气密性对建筑外门窗保温性能的影响 1

页/共4页 下一页>

文本预览：

气密性对建筑门窗保温性能的影响

孙文迁

1.前言

保温性能是建筑门窗主要的物理性能，也是建筑门窗节能性能的重要衡量指标。门窗的保温性能通过门窗传热系数来表征，其表示为在稳定传热条件下，门窗两侧空气温差为1K，单位时间内单位面积的传热量。 1.1建筑门窗传热系数检测原理及分级

GB/T8484-2008《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》规定了门窗传热系数的检测原理，即基于稳定传热原理，采用标准热箱法检测建筑门窗的传热系数。检测时，门窗试件一侧为热箱，模拟采暖建筑冬季室内气候条件（19°～21°），另一侧为冷箱，模拟冬季室外气温（-19°～-21°）和气流速度（3.0m/s）。在对试件缝隙进行密封处理，试件两侧各自保持稳定的空气温度、气流速度和热辐射条件下，测量热箱中加热器的发热量，减去通过热箱外壁和试件框的热损失，除以试件面积与两侧空气温差的乘积，即为检测门窗试件的传热系数K值。

通过对门窗传热系数K值的检测并按照表1对其进行分级，确定所检门窗的保温性能等级。

表1外门、窗传热系数分级 单位：W/( m2

·K)

从上述门窗传热系数检测原理可知，门

窗传热系数检测是将门窗缝隙进行密封处理，并按据此得出的传热系数进行建筑门窗保温性分级。

1.2建筑门窗气密性能及分级

气密性能是建筑门窗的主要物理性能，是指门窗在正常关闭状态时，阻止空气渗透的能力，以单位开启缝长空气渗透量[单位：m3/(m·h)]和单位面积空气渗透量[单位：m3/( m2·h)]作为分级指标。分级时采用在标准状态下，压力差为10Pa时的单位开启缝长空气渗透量q1和单位面积空气渗透量q２作为指标，GB/T7106-2008《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》中对门窗的气密性能进行了分级，如表2。

表2建筑门窗气密性能分级表

从表2气密性能分级表可以看出，气密性能分级指标中，单位面积空气渗透量q２数值是单位开启缝长空气渗透量q1数值3倍的关系。

1.3建筑节能对门窗气密性能要求

考虑到建筑外门窗的气密性能对整体建筑节能的影响，我国现行建筑节能设计标准JGJ26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》、JGJ134-2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、JGJ75-2003《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》及GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》都对建筑外门窗的气密性能做了具体的规定，见表3。

体系中，气密性能也作为评价门窗节能性能的重要指标。

2.空气渗透产生的热损失

2.1门窗热损失的形式

能量的传递有三种方式：辐射、对流和传导。因此通过建筑门窗产生的热损失有辐射热损失、对流热损失和传导热损失。其中辐射热损失是热量以射线形式通过门窗玻璃和窗框辐射产生。在室外，主要是由太阳照射在门窗上而向室内传递，在室内，主要是由取暖设备产生并通过门窗向室外传递；传导热损失是通过物体分子运动而进行能量的传递，从而将热量从温度较高一侧传递到较低一侧。根据建筑门窗传热系数检测原理可知，上述两种热损失以门窗的整窗传热系数来衡量，传热系数越大，其热损失越大；对流热损失即通过门窗缝隙的空气渗透热损失，通过门窗的空气渗透越大，其对流热损失越大。而根据建筑门窗传热系数检测原理可知，检测时将门窗缝隙进行密封处理，并未考虑对流热损失对门窗整体传热系数的影响。综上所述，门窗的实际节能效果应由表征对流热损失的门窗缝隙引起的空气渗透热损失和衡量辐射和传导热损失情况的整体传热系数综合反映。 2.2空气渗透热损失的计算

GB50189-2003《采暖通风与空气调节设计规范》中规定了多层和高层民用建筑加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，如下式：

Q=0.28CpρwnL(tn-twn) (1) 式中：

Q——由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，W；

Cp——空气的定压比热容，Cp=1KJ/(㎏·℃)；

ρwn——采暖室外计算温度下的空气密度，㎏/m3；

L——渗透的冷空气量，m3/h； tn——采暖室内计算温度，℃； twn——采暖室外计算温度，℃；

空气密度按JGJ26-2010 《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》规定计算，见式(2)：

ρ353

wn=

t?273

(2)

wn 计算时，为了和GB/T8484-2008《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》中传热系数检测条件相一致，计算由门窗缝隙渗入室内的冷空气密度时取室外温度twn =-20℃，此时空气密度按式（2）计算得：

ρwn=

353

t?273

=1.395㎏/m3。

wn通过门窗缝隙渗透的冷空气量为：

L= q２×S (3)

式中：

L——门窗的总空气渗透量，m3/h；

q２——门窗的单位面积空气渗透量，m3/( m2·h)；

S——门窗的面积，m2；

将空气的定压比热容Cp=1KJ/(㎏·℃)，采暖期室外计算温度下的空气密度ρwn==1.395㎏/m3，△t=tn-twn及式(3)代入式(1)中得加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量分别为： Q=0.28CpρwnV(tn-twn) =0.28×1×1.395×q２×S×△t (4) 则由式(4)可以计算出建筑门窗室内外温度差为1K时，单位面积空气渗透热损失为：

KQ

QS=

S??t

=0.39 q２ (5) 仿照门窗传热系数的定义，将KQS称为门窗单位面积空气渗透热损失传热系数。

因此，实际工程中反映建筑外门窗保温性能的综合传热系数K′应为：

K′= KQS + K (6) 3.气密性能对保温性能的影响效果分析

对于表2建筑门窗气密性能分级表中单位面积空气渗透量q２，按式(5)可计算出对应的单位面积空气渗透热损失传热系数KQS，如表4。

假设某一组建筑外窗检测传热系数均为K=2.7[W/( m2·K)]，其气密性能分别对应分级表2所示气密分级，则按照式（6）计算反映该组外窗实际保温性能的综合传热系数K′见表5。

表5

数K的一组外窗，由于气密性能等级不同， 其气密性能引起的空气渗透热损失相差巨大，气密性能等级越低，空气渗透引起的热损失就越大，外窗的实际热损失就越大。

通过表4可以看出，表3中居住建筑节能设计标准要求的气密性能指标中，对于低

层建筑而言，因气密性能引起的最大单位面

积空气渗透热损失传热系数KQS达到2.93[W/( m2·K)]，如果外窗的检测传热系数K=2.7[W/( m2·K)]满足节能设计要求，则其因空气渗透引起的单位面积空气渗透热损失传热系数KQS甚至大于检测传热系数K。此时，外门窗的实际综合传热系数K′为5.63[W/( m2·K)]，空气渗透引起的热损失占比最大达到2.93/5.63=52%。即使是对于高层建筑的气密性能指标要求中，因气密性能引起的最大单位面积空气渗透热损失传热系数KQS达到1.76[W/( m2·K)]，对于检测传热系数K=2.7[W/( m2·K)]的外门窗，外门窗的实际综合传热系数K′也达到4.46[W/( m2·K)]。空气渗透引起的热损失占比最大也达到1.76/4.46=39.5%。

同样，利用单位面积空气渗透热损失传热系数KQS和综合传热系数K′还可以对不同类型的门窗产品的实际节能效果进行评

价。 4.应对措施

从建筑门窗气密性能检测来看，由于结

构性的原因，推拉窗的气密性能普遍低于平开窗，很难满足节能的要求，在实际节能设计中，应优先选用平开窗。 图1带中间密封的塑料窗

10

12

图2带中间密封的隔热铝合金窗 对于平开窗而言，应采用带中间密封的

三密封结构，如图1和图2所示。在这种密封结构的平开窗设计中，由于中间密封将水密和气密分隔成独立的腔室，提高了门窗的气密和水密性能。

根据门窗气密性能分级指标q1的q２关系，门窗设计时，在满足开启部分满足通风换气及功能需要的前提下，应尽可能减小开启部分的面积，即减小因气密性能产生的空气渗透热损失。

由于安装中空玻璃后的平开窗扇较重，因此，应采用材料可靠，承重性能好及具有多点锁闭功能的五金配件。 5.结语

气密性能对建筑门窗的节能性能有着重要的影响。门窗的实际节能效果应通过保温性能和气密性能综合评价，提高门窗的节能性能应从提高保温性能和降低气密性能两方面综合考虑。

参考文献：

[1]《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及

检测方法》，GB/T7106-2008。

[2]《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》，

GB/T8484-2008。

[3] 《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》，

JGJ26-2010。

[4] 《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》，

JGJ134-2010。

[5] 《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》，

JGJ75-2003。

[6]《公共建筑节能设计标准》，GB50189-2005 [7]《采暖通风与空气调节设计规范》，

GB50019-2003。

[8]崔希骏，节能建筑外窗的配置研究[J]，门窗，2007（5）：10-18。

[9]周燕，闫成文，姚健，等，居住建筑外窗气密性对建筑能耗的影响[J]，宁波大学学报：理工版，2007，20（2）：248-250。

[10]刘正权，刘海波，董人文，等.建筑外门窗气密性及空气渗透热损失对实际保温效果的影响[J]，门窗，2009（5）：25-28。