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1. 研究背景
随着国家
建筑节能政策的实施，人们充分认识到建筑节能的重要性。透光门窗
建筑构件是建筑外
围护结构中
热工性能最薄弱的环节，透光建筑
构件的能耗，在整个建筑物能耗中占有相当大的比例。由于
建筑能耗约占全国总能耗中的25％，为此，我国已把建筑节能列为国家可持续发展的重要工作，相继制订和颁布了一系列建筑节能方面的
技术标准，在这些标准中，对建筑外窗的
节能技术参数提出了明确的要求。2006年，为引导、规范和促进我国建筑外窗的研究、开发、生产与应用，围绕我国发展环境友好型
建筑材料与产品必须解决的突出问题，瞄准国际前沿，结合我国实际和潜在巨大的市场需求，国家科技部把“典型地区用建筑外窗系统研究开发”，列入了“十一五”国家科技支撑计划重点项目“环境友好型建筑材料与产品研究开发”当中。在这一背景下，我公司承担了“十一五”国家科技支撑计划重点项目“环境友好型建筑材料与产品研究开发”项目中子课题“夏热冬暖地区用的建筑外窗系统的研发”任务。
本课题的研发工作从2007年5月开始至2010年7月结束,经历了项目前期的各项技术环境与市场调研和用料选择的调研，单元
型材的研发设计，门窗
节点结构设计研究与试验及最终产品试制,技术性能指标测试，实施应用研究的工业性试验和产业化应用等过程。现将本项技术工作扼要概括如下。
2. 研发方向及技术方法
夏热冬暖地区，即通常所谓的华南地区，是《
民用建筑热工设计规范》GB50176-93（以下简称《热工规范》规定的热工设计分区之一，属于我国《建筑气候区划标准》GB50178-93规定的第Ⅳ建筑气候区。这一地区位于我国南部，包括海南、台湾全境；福建南部；广东、广西大部以及云南西南部和元江河谷地区，北回归线横贯其北部，属地理学中南亚热带至热带气候。该区长夏无冬，温高湿重，气温年较差和日较差均小，这一地区的最冷月（1月）平均气温高于10℃，最热月（7月）平均气温25～29℃，极端最高气温一般低于40℃，年日平均气温≥25℃的日数为100～200天，年平均
相对湿度为80%。这一地区的雨量充沛，是我国降水量最多的地区，多热带风暴和台风袭击，常有大风暴雨天气；太阳高度角大，日照较少，
太阳辐射强烈。 对夏热冬暖地区建筑的基本要求是：建筑物必须充分满足夏季防热、通风、防雨要求，冬季寒冷天数少，可不考虑防寒、
保温。
为适应夏热冬暖地区的气候特征，开发适用于夏热冬暖地区
建筑门窗新系统产品，门窗必须具有良好的
气密性、
水密性能、保温性能和
遮阳性能。根据《
公共建筑节能设计标准》规定，在夏热冬暖地区要根据窗墙面积比，对窗(包括
透明幕墙)的
传热系数K值，从≤6.5 W/m2·K至≤3.0 W/m2·K;对非透明幕墙的传热系数K值应≤1.5 W/m2·K，同时对
遮阳系数Sc从≤0.6至≤0.35 。因此，我们将要开发适合夏热冬暖地区用的建筑外窗系统性能确定为: 保温性能达到5级(3.0＞K≥2.5)、
遮阳性能达到7级(Sc≤0.2) 。
开发新系统产品必须考虑材料的选用、型材的合理设计、
隔热条的选择、玻璃的选用、
密封胶条的选用及搭配、加工工艺技术及
五金配件的选择等，我们首先从材料着手。
2.1 材料的研究
（1）框材
门窗用材除
铝、钢
金属材料外，还有
PVC 、
木材等。从材料本身考虑,以
铝型材制造的门窗具有
强度高、重量轻、加工便利、外型美观等优良特性。而且现在使用隔热铝型材制造的门窗，具有良好的隔热性能，节能效果良好。隔热
铝合金门窗在生产过程中不仅不会产生有害物质，而且完全可以做到资源回收再利用，能耗仅相当于原铝生产的5%，且铝
金属的回收率高，每循环一次损耗为1.5％～3.0%，对资源利用和环境保护有着重要意义。它完全符合绿色环保要求，实现可持续发展的要求，是新型的
绿色建材门窗产品材料的首选。因此，本项目经详细分析研究，抛弃有损环境、缺点较多的木材、
钢材和
塑料材质等，采用了性能优异的
隔热铝合金型材作为门窗的主体材料。
（2）玻璃
门窗玻璃的
热损失是建筑物能耗的主要部分，占建筑物能耗的50%以上。经有关研究的文献资料表明，玻璃内表面的传热以
辐射为主，占58%，减少通过玻璃进入室内的太阳辐射热是主要手段。抓住辐射量控制的关键问题， 就意味着要从改变玻璃的性能来减少热能的损失，最有效的方法是抑制其内表面的辐射。普通
浮法玻璃的
辐射率高达0.84，当镀上一层以银为基础的低辐射
薄膜后，其辐射率可降至0.1以下。因此，研究决定采用Low-E 玻璃。Low-E玻璃又称
低辐射玻璃，是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。其镀膜层具有对
可见光高透过及对远红外线高反射的特性，用Low-E玻璃制造的建筑物门窗，可大大降低因辐射而造成的室内热能向室外的传递，达到理想的节能效果。Low-E玻璃良好的光学性能对太阳光中可见光有高的
透射比，可达80%以上，而
反射比则很低，这使其与传统的
镀膜玻璃相比，光学性能大为改观。从室外观看，外观更透明、清晰，即保证了建筑物良好的
采光，又避免了以往大面积
玻璃幕墙、
中空玻璃门窗光反射所造成严重的
光污染现象，可解决和营造出更为柔和、舒适的光环境。
（3）
密封材料
密封材料的质量,直接影响门窗的密封性能和水密性能。目前在全球的建筑
密封条材料中，大致可分为三种材料，第一种材料是
三元乙丙橡胶，英文简称
EPDM；第二种是
硅橡胶；第三种
橡胶是
氯丁橡胶。
三元乙丙橡胶的性价比高，它的寿命是非常长的，普遍运用于作汽车的密封条。这种材料在一般纬度下面的耐高温和耐低温都是非常优秀的，耐低温可以到-40度左右，耐高温一般可以达到120度。 三元乙丙橡胶的特点就是有很好的物理性能，关于第二种硅橡胶，硅橡胶最大的好处是它有优越的
弹性，它这种弹性是天然的。所以说它的压缩永久
变形非常好，尤其是在开启部分采用硅橡胶的话，他的弹性是保证非常好的。且硅橡胶的耐低温和耐高温也都是非常出色的，要比三元乙丙橡胶好。所以用在飞机上的密封条只有硅橡胶。但是硅橡胶的成本比三元乙丙橡胶高一倍左右。关于第三种氯丁橡胶，氯丁橡胶的加工很难，但是它与
天然橡胶结合的
相溶性非常好，这种材料不足之处是加工工艺难，以及它的比重大，同样一个
断面尺寸的东西，它的数量会更少，因此生产成本高。综合上述情况进行比较。我们选择三元乙丙橡胶作为
铝合金门窗的密封材料是最适宜的。
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