一、前言：
　　現代人在工作和生活中都離不開窗戶，隨著科技的發展和生活水平的提高，人們對窗戶的要求也越來越高，隨著國際能源的緊張，對窗戶節能的要求也越來越高。　　     門窗是建筑外圍護結構的開口部位，是抵御風雨塵蟲，實現建筑熱、聲、光環境等物理性能的極其重要的功能性部件，并且具有建筑外立面和室內環境兩重裝飾效果，直接關系到建筑的使用安全、舒適節能和人民生活水平的提高。
　　門窗必須具有采光、通風、防風雨、保溫、隔熱、隔聲、防塵、防蟲、防火、防盜等多種使用功能，才能為人們提供安全舒適的室內居住環境；同時作為建筑外墻和室內裝飾的一部分，其結構形式、材料質感、表面色彩等外觀效果，對建筑物內外的美觀協調起著十分重要的功能和裝飾作用。
　　窗戶是薄壁的輕質構件，是建筑保溫、隔熱的薄弱環節。普通單層玻璃窗的能量損失約占建筑物冬季保溫或夏季降溫能耗的一半以上，因此，窗戶是改善室內冷、熱環境和建筑節能的重中之重。
　　門窗節能已是我國國策，也成了普通百姓的話題。我國建筑能耗（包括建造能耗和使用能耗）約占總能源消耗的1/4；建筑使用能耗{TodayHot}又占建筑能耗的1/2以上；而采暖、空調能耗是建筑使用能耗的1/2左右；按正常的比例，門窗面積占建筑面積的20%以上；從能源的流失比例看，整個建筑的能量損失中的70%是從門窗流失的。大量的能源通過門窗白白流失，造成極大的浪費。因此我國在大力提倡節能門窗。
　　門窗五金配件" >五金配件是門窗的“心臟”，所以關注門窗節能要從門窗的結構和配件方面著手。二、門窗節能的關鍵　　門窗是由玻璃、型材、五金件及密封膠條組成一個有機的系統，它被要求抗風壓性、氣密性、水密性、保溫、隔熱性、隔聲性等物理性能，而且其節能性已經越來越被國人所重視。
　　表一是北京地區八十年代的一組檢測數據。
表一

　　從表一中，我們可以看出，在鎖閉的窗中，熱損失：外墻、外窗、空氣滲透占前三位。經過二十年的發展，現在外墻的傳熱系數已經降低到1.0w/m2·k，單玻的鋼窗現在也都改為中空玻璃的鋁合金隔熱斷橋窗和塑料窗。現在，主要的能源損失是外窗和空氣滲透。這里的空氣滲透主要是指外門窗的縫隙的空氣滲透。
　　所以，現在鎖閉的門窗中，起關鍵節能作用的主要是門窗的傳熱系數K值和氣密性能。
1、 從K值來看，我國早在1993年頒布了相應的規范《民用建筑熱工設計規范》， 1996年頒布了《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》, 2001年頒布了《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》。2005年7月1日頒布實施了《公共建筑節能設計標準》，其中對公共建筑門窗的K值的敘述有了詳細的說明.同時，2004年5月1日，北京市開始執行首部針對百姓住宅工程的門窗技術標準—北京市工程建設技術標準《住宅建筑門窗應用技術規范》，其中將外窗的傳{HotTag}熱系數（K值）由過去的3.5w/m2·K限制到了2.8w/m2·K以內。
2、氣密性是指外窗在關閉狀態下，阻止空氣滲透的能力，主要指標為單位縫長空氣滲透量q1（單位：m³/(m·h)）和單位面積空氣滲透量q2（單位：m³/(m²·h)）。國家標準GB/T8484-2002《建筑外窗保濕性能分級及檢測方法》中規定了建筑外窗保濕性能以整窗傳熱系數K值作為分級指標。并在檢測原理中說明“對試件縫隙進行密封處理”，在檢測方法中要求“試件開啟縫應采用塑料膠帶雙面密封，然后進行整窗的K值檢測。”因此，該方法得出的建筑外窗的傳熱系數K值是整窗材料的傳熱系數。而實際使用中，因建筑門窗氣密性能不良造成能源的大量浪費，可以從以下分析中看出：
q=c×p×v　　　
式中： q為建筑外窗單位面積縫隙熱損失（W/㎡·K）。C為空氣比熱（KJ/㎏·K）P為空氣密度（㎏/m3）V為空氣滲透量（m3/㎡·秒）工程上常采用C×P值取1.2KJ/ m3·K.
　　按照國家標準GB/T7107-2002《建筑外窗氣密性能分極及檢測方法》，建筑外窗為4級時，即在室內外10Pa壓差下其空氣滲透量為≤4.5m3/㎡h，＞1.5 m3/㎡h，則建筑外窗縫隙的熱量損失較大為q=1.2×103×4.5/3600=1.5W/㎡·K，這就意味著在實際使用時(室內外10Pa壓差條件下)整個建筑外窗實際傳熱系數K值將增加1.5W/㎡·K,若原整窗采用良好的節能材料制作，傳熱系數K值是2.5W/m2K,建筑外窗4級氣密性能時的真實傳熱系數K值較大為2.5＋1.5=4W/㎡·K,實際保溫性能將降低60%。
　　因此，GB/T8478-2003《鋁合金門》、GB/T8479-2003《鋁合金窗》GB/T50189-2005《公共建筑節能設計標準》中也對氣密性能和保溫性能都作了具體規定。從以上可以看出，門窗節能的關鍵在于：1）、如何使五金件適合用保溫、隔熱材料制作的門窗，使門窗能保證其保溫、隔熱節能性；2）、根據門窗的具體尺寸，如何配置五金件，使之合理化，使整個門窗的氣密性達到較佳。
　　很長一段時間以來，我們對門窗氣密性的認識不足，包括現有的國家對建筑外門窗氣密性的檢測標準都只是對鎖閉的門窗進行檢測，而對由于五金件引起的開啟窗的氣密性的影響卻沒有引起足夠的重視。
　　那么，下面我們對此做一個分析。
三、門窗五金件對門窗節能的效果
1、五金件對門窗的氣密性的影響
　　對門窗密封性能產生影響的門窗五金件種類很多；按照對門窗密封性能來分類，大體可分為兩類：多鎖點五金件和單鎖點五金件；
　　多鎖點五金件的鎖點和鎖座分布在整個門窗的四周；當門窗鎖閉后，鎖點、鎖座牢牢地扣在一起，與鉸鏈（合葉）或滑撐配合，共同產生強大的密封壓緊力，使密封條彈性變形，從而提供給門窗足夠的密封性能，使扇、框形成一體；因此，多鎖點五金件對門窗的密封有很多好處，可以大大提高門窗的密封性能。而單鎖點五金件所產生的密封性能相對來說就要差很多，由于單鎖點只能在門窗開啟側提供單點鎖閉，與鉸鏈（合葉）或滑撐配合只能產生3、4處鎖閉點，致使門窗有4個角處于無約束狀態，因此，從兩個無約束角到鎖點之間的縫隙，嚴重降低了門窗的密封性能。以執手側鎖點布置為例：　　設窗寬為B，窗高為H，窗扇抗彎剛度E×I，分為單鎖點、兩鎖點、三鎖點三種情況（鎖點距扇邊不小于0.1mm），按力學公式分別給出窗扇執手側在密封方向的較大變形值 。
        由此可見：采用三鎖點后已可大大減少門窗扇的變形，提高密封性能。
　　當然在滿足強度和密封要求的條件下，不宜采用過多的鎖點；否則會造成浪費。　　同樣，在門窗中使用的合頁，大部分在使用過程中都需要把合頁位置的密封膠條割去，才能使用；而這部分由于安裝合頁造成的對氣密性的影響大家有沒有考慮？事實上由于割去密封膠條（而且是至關重要的密封位置）而產生的縫隙滲透對節能產生的負面效果基本上大家都視而不見。
　　門窗五金件對門窗氣密性產生的作用應該引起我們足夠的重視。2、五金件的優劣對門窗的影響
　　上面的觀點是在五金件正常起作用來考慮的。而建筑門窗如選用了質量低劣的五金件或五金件選用不合理，也將給建筑門窗的氣密性能大打折扣。請看以下案例：　　案例一：外平開窗執手設計、選用錯誤，必須將窗扇做窄5-6㎜，窗扇開啟時，執手柄才不會碰窗框，而這樣，執手側窗扇與窗框幾乎無搭接量，窗扇關閉時，光線仍能從窗扇與窗框配合部位進入室內，雖然采用了中空玻璃等節能材料，也達不到節能窗的要求。（1）

（2）

（3）

　　案例二：將承載能力低、質量較差的滑撐用在外平開窗上，造成窗扇關閉后，窗扇執手側掉角嚴重，使窗扇與窗框四周不能達到合理的密封配合，也將無法保證整個窗的氣密性能。（4）

（5）

（6）

　　案例三：內平開下懸窗用劣質的五金件，安裝后，下合頁部位變形嚴重，窗扇合頁側扇框搭接量由設計的5.5--6㎜減少到1--2㎜，整窗氣密性能也將無法保證。

　　還有，如果門窗采用的是質量低劣的鎖閉五金件時，當門窗鎖閉后，鎖點、鎖座無法緊扣在一起，無法產生密封壓緊力，導致門窗密封性能大大降低；此時，門窗設計的再好，玻璃、型材都采用了較好的材料，但由于低劣的五金件的質量原因，節能門窗根本談不上節能。
　　不可否認，我國的五金件企業數量多，但大部分規模小、集中度低、設備落后，仍是小作坊形式的生產企業。低劣的五金件采用價廉的、不符合施工要求的材料來制作，工藝落后，只進行簡單的加工。可悲的是，這樣的五金件還大有市場。
　　由于我們現有的建筑門窗五金件的標準滯后于現有的中國建筑門窗市場中的五金配件，所以應該加快標準的制訂、頒布和落實的步伐。（新的《建筑門窗五金件標準》從2004年開始編制，現在還在修編中）只有我們從根本上加大對中國市場的門窗五金件的控制力度，才能更有效地完成現有的建筑節能65%的目標。3、五金件的配置對門窗節能的作用
　　有些人認為，我用了高檔隔熱型材、Low-E中空玻璃，就能作出一個有效節能的門窗。是這樣嗎？不是的！門窗系統的效果等級是對其整體性能的評判，是型材、玻璃、五金件的協調匹配。中空玻璃僅解決了玻璃面積上的能耗問題，而占到門窗面積30%的框扇型材上的節能課題卻一直是一個頗受爭議與困擾的問題。看一個同結構的窗型，在配置不同的五金件時的效果是不一樣的。

圖一 
圖二 　
   　圖一是將傳動部件放在隔熱條的外側，執手的方鋼部分不得不要穿過隔熱條，還損傷了隔熱條，使整窗的剛度降低；并且執手部分穿過兩個本來用隔熱條隔開的腔體，使傳熱系數K值非常低的隔熱條隔開的兩個腔體之間形成了“冷橋”，造成隔熱型材隔熱條不能形成環行連續隔斷，沒有起到斷橋的作用，降低了門窗的保溫、隔熱性能，造成整窗的節能性能降低。
　　圖二是將傳動部件放在隔熱條的內側，執手的撥叉部分不需要穿過隔熱條，沒有損傷隔熱條，兩個獨立腔體之間沒有形成冷橋；型材隔熱條形成環行連續隔斷，保證了斷橋的作用，使整窗的節能設計得到了有效發揮.由此可見，隨著使用者的不同選擇，門窗的節能效果是完全不一樣的。如何配置好五金配件，使斷橋隔熱型材發揮作用，這是很關鍵的。往往我們的使用者，很多時候忽略了門窗五金件的重要性、配置使用是多樣化，使節能門窗不能節能。這樣的例子真是屢見不鮮。4、五金件對整窗的影響
　　門窗是靠五金件來完成開啟、關閉的功能的。如果沒有五金件，那么就是用較好的保溫、隔熱材料的門窗本身自己是根本談不到什么氣密性、水密性、保溫、隔熱等性能指標的。
　　試想一下，門窗在沒有氣密性保證的情況下，去談什么保溫、隔熱等節能措施是毫無意義的。一個優質的門窗一定是合理的門窗五金件配置、優質的五金件和型材及玻璃、合理的門窗設計、優良的門窗工藝等各項指標的較佳綜合反映。
　　五金件決定著整窗的密封性能，如果沒有五金件的作用，那么從門窗縫隙中失掉的能源浪費恐怕是一個讓人吃驚的數字。
       四、結語
　　從以上的分析我們完全可以得出，門窗五金件對建筑節能的作用是非常重要的。我國是一個能源缺乏國家，同時也是能源浪費大國。我國建筑用能已超過全國能源消費總量的1/4，并將隨著人民生活水平的提高逐步增加到1/3以上，而這其中又至少有一半是被浪費掉的。從節能的角度看，這幾年興建的大大小小樓房“問題不少”。這些樓房每平方米每年的耗能在43千瓦時以上；其實只要在設計和建筑的時候注意一下節能的問題，追加對建筑業來說很少的成本，這些樓房的能耗就可以減掉一半。
　　當高精度的五金件與高精度的型材結合到一起，并不一定完全出一個節能的門窗。
　　好的五金配件和好的型材組合到一起，是要門窗公司花大力氣進行系統工程設計和制作；并與各個有關方面，尤其是五金件的協調合作，才能得到的。
　　門窗五金件是靜態和動態兩種效果并存，而且必須同時滿足；這從本質上已經決定了門窗技術的細膩化；門窗的質量是由一系列完整的質量保證體系來決定的，所以建筑門窗節能一定要重視每一個制作環節的系統工程，尤其要從根本上改變對五金件的輕視。
參考文獻：1．2005年第10期《中國建筑金屬結構》李之毅《嚴密地區塑料門窗的設計探討》；2．2005年第5期《中國建筑金屬結構》尹昌波《配套件與幕墻門窗可靠度適應性初探》；3．第40期《建筑節能》郎四維《我國居住建筑節能設計標準的現況與進展》

 

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9.《建筑結構靜力計算手冊》               (第二版)