究影响建筑外窗节能效果发挥的因素，同时针对这些影响因素制定出合理有效的节能措施，并做好外窗节能工程各环节的衔接工作。只有这样，才能真正起到节能的效果，进而实现外窗应用的功能和作用。
参考文献：
[1] 孔静；李磊.建筑外窗节能的问题与技术措施[J].商情.2012年第19期
[2] 蒋大明.阐述建筑外窗节能效果的对策与措施[J]建材与装饰（上旬）.2011年第07期
关键词：建筑外窗；窗框窗扇；节能性措施；设计要求
随着我国城市化的不断加快，城市建筑行业得到进一步的发展，各种类型的建筑物数量日益增加，对建筑的节能效果也提出了更高的要求。建筑能耗已与工业能耗、交通能耗并列，成为我国能源能耗的三大能耗大户，并且能耗总量由逐年上升的趋势。建筑物主要耗能部位包括外窗、外墙、屋面和地面，其中外窗的能耗约占建筑总能耗的50%以上，是建筑耗能的关键部位。因此，加强建筑外窗节能设计工作，降低建筑外窗的能耗，提高建筑外窗的隔热性、保温性，对改善建筑室内环境和促进城市节能建筑的可持续发展具有重要作用。本文通过探讨建筑外窗节能效果的影响因素，提出了合理的節能措施，旨在降低建筑外窗能耗，以期推动建筑节能工程的发展。
1外窗节能效果影响因素
通过辐射传热、对流传热、传导传热、空气渗透4种形式，及通过缝隙、玻璃、窗框窗扇等导致外窗的能量损失。
1.1缝隙
由于气密性差，外窗内外冷热空气在压差和温差的作用下，通过缝隙交换造成大量的能耗。影响外窗气密性的有如下方面：
1.1.1结构
按开启方式来分，外窗有平开旋转式、推拉平移式、折叠式。常用的推拉窗是开放式结构，在关闭状态下框扇间有间隙，形成对流，间隙越大，冷热空气对流越大。推拉窗密封用密封毛条，长期使用易变形和磨损，间隙会加大，所以推拉窗对流产生的热损失远超型材和玻璃的热损失，节能效果不理想。平开窗密封用搭接式胶条密封，窗扇关闭时密封胶条压紧，密封性能很好，窗的热损失主要通过玻璃和型材，如采用好的节能材料，节能效果是能保证的。
1.1.2设计、制作等
（1）设计不规范，主要受力杆件抗风压性能未满足要求，在长期的风荷载作用下，高层建筑上的窗易产生变形，增加了框扇间的间隙。
（2）加工制作不精确，装配尺寸偏差超标。
（3）密封材料选用不当、尺寸不匹配、密封材料弹性差、易变形、不易恢复。
（4）五金配件选用不合理，大的开启扇没有相应增加闭锁点，外窗构件的连接部位和五金件的装配部位没有进行密封处理。
1.2玻璃、窗框窗扇
相对增热量：综合考虑温差传热和太阳辐射对室内的影响，通过玻璃、型材获得和散失的热量之和。
相对增热量计算公式如下：
相对增热量=（TO-Ti）×K+太阳照射强度×SC （1）
式中：TO—室外温度
Ti—室内温度
K—传热系数
SC—遮阳系数
（TO-Ti）K是对流传导产生的热量，太阳照射强度×SC是太阳辐射产生的热量。相对增热量大于0时，表示室内获得的热量多；小于0时，表示室内向外散失的热量多。
天气炎热时室外温度高，此时K值和SC越小，相对增热量越小，有利于降低制冷能耗。天气寒冷时室外温度低，（TO-Ti）K为负值，向室外传热，SC越大，太阳辐射产生的热量越能弥补向室外散失的热量，越能减少采暖能耗。从节能的角度看，K值表示保温性能，SC表示隔热性能。
1.2.1传热系数
传热系数K值是建筑围护结构热工性能的重要指标。在稳定传热条件下，试件两侧环境温度差为1K（℃）时，为在单位时间内通过单位面积门窗或玻璃幕墙的热量。K值越低，对流传导传递的热量越低，试件的保温性能越好。
窗的传热系数计算公式如下：
K=（AgKg+AfKf+ΨLg）/（Ag+Af） （2）
式中：Kg—玻璃传热系数
Ag—玻璃面积
Kf—窗框传热系数
Af—窗框面积
Ψ—窗框和窗玻璃之间线传热系数
Lg—玻璃窗框间线长
1.2.2遮阳系数SC
遮阳系数SC是建筑围护结构热工性能的另一重要指标，是在给定条件下，玻璃、门窗或玻璃幕墙的太阳光总透射比与相同条件下相同面积的标准玻璃（3mm透明玻璃）的太阳光总透射比的比值。SC越小，通过外围护结构的太阳辐射热量越小，隔热效果越好。
窗的综合遮阳系数计算公式如下：
SC=SCC×SD=SCB×[1-Af/（Ag+Af）]×SD（3）
式中：SCC—窗本身的遮阳系数
SD—外遮阳的遮阳系数
SCB—玻璃的遮阳系数
（1）外遮阳的遮阳系数SD。遮阳系统按其所在的位置可分为内遮阳、外遮阳、中间遮阳；从可调节性来分有固定式遮阳、活动式遮阳。
（2）玻璃的遮阳系数SCB。玻璃的遮阳系数反映太阳直接辐射通过玻璃的传热。它与玻璃原片的类型、不同配置组成的中空玻璃、Low-E膜在中空玻璃中不同位置等有关。
1.3玻璃节能指标的影响因素
1.3.1玻璃的辐射率
玻璃表面的辐射率E值，是判断是否是Low-E玻璃的标准，也是表征节能特性的重要指标，直接影响玻璃的传热系数，辐射率越低，传热系数越小。透明玻璃的辐射率约为0.83，在线Low-E玻璃辐射率低于0.25，离线Low-E玻璃辐射率低于0.15，Low-E中空玻璃的传热系数随着Low-E膜层辐射率的变化而变化。
1.3.2 Low-E玻璃镀膜面位置
由于Low-E玻璃膜面有低辐射性能，对降低K值起到了重要作用。单片玻璃膜应该在室内，中空玻璃膜必须置于玻璃的内表面。中空玻璃Low-E膜处于不同位置，其光学性能各不相同。 1.3.3玻璃的厚度
中空玻璃的传热系数与玻璃的热导和玻璃厚度有关，当玻璃厚度增加，会增加玻璃热阻性能，降低传热系数，但对降低玻璃的K值作用不大。Low-E中空玻璃（8mm+12A+8mm）比Low-E中空玻璃（6mm+12A+6mm）传热系数仅降低0.01W/（m2·K）。所以增加玻璃厚度对降低中空玻璃的传热系数作用不大，对建筑能耗影响甚微。
1.3.4间隔气体层的厚度
中空玻璃间隔气体层厚度为6mm、9mm、12mm等，间隔层的厚薄影响传热阻的大小，间隔层越大，传热阻越大，K值越低。如中空玻璃（6mm+12A+6mm）外片Low-E，间隔层为12mm时K值约为1.8W/（m2·K），当间隔层为9mm时K值约为2.1W/（m2·K），当间隔层为6mm时K值约为2.6W/（m2·K），但气体间隔层增加到一定程度后，气体在玻璃之间温差的作用下形成对流，降低了气体层增厚的作用，所以中空玻璃合理间隔层厚度为12mm，既能降低传热系数又能降低对流传热。
1.3.5间隔气体的类型
中空玻璃由于气体间隔层作用，导热系数比单片玻璃低，内部填充的气体除空气外还有氩气等惰性气体，由于惰性气体导热系数很低，提高热阻性能降低K值。如中空玻璃（6mm+12A+6mm）外片Low-E，当充空气时K值约为1.8W/（m2·K），充氩气时，K值约为1.5W/（m2·K）。但无论选择何种间隔气体，相同玻璃类型、相同气体间隔層厚度，对中空玻璃的可见光透射比没有影响，对遮阳系数的影响亦不大。
2提高门窗节能性措施
（1）提高气密性。优先选用平开式开启窗，采用耐久性好的密封材料进行玻璃和框扇密封。平开窗宜选用弹性好、可恢复、不易产生永久变形的密封胶条。推拉窗宜选用优质的硅化加片毛条，密封材料应保证外窗四周的连续性，形成封闭的密封结构。选用优质配件，根据需要增加闭锁点，构件的连接部位和五金件的装配部位，应采用密封材料进行密封处理。
（2）提高保温性能，降低外窗的传热系数。采用隔热性能好的窗框材料，如塑料窗、断热铝合金窗。采用铝与其他低导热率材料复合而成的复合材料，如铝塑复合、铝木复合。采用Low-E中空玻璃、内充氩气，适当增加气体间隔层厚度。外窗与洞口之间的缝隙进行保温隔热处理，建立一个隔热的垂直平面层，与框扇隔热部分和玻璃的隔热部分形成整体型的隔热面。
（3）根据建筑物所在地区朝向选取遮阳系数。采用效率高的外遮阳系统，如外卷帘窗、外百叶窗等。采用窗户本身的内遮阳系统，如中空玻璃内置百叶、卷帘等。采用适应性强，易于室内控制调节的可调节遮阳系统。采用遮阳系数低的玻璃，如阳光控制镀膜玻璃、着色玻璃与透明玻璃组成的中空玻璃，其隔热效果好。遮阳型Low-E玻璃（Low-E膜在第2面）与透明玻璃组成的中空玻璃，隔热效果更好。Low-E玻璃特别是双银Low-E，可以在保持较高可见光透过的同时，具有较低的遮阳系数，同时Low-E玻璃可以合成夹层玻璃和中空玻璃，合成后的K值将进一步降低。
3节能外窗设计要求
我国幅员辽阔，各地气候差异很大，为了使建筑物适应各地的气候条件，满足节能要求，应根据建筑物所处的气候分区，确立建筑围护结构合理的热工性能。寒冷地区主要考虑建筑的冬季防寒、保温。夏热冬冷地区既要满足冬季保温又要考虑夏季隔热。夏热冬暖地区主要考虑夏季隔热。节能外窗设计要求如下：
（1）提高外窗的气密性，减少室内外空气对流传热，减少通过缝隙能量损失。
（2）如室内外温差大，为了降低能耗，K值应尽量小。
（3）可见光透射比不能太低，白日尽可能自然采光，降低照明能耗。
（4）遮阳系数可以根据建筑物所在地区、朝向做不同选择。在炎热地区应选用低的遮阳系数，在严寒地区应选用高的遮阳系数。
4 结语
综上所述，建筑外窗节能效果的发挥关系到建筑节能工程的整体效益。因此，建设单位应提高对建筑外窗节能工程的认识，结合建筑工程的特点，深入研究影响建筑外窗节能效果发挥的因素，同时针对这些影响因素制定出合理有效的节能措施，并做好外窗节能工程各环节的衔接工作。只有这样，才能真正起到节能的效果，进而实现外窗应用的功能和作用。
参考文献：
[1] 孔静；李磊.建筑外窗节能的问题与技术措施[J].商情.2012年第19期
[2] 蒋大明.阐述建筑外窗节能效果的对策与措施[J]建材与装饰（上旬）.2011年第07期