1 引言
随着全球经济的高速发展，能源问题已成为当今人类所面临的重大挑战，面对能源消耗的不断增长，节能降耗是大势所趋。门窗作为建筑的开口，是采光通风的功能部件及与室外交流沟通的通道，但同时亦是能量散失的通道，据统计，我国既有的高耗能建筑有40%的能耗是通过门窗散失的。因此开发传热系数低的节能门窗、降低建筑能源消耗已成为当今的研究热点，断桥隔热铝门窗因其刚性好、保温隔热性能好、强度高、装饰效果好等优点而被越来越多的节能建筑所采用。
但是，近年来，人们也越来越认识到，在炎热的夏季，烈日炙烤之下，阳光通过玻璃辐射传热，严重影响了室内环境的舒适性，也大大增加了空调的负荷及能耗，极大地浪费了电力资源，因此，若要建筑节能，遮阳也同等重要。我国《公共建筑设计标准》GB50189，《民用建筑热工设计规范》GB50176等相关标准均规定，建筑宜采用外部遮阳措施。
在现有铝合金门窗中，遮阳设施与门窗多采用分体安装方式，对于同时要求防蚊防盗、外形美观的现代建筑门窗来说，这种分体安装方式尤其不便，难以满足人们多元化的要求,因此本文将提供一种节能环保、防蚊防盗且外形美观的多功能集成型新型铝合金门窗节能系统。
2 新型铝合金门窗节能系统
2.1结构设计特点
本新型门窗节能系统将断桥隔热、活动遮阳百叶、多重开启方式与折叠纱窗等多重功能集成于一体，如图1所示，客户可根据需要选择其中两种或多种互不干涉的一体化功能。
图1新型铝合金门窗节能系统结构设计图
1、采用断桥隔热和活动遮阳百叶方式，改善门窗的传热系数和遮阳系数，实现门窗节能；
A. 降低传热系数：采用隔热断桥铝合金型材，其热传导系数大大低于普通铝合金型材，比普通门窗热量散失减少一半，降低取暖费用30%左右，且可同时隔音、防噪、防尘、防水；
B. 遮阳和采光协调：活动遮阳百叶可随意调节叶片角度，达到需要遮阳时防止室内温度上升，减少房间的空调负荷,需要采光时增强室内光线的效果；
C. 防止冷凝：型材内表面的温度与室内温度接近，降低室内水分因过饱和而冷凝在型材表面的可能性；
D. 保护环境：隔热系统的应用，能够减少能量消耗，同时减少了由于空调和暖气产生的环境辐射；
2、采用多重开启方式，在普通内开内倒基础之上，增加外开可调遮阳百叶，实用美观；
A. 关闭的百叶窗可以替代窗帘用于遮挡来自室外的视线，形成双层窗，门窗气密性质量有了显著提高，减少渗透量，增强隔声效果，还可防盗；
B. 开启时，可随意调节百叶片的角度，变幻采光效果，采光量调节更为方便、灵活，采光调节，尽量满足室内天然采光的要求和室内装饰等功能集为一体；
C. 采用铝合金梭形叶片，系统大气华美，色彩应用丰富，既是建筑室外遮阳方案，也是建筑装饰重要表现形式。
3、折叠纱一体化设计，隐形防蚊虫纱窗，环保美观；
A. 隐形纱窗不仅可以防蚊防虫，而且可以阻挡室外尘埃进入家居，从而保护我们的身体健康。
B. 比普通纱窗更为简洁，美观、方便、实用。
2.2节能效果对比
2.2.1传热系数
为保证结果的可比性，本新型门窗系统和普通隔热门窗系统的均采用1200mm×1500mm的双扇开启方式，开启扇尺寸相同，玻璃规格相同，表1为各节点及整窗传热系数的计算结果；
表1 结果对比
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新型门窗传热系数W/m2·K |
普通门窗传热系数W/m2·K |
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上边框 |
2.5938 |
2.4834 |
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上边框玻璃边缘 |
1.9802 |
1.9887 |
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左边框 |
2.6641 |
2.6282 |
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左边框玻璃边缘 |
2.0241 |
2.0294 |
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中挺 |
3.5392 |
3.5373 |
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中挺玻璃边缘 |
2.2619 |
2.2856 |
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右边框 |
2.6641 |
2.6282 |
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右边框玻璃边缘 |
2.0241 |
2.0294 |
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下边框 |
2.7756 |
2.5371 |
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下边框玻璃边缘 |
2.0259 |
2.0313 |
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整窗 |
2.651 |
2.610 |
由于新型门窗系统采用了遮阳技术，根据ISO 10077.1《Thermal performance of windows，doors and shutters——Calculation of thermal transmittance》中5.3条带遮阳系统的隔热系数的计算应按以下公式进行修正
根据附录G取ΔR=0.09，最终计算所得Uws=2.14W/m2k
通过上述分析：可见本新型门窗系统隔热系数Uws=2.14W/m2k远远小于普通隔热门窗的隔热系数为Uws=2.61W/m2k，对降低隔热系数，提高节能效果有显著提高。
2.2.2遮阳系数
水平遮阳板的外遮阳系数计算：SDHah PF2 + bh PF + 1
现以夏热冬暖地区，东向夏季的拟合系数ah0.35， bh-0.73，开启百叶为0度时PF=A/B=1.163如图2所示，
SD=0.35X1.1632-0.73X1.163+1=0.624
SD修正为SD=1-(1-SD)(1-η*)
SD=1-(1-0.624)(1-0.15)=0.681
浅色玻璃遮阳系数=0.8
窗玻璃面积比=窗玻璃面积/整窗面积=1.106/1.8=0.614
综合遮阳系数为0.8X0.681*0.614=0.3345
以夏热冬暖地区，东向夏季的拟合系数ah0.35， bh-0.73，开启百叶为90度时PF=A/B=1.192如图3所示
SD=0.35X1.1632-0.73X1.163+1=0.627
SD修正为SD=1-(1-SD)(1-η*)
SD=1-(1-0.627)(1-0.15)=0.683
浅色玻璃遮阳系数=0.8
窗玻璃面积比=窗玻璃面积/整窗面积=1.106/1.8=0.614
综合遮阳系数为0.8X0.683*0.614=0.3354
图2、图3 水平遮阳板百叶铝型材设计截面图
本系统窗的遮阳系数≤0.335完全满足夏热冬暖地区遮阳系数≤0.40/0.5的要求，根据多个测算，因此本系统窗满足上述各标准的遮阳系数要求。
以下为该门窗节能系统在广亚铝业GRPK55系列隔热节能平开窗的应用效果图：
为适应国家建筑节能政策，综合利用门窗各种节能技术研究开发了新型门窗节能系统。通过研究如何减少渗透量，提高气密性，降低传热系数及减小遮阳系数等措施在门窗系统中的综合应用和计算分析，集成优化出性能指标优异的新型门窗节能系统模型，并探讨其在门窗系统中的应用。
本新型门窗节能系统综合考虑了建筑门窗节能中的隔热及遮阳等多种因素，并集门窗多项功能于一身，是一种全新概念节能门窗系统，已获国家实用新型专利。其关闭后可以实现完全封闭，保温、隔热、降噪、部分防盗作用，开启时具遮阳、调光、通风及微通风、防雨、防风、防尘，防蚊，可广泛应用于建筑节能门窗的设计和应用。
