玻璃之家讯：一．门窗的组成
构成窗户的材料包括：
a．窗框材料包括构成窗户主体的框材料、扇材料等；
b．五金件包括指手、连接件、传动件等等；
c．辅助材料包括压条、密封条、玻璃垫块，对于PVC型材来说，还要包括衬钢等材料；
d．玻璃，包括各种可以使用的平、弯玻璃，透明或者不透明的玻璃等等；
e．从建筑外维护角度来看，构成门窗系统的材料还包括窗框填缝材料如岩棉、泡末等密
封材料；
二．认识的误区
一段时期以前，人们对窗户的认识停留在遮风挡雨及采光功能上，但是随着建筑节能
产品应用技术的推广，对门窗节能的要求也越来越高，优质门窗、节能门窗应运而生，所
有门窗又全部向节能门窗靠拢。普遍认为，只要门窗采用隔热材料，那么生产的门窗一定
的节能门窗，其实这种认识是错误的;
三．门窗节能工作原理
安装在建筑上的门窗，主要的功能是在获得足够采光功能条件下，需要时控制门窗在
有太阳光照射时合理得到热量，而在没有太阳照射时减少热量流失。
1.影响门窗获得能量的因素
影响窗户获得太阳热能力的因素有几个，他们包括
1)窗户的位置和方向；
2)窗户产品的设计(窗户孔道的数量)
3)使用的玻璃种类4)内部和外部阴影的数量。下面分别叙述：
a．位置和方向
窗户朝向太阳方向第一位因素是从太阳得热,虽然任何方向都可以得到天空中的阳光漫
射热。在冬季，正午天空中太阳升的较低，使阳光可以通过南面的窗户进入室内，见图1。
这些太阳热获得可以帮助减少冬天的室内加热费用。在夏季正午，当太阳生到非常高的时候，
非常少的阳光直接照射到南面的窗户上，（见图2)，太阳光以如此低的角度照射到窗上，基
本被反射回去了。遮雨蓬或者适当的屋檐遮蔽在南面窗户上，可以使窗户得到最小的得热，
即使将来也是如此。适当放置，这样的遮阳蓬在冬季不会影响阳光得热的。夏天，朝西的没
有遮蔽的窗户往往会得到过多的热量，在一个较小的范围，朝东向的窗户，令人满意的落叶
树木将减少夏天的阳光得热而允许冬天热获得。
b．窗户设计
窗户的设计和热获得系数也将是衡量窗户得热能力的关系。一个具有宽的窗框和使用竖
框或者格栅隔开成许多小窗户的窗，具有很少的玻璃面积获得太阳能，与此形成对照的是，
在洞口中使用薄的窗框材料以及一个大的玻璃，与窗框比较，具有较大的玻璃比例，将允许
较多的太阳光进入室内。（见图3）
c.玻璃选择
玻璃层的数量也会影响阳光得热，例如在相同面积情况下，使用三层中空玻璃窗较使用
单层玻璃窗可以减少20%的阳光获得；两层中空玻璃大约减少10%的阳光获得（见图4）。
镀膜玻璃和彩色玻璃也不同，白玻传递较多的太阳能进入建筑，彩色玻璃和特殊隔热的Low-E
玻璃较白玻可以减少1/3以上的阳光获得。例如，玻璃面积相同，使用双层Low-E中空玻璃较
使用双层白玻中空玻璃的窗户可以减少20%的阳光进入室内（见图24）。不同种类的Low-E镀
膜玻璃对阳光获得的影响也不同，分别适合于南方和北方地区，起不同的作用。
d．阳光遮蔽
窗户遮蔽，可以从室内的窗帘、帷幔或者外部风景如树等都可以影响阳光获得的数量。在
冬季阳光明媚的时间，将窗帘打开，允许尽可能多的阳光进入室内。记住，在房间周围种植的
树木和灌木种类对冬季阳光获得具有潜在的影响。在房间的南面，选择落叶树而且具有少的分
枝，这样可以在夏天具有阳光遮蔽而秋天落叶后允许太阳光通过。
2．影响门窗热损失的因素
有几种方法可以影响通过窗户结构热流失的速率，这些方法遵循基本自然定律：热能往往
是从暖的一面流向冷的一面，构成能量损失的主要因素。我们能够通过合理配置，将这个过程
减慢。在窗户上的能量传递方式主要是：辐射传递、对流传递、传导传递，另外空气渗漏也是
窗户能量损失的重要组成部分。
a．辐射、对流和传导传递
窗户上中空玻璃室内侧单片玻璃吸收了热量，热量移动到冷的外面玻璃上并释放到外面。
通过玻璃（以辐射形式）、通过分开两片玻璃的间隔层材料和边部的密封条、窗框（以传导形
式）、通过两片玻璃中间气体的运动（以对流形式）以及通过开启扇、窗框结构（以空气渗漏
形式）在窗户上发生（见图）。窗户中通过玻璃的辐射热损失占窗户总的热损失的2/3左右，因
为普通的玻璃很容易发射热到冷的表面（具有高的发射率）。将玻璃表面的发射率降低可以减
少玻璃的辐射传热即使用Low-E玻璃可以减少辐射传热。窗户上的传导损失主要是通过中空玻璃
边部和窗框发生的，通过改进边部材料，使用更绝缘的边部密封材料如采用Swiggle暖边密封系
统和隔热窗框材料，以及改进门窗型材设计可以有效地减少这些热损失。对流热损失主要在通
过中空玻璃内部间隔气体运动产生的，如果间隔层太小通过空气的热传导是很大的。如果空气
间隔层太大，那么在室内侧暖玻璃表面的暖空气就会上升而室外侧冷玻璃表面的冷空气就会下
降，形成对流，将室内的热量流失。能够达到最小对流损失的最好的中空玻璃间隔层厚度应该
在12-16mm之间。通常使用特殊气体如氩气、氪气减少对流损失，这些气体分别适用于不同的
间隔层厚度。
b.空气渗漏
不论冬季还是夏季，多数的能量费用是因为空气渗漏造成的，对开启窗来说，大多数空气
渗漏是在扇和框之间发生或者两个推拉扇之间（见图6）。较大面积的窗往往泄露少的空气，
在结构装配很差的固定窗上，主要在中空玻璃与扇之间密封处也会发生空气渗漏。（所有窗的
排水孔也会发生空气渗漏）。固定窗(也就是不能活动的窗）往往具有最低的空气渗漏速率。
可以操作的窗有很多种类，在所有开启窗中，空气渗漏最小的是上悬窗、平开窗和类似的使用
特殊压条的推拉窗。如果开启窗户很差而且安装粗糙，空气渗漏在能量流失最大的问题。如果
窗框周边和洞口之间没有很好地堵缝或者使用泡沫绝缘密封，也会发生空气渗漏，在窗户彻底
安装完成前，这些部位应该密封和绝缘处理。
四．合理配置门窗的措施
从上面的分析我们知道，大量的能量是双向通过窗户的，白天，南面窗户通常以辐射形式
获得太阳能；而在夜晚通过对流、辐射和传导会流失能量。北面窗通常是通过对流和传导流失
能量；东面和西面窗在加热的季节往往是不确定的，然而在夏季，西面窗是纯粹获得能量，引
起过热。我们在不考虑门窗安装朝向的情况下，通过合理配置门窗组成，可以提高门窗的隔热
节能特性，这些措施包括：根据不同的使用地点，选择合理的阳光遮蔽玻璃，控制通过门窗的
辐射传热、加大中空玻璃间隔层内气体比重，降低对流传热、选择低传导的中空玻璃边部间隔
材料和隔热窗框材料，控制通过门窗的传导传热等等，具体分析如下：
a．合理选用原片玻璃，控制通过门窗的辐射传热
透明窗户玻璃很容易使太阳光通过，然而，因为透明玻璃具有较高的辐射率，在晚上同样
会以辐射热流失的形式向室外发射红外线能量。在选择原片玻璃时，应该根据不同的地区选用
不同的玻璃形式。如阳光照射强的地区，选用低透过的镀膜玻璃或吸热玻璃作为原片玻璃，控
制阳光进入室内而较寒冷地区，选择高透过的白玻或镀膜玻璃，尤其是Low-E玻璃做原片，防止
室内热量流失，从而提高中空玻璃的使用效果。
我们以上海地区为例，采用铝合金断桥门窗，U值为3.43W/m2.K，选取冬季室内温度为18℃，
室外平均温度为5℃，最低温度天数为56天，冬季阳光照度为135W/m2；夏季室内温度为26℃，
室外平均温度30度，最高温度的天数为180天，阳光照度为580 W/m2，在一栋4000平方米的住宅，
采用阳光遮蔽系数为0.30的玻璃，取暖费用消耗费用为99963元，制冷费用为150058元；而选用
阳光遮蔽系数为0.50的原片玻璃，取暖费用为93358元/年，制冷费用为217168元/年。两者比较，
取暖费用相差的费用为6605元/年，而制冷费用相差为67110元/年，两者综合，选用低遮蔽系的
玻璃较高遮蔽系数的玻璃每年可以节省电费60506元/年，由数据我们可以看出，南方地区，适合
使用带颜色的中空玻璃，因为虽然改变了玻璃的颜色，但是中空玻璃的U值是没有变化的，仅仅
是改变了玻璃的遮阳系数，也就是说，使用颜色玻璃仅仅起到控制阳光的作用。而在我国北方地
区，考虑的多数是冬季采暖问题，对于控制阳光进入室内是不可取的，应该选择高透过率的原片
玻璃。我们以哈尔滨地区为例，选取铝合金断桥门窗，U值为3.43W/m2.K，选取冬季室内温度为
18℃，室外平均温度为-10℃，最低温度天数为179天，冬季阳光照度为120W/m2；夏季室内温度
为26℃，室外平均温度28度，最高温度的天数为30天，阳光照度为620 W/m2，在一栋4000平方米
的住宅，采用阳光遮蔽系数为0.30的玻璃，取暖费用消耗费用为383296元，制冷费用为22051元；
而选用阳光遮蔽系数为0.50的原片玻璃，取暖费用为373419元/年，制冷费用为34007元/年。两
者比较，取暖费用相差的费用为9877元/年，而制冷费用相差为11956元/年，两者综合，选用低
遮蔽系数的玻璃较高遮蔽系数的玻璃每年可以节省电费2079元/年。虽然在北方地区，选用低遮
蔽系数的玻璃同样节省电费，但是在冬季取暖期内，低遮蔽系数的玻璃较高遮蔽系数的玻璃费用
高，所以建议在取暖为主的地区，一般选取较高遮蔽系数的玻璃。
使用Low-E镀膜玻璃通常会损失一些太阳光，略微减少阳光热获得，但是通过夜晚优异的隔
热性能改进，这些损失可以大大地得到补偿。另外使用Low-E镀膜玻璃还可以减少紫外线的通过，
可以减少室内物品褪色的可能。
b．改进中空玻璃间隔层内气体性能
门窗及中空玻璃技术的一个改进是中空玻璃内部充入气体，充入气体的条件是具有化学稳定
性和不反应的，氩气和氪气是普遍的选择。氩气很普通而且便宜的，在两层玻璃之间充入氩气能
够做两件事情：1)可以减少热传导损失，因为氩气比空气具有低的传导率，2)减少对流损失，因
为氩气比空气重，在玻璃层之间不流动。氪气的性能较氩气稍微好一些而且在小的间隔层内使用
（约8mm），效果较好，但是氪气价格较贵。相对窄的间隔层需要的气体量少，而且多层窄的间
隔层可以减小压力破碎的可能。一般来讲，在中空玻璃间隔层内充入足够比例（约90%）的氩气，
可以降低U值约5%，这样，上述在哈尔滨地区例子中，选用充入氩气的中空玻璃，每年取暖期可
以节省电费约18600元。
c．选用低传导间隔层
在Low-E镀膜减少辐射损失、充气减少对流和传导损失时，窗户玻璃周边的间隔条成为弱的
热链接。大多数间隔条使用的是传统的铝管，虽然重量轻，但是十分不幸的是这样的金属具有很
好的热传导性能。从能量效率观点出发，低传导间隔条是主要的改进方法。市场上出现很多不同
的方法和材料，相应改进了性能。一般来说，将传统铝条更换成暖边Swiggle胶条做中空玻璃密
封，可以提高近5%的隔热性能，而在充入氩气或者采用Low-E的中空玻璃上改变密封方式，可以
提高15%-20%的隔热性能，相应节省20000元/年的费用。而且这些暖边密封间隔条也能够提高内
部玻璃表面周边的温度并减少热应力，减少玻璃炸裂，在冬天可以减少80%结露的可能。下面表
格是各种不同边部密封材料的热传导率数值。
密封形式 双封铝条 热熔丁基/U形 Swiggle/铝隔带 不锈钢Swiggle
传热系数W/m ℃ 10．8 4．43 3．06 1．36
d．选用隔热性能好的窗框材料
窗框材料是整个窗户中另外一个弱的链环，整个窗户中约1/4面积是窗框材料，高性能的装
配较传统的窗框材料具有更好的隔热性能。窗框是不同材料的组合，如果选择门窗已经决定使
用Low-E镀膜、充气和低传导间隔条中空玻璃，那么窗框材料就应该选择最低传导热损失的材料，
这是窗框材料选择的基本条件。窗框材料对中空玻璃的性能影响较大，门窗的U值一般是由三部
分的值经过加权平均计算出来的，这三部分分别为：窗框材料面积的U值、玻璃边部的U值及玻
璃中央的U值组成。如果选用的窗框材料不同，那么整个门窗的U值的数值也不同，而且差别较
大。下表中的数值是通常情况，不同窗框材料配白玻中空玻璃的隔热系数表：
窗框材料 铝合金 热隔断铝合金 PVC
U值W/M2k 4．49 3．63 2．78
从数值上来看，窗框材料的隔热性能好，那么整个窗的U值就好，如果使用PVC窗而选用不同的开
启形式，整个门窗U值也不相同。
从上述数据，我们可以看出，不是一提到玻璃U值的大小或者选用的窗框材料的隔热性能好坏就断
定门窗整体保温性能的好坏，而是要根据门窗的形式及综合配置而定。同样需要注意，窗框材料
对阳光获得具有重要的影响，一般强度大的材料可以制成窄的框、扇面积，象断桥铝合金和玻璃
钢材料，这样可以允许更多玻璃面积的阳光获得，这种型材被称为低断面型材，一般金属型材的
设计要更多地考虑这个因素。
五．建议门窗设计要点
1．对于使用较好导热性能的窗框材料如铝合金窗框材料，大面积的玻璃较小面积的玻璃好，因
为大面积玻璃减少窗中窗框材料的比例，通过合理配置中空玻璃的结构，可以使整窗的性能最大
优化；
2．高性能窗的热性能弱点是窗框材料和玻璃边部材料，因为玻璃中心是高效率的，窗框和玻璃
边部传导相对较高，应该选择绝缘间隔条（没有金属/很少金属）及热隔断、低断面的窗框材料；
3．避免大面积西晒玻璃的使用，日落是很好的，但是进行空气调节的费用是很高的；
4．开启窗要求应考虑通风设置及防止空气渗漏，以及紧急出口设置，平开窗可以较推拉窗获得
高的通风能力，但是开启形式设计需要考虑风压作用；
5．加大版面设计，减少窗框和扇的材料面积,提高整窗的视野通透及性能；玻璃之家是专注于玻璃,幕墙玻璃,玻璃幕墙工程十大品牌的新闻资讯和玻璃,幕墙玻璃,玻璃幕墙工程各十大品牌的装修效果图和网上购物商城，敬请登陆玻璃之家：http://boli.jc68.com/
