一．建筑節能中的鋁門窗、幕墻存在的問題
在貫徹建筑節能設計標準中鋁門窗、幕墻在技術方面得到了很大的進步，產品更新換代取得了很大的成績，同時也出現一系列問題。
1．斷熱鋁門窗的隔熱條，由于建筑承包商“壓價”和個別廠家追求利潤最大化，往往以低成本的PVC隔熱條代替尼龍66隔熱條，出現的問題為PVC的線膨脹系數與鋁合金的線膨脹系數相差太大，且強度低，耐熱性差，抗老化性能等問題，安裝使用后出現由于熱脹冷縮原因會造成歪扭變形，從而破壞門窗的強度、氣密和水密性能。
2．框架、玻璃、密封、五金件不配套，往往出現不等性能問題。有些人認為窗主要是玻璃占的面積大，對傳熱系數K值影響大，而框架占的面積小無妨，因而忽視對框架降低K值的要求，這樣在低K值的玻璃和其不等性能的框架制作成成品窗后，窗的平均傳熱系數K值可能達到標準要求，但是當框架室內表面溫度低于室內空氣露點溫度時將產生結露，這是不符合標準要求的，也不是用戶所要求的窗；又如有的外平開窗開啟鎖存在熱通道問題，使用中鎖表面產生結露；有些劣質密封條所造的斷熱平開窗和傳統的斷熱推拉窗，雖然其傳熱系數K值符合標準要求，但其氣密性能很差，也將達不到保溫效果。
3．加工粗糙和安裝上墻的質量問題。往往見到一些工地為了搶進度，不顧質量要求，安裝上墻后達不到應有的性能效果。
4．密封膠條的質量問題。同樣是三元乙丙膠條，由于加工原材料及配比、價格等原因，材料性能差別很大。
5．玻璃的問題。中空玻璃合成時，為了降低成本仍存在單道密封，尤其鋁條用插角還是用彎角工藝結構，前者較后者的使用壽命要少若干倍，同時不能保證中空玻璃的質量要求。
6．具有自主知識產權的品牌產品還不多，急待開發高性能節能門窗及遮陽的系統產品。
二．開發配套節能門窗、幕墻系統產品是促進行業發展的歷史使命
《公共建筑節能設計標準》按建筑所處地區的氣候分區即分為嚴寒地區A區、嚴寒地區B區、寒冷地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區。對嚴寒地區規定了圍護結構的傳熱系數限值，對寒冷地區和夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區不僅規定了傳熱系數限值，還規定了遮陽系數限值并對各地區均有氣密性能要求，這樣對門窗、幕墻在各地區就有不同的節能指標要求。
1．在嚴寒地區A區，根據建筑體形系數和窗墻面積比，對窗（包括透明幕墻）的傳數系數K值從≤3.0w/m2.k至≤1.5w/m2.k;對非透明幕墻的傳熱系數K值從≤0.45w/m2.k至≤0.4w/m2.k;
2．在嚴寒地區B區,根據建筑體形系數和窗墻面積比，對窗(包括透明幕墻) 的傳數系數K值從≤3.2w/m2.k至≤1.6w/m2.k;對非透明幕墻的傳熱系數K值從≤0.50w/m2.k至≤0.45w/m2.k;
3．在寒冷地區,根據建筑體形系數和窗墻面積比，對窗(包括透明幕墻) 的傳數系數K值從≤3.5w/m2.k至≤1.8w/m2.k;對非透明幕墻的傳熱系數K值從≤0.60w/m2.k至≤0.50w/m2.k;同時對遮陽系數Sc從≤0.70至≤0.50;
4．在夏熱冬冷地區,根據窗墻面積比，對窗(包括透明幕墻) 的傳數系數K值從≤4.7w/m2.k至≤2.5w/m2.k;對非透明幕墻的傳熱系數K值≤1.0w/m2.k,同時對遮陽系數Sc從≤0.60至≤0.40;
5．在夏熱冬暖地區,根據窗墻面積比，對窗(包括透明幕墻) 的傳數系數K值從≤6.5w/m2.k至≤3.0w/m2.k;對非透明幕墻的傳熱系數K值≤1.5w/m2.k,同時對遮陽系數Sc從≤0.60至≤0.35;
由上可知，門窗、幕墻的K值和Sc的確定，不僅與地區有關，且在同一地區其建筑體形系數和窗墻面積比不同時，也有不同的要求，因此開發配套節能門窗、幕墻系統產品，是貫徹節能標準，實現節能指標要求的勢在必行。
三．節能門窗、幕墻的開發設計途徑
由上已述，要滿足各種不同指標要求，進一步解決控制熱的傳遞的三種方式即輻射、對流、傳導的技術，開發系統產品以達到合理的性價比，目前基本上采取以下途徑解決。
1．從材料上著手。由于新型材料的發展,組成窗的主材：框料、玻璃、密封件、五金附件以及遮陽設施等技術進步很快，分述如下：
（a）框料：目前窗的框架已采用斷熱鋁材、斷熱鋼材、塑料型材、玻璃鋼材及復合材料（鋁塑、鋁木等）；
（b）玻璃：工程項目上已廣泛采用中空玻璃、鍍膜玻璃、中空充惰性氣體、Low-E玻璃（在線）、離線中空Low-E玻璃并充惰性氣體，K值從≤3.0w/m2.k至≤1.5w/m2.k若采用雙中空玻璃還可降低K值，當前出現的真空玻璃K值可降至1.0w/m2.k，已在工程上應用。
（c）密封材料：目前應用較多的密封材料如硅膠、三元乙丙膠條，其材質與制作原料及配比影響質量差異很大。國產密封膠與國外產品競爭已有一定優勢，且國家對膠有一套嚴格的管理辦法。幾大名牌國產膠，已廣泛應用在工程上。
（d）五金附件：五金附件直接關系到窗的開啟、關閉和性能，它是窗的“心臟”部件，選用時一定要按要求配套，避免張冠李戴。市場已出現了遠距離操縱的自動開啟關閉附件和自控溫度和遮陽裝置，行業已出臺了一系列標準。
（e）遮陽技術：發展遮陽系統產品，是行業急待配套的品種，遮陽產品技術上是成熟的，但要開發出適合我國國情和環境的自主知識產權的產品是還有待繼續發展，目前我國已有一批單獨生產遮陽產品的廠家，也是抓住機遇的關鍵時刻。
2．從結構上著手
新材料出現后沒有相應的結構配合，則新材料發揮的作用也就有局限性，同樣的材料采用不同的結構，在性能上相差是很大的，如框采用多腔隔熱條、密封采用多道密封和玻璃、附件配套，使K值大幅度降低，世界各國都在注重建筑門窗、幕墻的節能，采取了各種措施，發達國家經過30年的努力將鋁窗的K值從5.8w/m2.k降至1.5w/m2.k以下，我國要解決這個問題,技術上已基本成熟,但關鍵主要存在著市場的價格問題,歸根到底還是政策的落實,如果建筑開發商一味追求低價配套門窗、幕墻，則國產高性能節能門窗、幕墻很難推廣。
（a）從隔熱條上下功夫，加大隔熱條的寬度，以降低K值，我們知道傳熱系數K值與熱阻的關系為：
上式R—框架的熱阻;
Ri—框架內表面熱阻，取0.125;
Ro—框架外表面熱阻,取0.043。
從圖1中可知，窗的框架由三部分組成，即外部和內部為鋁合金框，中間部分為尼龍-66隔熱條或連接內外框的芯子，它起著窗框架的隔熱保溫主導作用，也就是說隔熱條的熱阻對窗框架的熱阻起主導作用，而隔熱條的熱阻為：
上式 b—隔熱條的寬度
λ—隔熱條的導熱系數(w/m.k),尼龍66為0.2—0.35 w/m.k
由公式(2)可以得出一個結論,要提高框架的熱阻,就須加大隔熱的寬度或連接內外鋁框的隔熱芯子的厚度(b)。
現計算組成窗后的K值，若隔熱條的寬度b，兩條隔熱條之間距離B，隔熱條的厚度t，由于鋁導熱系數λ=203 w/m.k較大，計算時可忽略不計，隔熱條傳熱的計算，為了可操作性，用近似計算，設其傳導由隔熱條壁與兩隔熱條空腔內空氣并聯， 空腔內空氣熱阻取Ra=0.18 m2.k/w,則得出：
為了框架斷面的緊湊，根據熱流長度原理，在隔熱條同樣寬度下，可設計成“弓”形，如圖2所示，由于熱流的長度增加，也就提高了熱阻R，使K值進一步降低，計算如下：
注：“弓”形隔熱條寬度設計到25 m m時，K值可達到2.8～3.0w/m2.k
(b)采取多空腔的隔熱條設計,以降低K值。
上述雖然加寬隔熱條是降低K值的有效措施，也只能適當的加寬，若加的太大，會造成結構不緊湊，必須還要尋求提高熱阻的措施，根據熱傳導原理，將熱傳導的面設計成疊加的多空腔以提高熱阻的方法，為便于可操作性，用近似計算，設其熱傳導由空腔的壁與腔內的空氣并聯并與疊加的空腔形成串聯，這樣采取多空腔隔熱條如圖3的熱阻計算公式如下：
上式 R—多腔隔熱條熱阻
Ra—空腔內空氣熱阻，取0.18 m2.k/w
λ—隔熱條導熱系數（0.2—0.35 w/m.k）。
將上式求出的R代入(1)式即可求得K值。
將圖3的多空腔隔熱條的有關參數代入（3）式即可求出該窗的K值為K= 1.8～2.1w/m2.k,
[pagebreak](c)采取加寬隔熱條填充發泡材料,并用多頭空腔密封條配套,進一步降低K值,如圖4所示,為進一步降低K值,采取加寬隔熱條填充發泡材料同時用多頭密封形成空腔與之達到等性能配套,其K值計算如下:取λp=0.2～0.35 w/m.k, λf=0.081w/m.k,
圖4.采用厚隔熱條填充發泡材料和多頭密封
同樣幕墻也可從隔熱條上想辦法降低K值。
圖5.采用多腔隔熱襯套的幕墻節點
如圖5.采用多腔隔熱襯套為“斷橋”的K值計算如下：
同理求得長的隔熱襯套 。
如果還需要更低K值的幕墻，則需采用雙層幕墻或通道幕墻，這種幕墻一般分為外循環和內循環兩大類即側重遮陽的雙層幕墻采用外層為單層玻璃，內層為中空玻璃的外循環結構，其遮陽系數可達Sc=0.1～0.2傳熱系數K≤1.1～1.5w/m2.k，側重保溫性能的雙層幕墻采用外層為中空玻璃，內層為單層玻璃的內循環結構，其K值可達K≤0.6～1.0w/m2.k。
（d）密封結構應與框架等性能配套
門窗有一個開啟問題，這樣關閉時的縫隙密封處理是一個薄弱環節，因密封不好產生對流損失的熱量，根據計算得出窗的密封性能與熱損失如下：當密封性能為5級時q2≤1.5 m3/m2.h，熱損失為0.5 w/m2.k; 當密封性能為4級時4.5≥q2＞1.5 m3/m2.h，熱損失為1.5 w/m2.k; 當密封性能為3級時7.5≥q2＞4.5 m3/m2.h，熱損失為2.5 w/m2.k;因此在框架和玻璃都采取有效辦法降低K值后,必須解決密封性能的問題,窗的密封構造設計除解決上述對流熱損失外,還要考慮解決熱傳導的損失,因此密封條的設計除考慮密封性能外還需考慮多頭密封空腔,形成多腔空間,以求得K值與其他部分配套,如圖3、圖4、圖5。
（e）遮陽設施
每年夏季空調用電，許多城市形成用電高峰，據2005年統計，全國城市每百戶居民空調器平均80.67臺,北京為146.47臺,上海為168.30臺,損耗大量能源,增加城市“熱島”效應,因此采用遮陽是有效的節能措施。
①活動式外遮陽是阻隔太陽輻射的良好屏障。
活動式遮陽百葉裝置，安裝在開放式鋁板幕墻內部，在室內可控制百葉升高降下遮陽，不用時可升上入幕墻內面，如圖6所示，由于外遮陽能阻隔太陽輻射于室外，但這種裝置對居住建筑來說，造價高并不適合，而簡單外遮陽又帶來建筑外觀和清潔等問題，大多選用室內遮陽，而室內遮陽節能效果又不夠理想，因而出現百葉中空玻璃來解決。
②百葉中空玻璃窗是將百葉安裝在中空玻璃兩片玻璃間，可代替普通中空玻璃裝于各種窗框上，通過磁力控制百葉翻轉和升降動作，以達到遮陽和保溫效果。當百葉處在垂直位置時能有效的降低中空玻璃內的熱傳導，和遮擋了陽光直射,并有效的降低了中空玻璃的遮陽系數，當百葉處在水平位置時，既可采光，又可起到遮陽作用，當百葉收起位置時就和普通中空玻璃一樣的效果。同時百葉在中空玻璃內也解決了清潔維護問題。
由上所述百葉中空玻璃窗集隔熱、保溫、隔聲、隱私性、裝飾性于一體，適合于我國廣大地區應用，實為節能的好產品。
3．從制作安裝上墻上著手
安裝上墻是窗結構的重要組成部分,窗的安裝上墻對窗是否能獲得良好的質量,是具有決定性的作用,往往測試性能非常好的窗,不等于安裝上墻后其性能就非常好,把這個問題提出來,也是人們最易忽視的問題,具體說如何將一個公差以毫米計的窗,安裝在公差以厘米計的墻洞口上,把窗和墻體部分連成一個系統, 使窗和墻體之間成連續性，并需滿足下列功能要求；
①在各種溫度的影響下,窗的各項功能運轉自如;
②對窗的外力能可靠的分解,尤其對正負風壓的承受,有效的轉移到墻體上去;
③窗不受墻體內部的各種運動以及尺寸變形的影響(沉降、振動、熱脹冷縮等)；
④安裝的各向應力應排除，窗開啟自如；
⑤窗與墻體連接處的防水、隔聲的密封性能；
⑥窗與墻體連接處的隔熱性能。
為解決以上要求，從窗的設計、加工、安裝上采取有效措施，有的廠家已形成專利技術，把門窗、幕墻做好，做到少用采暖、空調的條件下，冬天溫暖夏天涼爽。
隨著建筑節能標準的制訂實施，國家也正采取有效措施，形勢迫使我國的門窗、幕墻行業迅速發展進步。高性能配套的門窗幕墻和遮陽產品必然要成為市場的主體，相信有遠見的建筑開發商會選用符合標準要求的門窗、幕墻和遮陽產品配套，也相信有眼光的門窗、幕墻和遮陽產品企業家會以高質量的產品和性價比去贏得廣闊的市場，抓住機遇加快發展節能產品，為節約資源改善環境，為可持續發展作出貢獻！
參考文件：
1．《公共建筑節能設計標準》2005年
2．嚴寒地區塑料門窗設計探討 李之毅 2005年
3．不能忽視節能、保溫窗的氣密性能指標要求 李之毅、鄭金峰2003年
4．中空玻璃使用壽命計算 文忠 2006年
