摘要：门窗虽然只占建筑外维护结构面积的10%左右，却给建筑带来50%左右的能量损耗,建筑节能需要从门窗开始。本文综合分析了节能门窗的发展及综合优化路径，阐述节能门窗设计中容易被忽视的部分关键环节，提出兼具节能性及经济性的优化设计途径，为优化门窗综合性能提供设计方案参考

关键词：节能门窗，节能玻璃、暖边间隔条

1，发展节能门窗的重要意义

中国建筑节能走过了近40年的奋斗历程，坚持自主研发兼顾借鉴国际先进的发展思路，到现在已经取得了长足的发展，建筑节能技术、节能产业更是百花齐放、百家争鸣。但我们不得不深刻的认识到，我国的建筑节能事业仍旧任重道远，充满挑战。

从以下几点考虑，我们可以看到节能门窗发展的必要性；

1.1建筑能耗的关键流失途径

门窗部位的保温性能对整个建筑的能量流失具有至关重要的影响，是真正的建筑能量损耗关键途径，也是我们进行建筑节能设计首要解决的环节，建筑节能需要从门窗开始。

1.2门窗应用所面临的主要问题

我们不得不面对因为门窗质量的低劣而带来的负面影响；由于门窗的保温性能不好，传热系数过高，造成门窗表面结露、渗水，并产生发霉、腐蚀等问题，久而久之带来门窗的型材部件损坏、并容易产生细菌的滋生、外观的腐蚀，带来大量的维护成本增加及使用寿命的降低；因此门窗的保温性能不仅仅对降低能耗产生重要影响，而且会严重影响建筑的品质、生活的质量。

1.3国家的节能政策及标准发展

近年来，随着绿色建筑、节能建筑的推进和发展，越来越多的省市地区开始更新升级本区域的建筑节能设计标准，1985年到2015年，我国建筑节能历经30年完成三步走的战略任务，实现65%节能标准.2012年开始多个省市开始实施4步节能标准，目前北京率先提出5步节能设计标准，中国的建筑节能已经进入小步快跑的快速发展阶段。

因此，无论从门窗的使用现状、国家节能政策法规还是从建筑能耗途径分析角度来看，发展节能门窗、优化门窗系统综合性能均符合国家节能发展的战略要求，节能门窗行业势必将进入蓬勃发展的快车道。

2，节能门窗发展中的经济性问题

随着节能门窗普及应用，它将逐渐对我们的日常生活产生深远影响；节能门窗也将从开发初期的小众产品逐步发展成为大众化、标准化的产品；节能门窗的经济性将会决定它的发展速度和普及空间；发展节能型门窗需要投入一定的资金成本，为了获得更加优秀的节能特性，必须采用具有创新技术、创新工艺的新型材料，由此而带来成本的一定增加，但从长远利益来看，明显具有投入少、产出多，实现建筑可持续发展等长期利益；门窗作为建筑节能的关键突破口，往往所带来的成本增加会相对较大。只要脱离本位的局部的短期的思想羁绊，注重建筑大环境、放眼宏观、长期、可持续的经济效益，我们不难发现，发展建筑节能门窗具有投入少、产出多的特点；用建筑造价5%-10%的节能成本实现30%-75%的节能收益，住宅冬季室温提高10度以上，将会获得非常理想的投资预期期，从而实现建筑节能最优化发展。对于西欧和北欧的一些国家，高舒适度和低能耗建筑发展较早，其节能门窗造价仅比普通门窗造价增加3%-8%左右，但可以实现65%-90%以上的节能比例，经济效益非常显著。

因此，节能门窗的发展，将会越来越重视新材料、新技术的应用和发展；不断寻求新的突破，寻求小材料，大收益，以小博大的发展空间。

3，节能门窗性能优化的途径分析

门窗作为建筑外维护结构中的开口部位，成为建筑物内外沟通的桥梁；人们需要通过门窗与自然界形成良好的交流，同时又必须确保不因此而受到外界的侵扰；所以门窗应该满足这些基本的设计需求，包括良好的采光、通风、隔热、保温、隔音、安全、通透等基本使用特性；同时从门窗的可靠性角度看，它们还要具备足够气密性、水密性和抗风压性能；从使用的安全性角度看，它们更需要具备防火、防爆、防盗、防有害光、屏蔽、隐私等使用效果；从设计风格上说，门窗更应不拘一格，具备个性化的外观形态，与建筑物协调一致、美观等特点。

由于门窗是产生建筑能耗的关键区域，追根溯源，节能门窗所追求的最基本要素当属门窗的隔热保温性能；高性能的节能门窗的发展也将围绕如何降低整窗传热系数、控制门窗失热效率而进行各个局部工艺技术、构造和材料的研发，逐步探索和应用一些细微节点的精细化设计，获得事半功倍的性能改善和提升，诸如玻璃暖边技术的应用发展，进一步消除了门窗玻璃的热桥问题，控制了门窗的失热途径，门窗也因此获得到以下这些更加优秀的节能特性和使用特性：采暖负荷低（制冷负荷也会降低）带来能源节约；窗子内表面的温度与室内温度更加接近，寒冷的冬季，室内的舒适使用空间大大提升，窗子的不舒适使用距离也会明显缩短；窗子内表面温度高于室内环境露点温度，从而降低结露结霜风险，且因此而延长使用寿命，获得更大的寿命周期内的节能收益，是可持续建筑解决方案的关键改善环节。

目前节能门窗的技术发展迅速，已经具备了非常优秀的技术和工艺，可以获得极低的整窗传热系数。门窗保温性能的优化途径大致有如下4个方面：节能玻璃设计，玻璃边部线性传热损失的优化设计，窗框型材系统的优化设计，门窗安装及密封设计要点。

由于篇幅所限，本文作为整篇论文的第二部分，将着重阐述暖边间隔条应用的相关技术要点。

3.1玻璃节能设计

参见《节能门窗优化策略分析（玻璃篇）》

3.2 暖边间隔条的应用

寒冷的冬季，大量的热量会通过窗子流失到室外造成能源浪费。热量的流失途径主要有：玻璃传热损失，玻璃边部的线性传热损失，窗框的传热损失以及其它连接部位的密封失热。我们通过前面的分析，解决了玻璃的节能设计问题，但这仅仅是解决了节能门窗系统的一个局部的设计。为获得最佳的门窗保温性能，就必须确保门窗各个组成部分均具备相当优良的保温性能，同时最大限度的避免局部连接位置的热桥问题，比如玻璃边部的线性传热损失，这个部位的节能设计是我们以往容易被忽视的，但却是非常关键的节能设计途径。尤其随着国家建筑节能设计标准的不断升级，被动式超低能耗建筑的快速发展，门窗节能优化设计也越来越关注局部细节优化问题，更加强调门窗性能的系统化提升。在被动式超低能耗建筑节能设计标准中更是明确的提出了对被动式门窗玻璃暖边间隔条的应用要求。

(图片来源：温格润节能门窗供稿，侵删)

对热量通过门窗的流失路径模拟分析可知，对于不同分格形式，不同的框玻璃及长宽比的玻璃窗，因窗框型材影响整窗性能的比例不同，热量通过玻璃边部流失的热量比例占整窗的流失比例可高达20%以上，这对于整窗性能的影响是巨大的。我们必须使用暖边间隔材料替换传统的冷边间隔材料，以实现最大限度的降低玻璃边部的线性传热损失。

由于金属材质的冷边间隔条会在玻璃嵌入框体的部位形成热桥，我们通过对典型的住宅窗户内测温度进行红外检测会发现，玻璃与框体交界的区域温度通常会较低，主要是由于冷边间隔条热桥影响，一般影响范围在距离框边63mm以内的区域。通过红外成像检测的热流分布如图2所示；通过曲线可以看出，相同条件下，使用暖边间隔条可以有效提高内侧玻璃边缘部分的表面温度。因此我们有必要探究一下如何有效应用暖边间隔条改善节能门窗系统的综合性能。

图中还可以看出，使用暖边间隔条可以有效改善玻璃边缘部分的温度分布梯度，对于降低此区域的线性传热损失作用明显。但是对于玻璃中心区域没有明显的热工改善，也就是说，使用了暖边间隔条，可以通过降低玻璃边部线性传热损失，从而有效改善整窗的保温性能，但不能有效降低玻璃的传热系数，因为我们所说的玻璃传热系数通常是指玻璃中心区域的传热系数，而使用暖边对于距离窗框侧边12mm范围内的玻璃边缘部分热工性能会有明显的改善，而这一部分区域也正是“冷边效应”特别明显的区域。

图2 暖边间隔条及冷边间隔条玻璃边部温度分布

(图片来源：温格润节能门窗供稿，侵删)

暖边间隔条对于整窗的热工改善作用明显，也得到了越来越广泛的推广和应用，我们接下来详细分析一下暖边间隔条应用细节。

3.2.1暖边的定义及分类

目前在国际上公认的暖边定义是依据EN10077标准提出的定义方法。评价间隔条保温隔热性能的优劣，主要看间隔条阻隔热量传递的能力；一般来说，热量通过间隔条传递到另外一侧的多少，取决于热量的传递路径材料壁厚及材料的导热系数；因此，我们把热量传递路径的材料壁厚及材料的导热系数乘积求和，就得到一个单位温差下通过间隔材料的传热量，我们可以称之为间隔条的导热因子，其计算按公式（1），这个值不大于0.007W/K，我们就称之为暖边间隔条，反之，则为冷边间隔条。通过定义，我们明显看出，导热因子越低的间隔条，其材料的阻隔热量传递的能力就越强，材料的保温性能就越优秀。

根据这个定义，我们对普通壁厚的铝间隔条计算其导热因子为0.112W/K，壁厚为0.35mm的普通不锈钢间隔条的导热因子0.016 W/K，所以按照此标准定义，它们都属于冷边间隔材料；对于典型暖边间隔材料的非金属玻纤增强型复合间隔条，我们计算得出其导热因子为0.0006 W/K。

(图片来源：温格润节能门窗供稿，侵删)

（d×λ）=2(d1×λ1)+d2×λ2 (1)

(图片来源：温格润节能门窗供稿，侵删)

目前国内市场常见的多种品牌暖边间隔条，其材质、工艺各不相同，所表现出的性能也是良莠不齐。表1列举了各种暖边间隔材料的导热系数。铝的导热系数为160 W/(m·k)，玻纤增强型暖边材料，其热工性能比传统的铝条提升1000多倍，导热系数为0.14 W/(m·k)。

表（1） 常用中空玻璃暖边间隔条材料的导热系数λ 单位为W/(m·k)

3.2.2 暖边间隔条的应用意义

实践证明，暖边间隔条的应用可以为门窗综合性能带来明显提升。

(图片来源：温格润节能门窗供稿，侵删)

3.2.2.1实现整窗的节能设计，提升门窗系统的保温性能。

获得高性能的节能门窗系统，不仅仅需要高质量的玻璃系统，保温优良的窗框型材系统，更加不能忽视玻璃边部的暖边间隔材料的应用。暖边间隔条可以最大限度的降低玻璃边部线性传热损失，从而大大改善整窗的保温性能。使用暖边间隔条可以为整窗性能带来多少提升？针对不同的窗子，其比例不尽相同。通过整窗传热系数的计算公式可以看出，其与边部线性传热损失比例高低，间隔条的线性传热系数，玻璃的长宽比，窗子的框玻比，以及玻璃、框材的导热系数等因素相关。我们以SWISSPACER U 为例进行计算，来看看该暖边间隔条的使用能够为整窗保温性能带来多大的改善。

计算结果如下表2、表3计算报告所述：

表2 使用铝间隔条计算结果

(图片来源：温格润节能门窗供稿，侵删)

Uwal=1.550 W/(m2·k)

表3使用SWISSPACER U间隔条计算结果

(图片来源：温格润节能门窗供稿，侵删)

UwSWS=1.355 W/(m2·k)

备注：上述计算使用德国Sommer Informatik GmbH 2013 Caluwin软件，依据标准为ift guideline WA-08/1热改善型间隔条PSI值测定标准。