摘要：本文依据北京市地方标准：《居住建筑节能设计标准》DB11/891-2020、 《民用建筑节能门窗工程技术规范》DB11/T1028-2021、《铝合金门窗》GB/T8478-2020探讨节能80％标准门窗系统，从材料的选择及理论数据计算等进行多方面阐述节能80％标准门窗的设计。
关键词：节能门窗、隔声门窗、低能耗建筑外窗、节能
目前，我国已经颁布实施了国家标准《近零能耗建筑技术标准》、北京地方标准《超低能耗居住建筑设计标准》。准则中指出，在设计上应考虑适应当地气候特征和自然条件，通过被动式建筑设计和技术手段最大幅度降低建筑供暖、空调、照明的能源消耗，再通过主动技术提高能源设备的效率，优化能源管理系统的控制策略。
随着我国2030碳达峰、2060年碳中和战略的提出，建筑能耗成为了当下最为热门的话题之一。在国家提出建筑“增能减耗”的号召下，各省市建筑主管部门及财务部门纷纷出台相关政策，为超低能耗建筑、近零能耗建筑的发展指定了目标，并配套了资金支持。国内发达地区已经率先提出了明确的措施，如京津冀要求新建建筑外窗及幕墙透光部位的保温系数K值低于1.1W/(㎡·K)] 《民用建筑节能门窗工程技术标准》DB11/T1028-2021，率先达到了五步节能，节能水平达到80％标准，这样在全国的北方城市再一次起到了引领的作用，铝合金节能门窗的研发任务是我们这一代门窗人始终坚持不懈努力的方向。
根据各节能阶段的对比发现，外墙保温性能要求提高幅度分别为28％、33％、33％、22％，根据朝向和窗墙比的不同，外窗保温性能的提高幅度分别为53％、42％、46％、45％，外墙和外窗之间保温性能的提高的幅度相差2倍左右。
一、 目前建筑节能规范的解读
《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26-2018)
近零能耗建筑技术标准》(GB/T51350-2019)
北京地方标准《超低能耗居住建筑设计标准》(DB11/T1665-2019)
北京地方标准《居住建筑节能设计标准》(DB11/891-2020)
最新规范围护结构传热系数对比表
二、 隔热断桥铝合金门窗节能设计思路与要点
1、降低热量传递:热传递的方式主要有三种：传导、对流、辐射。
(1)传导：通过型材、玻璃、间隔条传递(大约占到热流失量的50％)。
(2)对流：型材和玻璃空腔中的空气循环对流(大约占到热流失量的35％)。
(3)辐射：室内外的热量通过玻璃与型材进行辐射(大约占到热流失量的15％)。
为了提高门窗的热工性能，其核心工作就是降低门窗的热传递。
2、降低型材传热系数
型材面积所占整窗面积一般在25％-40％，型材传热系数大小与型材的腔体结构以及隔热条宽度有很大关系。型材断面保温结构设计主要考虑热传递中的传导、对流。隔热断桥铝合金型材主体结构是6063-T5材料，其具有强度高、耐腐蚀等优点，但是铝合金型材导热率是160 W/M.K。为了解决铝合金导热问题，在铝合金型材之间压合低导热保温材料PA66GF25尼龙隔热条，尼龙隔热条材料导热率0.3 W/M.K，这样就解决了铝合金型材热传递问题。隔热条中间部分是空气对流的集中区，采用在型材空腔里填充低导热保温材料减少隔热条腔体部分空气对流。
3、玻璃配置选择
中空玻璃在铝合金门窗整体面积中占到60-75％，是提高铝合金门窗热工性能关键点之一。玻璃的选择直接影响到整窗的保温、遮阳、太阳能总透射比等。提高中空玻璃热工的方法有：
(1)玻璃空气腔体空间结构的合理设计、增加空气腔体数量(双中空)、采用Low-E玻璃。
(2)中空玻璃空腔里充惰性气体是改善门窗热工性能的一种简单、有效的途径，常规是充氩气。充氩气可以有效解决玻璃中空层空气对流。
(3)普通铝合金门窗玻璃边缘常采用铝间隔条，由于铝间隔条的绝缘效果差而导致边缘的导热系数高，玻璃边缘部分容易出现结露现象。玻璃边缘采用暖边间隔条能较好地解决这一问题。
4、门窗构造等温线设计
窗框传热系数也是影响整窗传热系数的重要因素之一。而窗框传热系数主要是由组成窗框节点的隔热型材决定，型材传热系数的大小是直接影响甚至决定门窗隔热节能及保温性能的重要因素，门窗构造的优化设计对门窗保温有重要意义。在设计隔热型材及门窗节点过程中，为了达到传热系数最小的状态，应尽可能保持门窗节点中窗框、窗扇的隔热条几何中心线相互重合，同时玻璃的几何中心线尽可能地与框扇的几何中心线重合。
5、提升门窗密封性能
密封胶条设计及选配是解决整窗密封的重要方法。密封胶条在整窗使用中主要分为两部分：一是用于门窗玻璃固定处的密封;二是开启扇部分的密封，主要包括中间等压胶条、框扇室内侧密封胶条、室外侧三道密封胶条。
(1)中间胶条把室内侧和室外侧分为两个腔体，分别是室内侧气密腔，室外侧水密腔。等压胶条与扇的搭接量直接影响到室外侧和气密腔体的密封，等压胶条额头和扇型材搭接量的大小影响到整窗开启扇的剐蹭，所以胶条额头与扇的搭接量是很关键的问题。同时框扇室内侧密封胶条把室内和气密腔体完全隔离。这样，气密腔体就形成一个封闭的腔体结构。
(2)门窗气密性能直接影响到整窗的保温。通过设计5mm的框扇合页通道，在使用明装合页时，室内侧框扇密封胶条合页处根部不用完全切除掉，能够有效解决室内侧合页处胶条密封问题。使用三元乙丙发泡共挤胶条，可以避免对室内侧密封胶条的破坏，真正解决室内侧合页处胶条密封问题。
三、 隔热断桥铝合金门窗隔声设计思路与要点
随着城市建设加快，不可避免地加剧了噪音污染的程度，尤其交通噪音在城市噪音中所占比例高达40％。噪声污染、水污染和大气污染被看成是世界范围内3个主要环境问题，对人的心理和生理上都可以带来很大的危害。
隔声量R: 入射到试件上的声功率与透过试件的透射声功率之比值，取以10为底的对数乘以10，单位分贝。
τ—声投射系数、Wτ—透过声功率、Wi—入射声功率
实际工程中一般采用经验公式计算：
R=13.5lg(m)+13+ΔR1+ΔR2(公式适用于m≤200kg/㎡)
m ：为构建的综合面密度;
ΔR1：空气层的附加隔声量
ΔR2：夹胶膜的附加隔声量
提高门窗隔声性能的方法有：增加玻璃的厚度、增加空气层厚度及使
四、 隔热断桥铝合金门窗隔声抗结露因子设计思路与要点
抗结露因子(CFR)是预测门、窗阻抗表面结露能力的指标。是在稳定传热状态下，门、窗热侧表面与室外空气温度差和室内、外空气温度差得比值。
《民用建筑节能门窗工程技术标准》DB11/T1028-2021中5.3.5条明确规定了不同传热系数的建筑外窗，抗结露因子的限制。
使用暖边间隔条温度场图使用铝间隔条温度场图
使用暖边间隔条与铝间隔条的边界温度对比
抗结露因子计算时热侧表面温度测试点不宜少于20个检测点，计算温度取其平均值。根据上述分析结果对比可以看出玻璃与框的边界位置对门窗是否结露至关重要，是薄弱环节。
中空玻璃内表面温度，主要是指框材与玻璃相接处玻璃边缘的温度，而这部分的温度也是门窗幕墙整体温度最低的地方，当内表面温度低于露点温度时，就会发生结露现象。而暖边的使用能大大提高了中空玻璃内表面温度，确保了中空玻璃的水密性和气密性，大大降低了玻璃边缘的结露现象
五、 总结
本系统门窗可满足节能80％标准的节能指标，满足北京地区最严居住建筑节能设计标准对整窗传热系数K≤1.1 W/(㎡.k)的要求(具体参数见速查表)，在碳达峰、碳中和背景下，可为现代建筑实现节能宜居提供优质的门窗系统解决方案。
系统超低能耗产品通过等温原理及保温腔、玻璃边缘阻流设计，优质低导热保温材料优化应用，合理配置优质节能玻璃等对产品保温结构进行优化设计，有效解决热传导、热对流、热辐射问题对整窗保温性能的影响;通过科学力学构造设计及均衡等压原理设计，保证了产品安全性能及密封性能。同时通过专用生产设备及检验设备，以科学精准的工艺设计保证产品生产、加工制作精度及稳定性。
作者单位：北京西飞世纪门窗幕墙工程有限责任公司
作者：杨加喜 计国庆
来源：2022年会论文