一、前言
　  现代的人在工作和生活中都离不开窗户，随着科技的发展和生活水平的提高，对窗户的要求也越来越高，人们也开始形成节能的意识。
    门窗是建筑外围护结构的开口部位，是抵御风雨尘虫，实现建筑热、声、光环境等物理性能的极其重要的功能性部件，并且具有建筑外立面和室内环境两重装饰效果，直接关系到建筑的使用安全、舒适节能和人民生活水平的提高。
    它必须具有采光、通风、防风雨、保温、隔热、隔声、防尘、防虫、防火、防盗等多种使用功能，才能为人们提供安全舒适的室内居住环境；同时作为建筑外墙和室内装饰的一部分，其结构形式、材料质感、表面色彩等外观效果，对建筑物内外的美观协调起着十分重要的功能和装饰作用。
    近10年以来，我们的新建筑存在以下几大问题：建筑中大部分采用无色透明玻璃的铝合金门窗和塑钢门窗，许多建筑都采用近乎密闭式的大玻璃窗、落地玻璃（阳台）门等设计，但极少考虑节能、遮阳和通风措施，大大增大了传入屋里的太阳辐射热量；外墙体与门窗的保温性能不匹配。
    我国早在1993年颁布了相应的规范《民用建筑热工设计规范》， 1996年颁布了《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》, 2001年颁布了《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》，这些规范的颁布，也反应了我国建筑节能的发展轨迹：由北向南，由居住建筑到公共建筑。但由于种种原因，执行力度并没有广泛深入。
    但2005年7月1日颁布实施的《公共建筑节能设计标准》中，有许多条款被列入国家的强制性条文内,相应地各地政府发布了具有地方法律效力的法令,上海市在2005年6月13日发布的政府令第50号：《上海市建筑节能管理办法》强制规定：自2005年7月15日起新建住宅与政府投资的公共建筑必须进行节能设计。《办法》的第九条与第十条分别对设计单位与图纸审查机构提出具体的要求。所以，对于建筑的节能设计，已经进入了一个全新的时期！
    目前我国市场上的门窗还是有比较多的问题；本文从门窗本身的设计方面简单论述一下。

二、门窗设计上存在的问题：
    窗户面积趋向大型化： 
    现在的时尚一般都是追求大采光、大通风；随之设计出的大窗型，就留下了三个主要隐患：
    A、单樘窗户面积过大，造成型材、五金件负荷过载，给窗户的性能带来了影响。
    B、为了提高抗风压、水密、气密性，不得不增加锁点、锁座的个数，及增加型材的强度，但同时带来了成本的提高和传动系统的整体可靠性的问题。因为零件越多，可靠性越低。
    C、开启窗户的过大给节能带来了严峻的课题。
    窗墙面积比过大：
    如今，由于时尚的追求，在建筑设计中窗户面积占了越来越多的部分。
    在《公共建筑节能设计标准》中，对窗墙面积比有一个明确的说法：强制规定“建筑每个朝向的窗墙面积比均不应大于0.7”。
    新标准中规定，对寒冷和严寒地区，确定传热系数K值，应按两个条件：即体形系数和窗墙面积比来决定。这样，贯彻《公共建筑节能设计标准》，要纠正一个错误认识：即窗的K值，在一个地区或地点，不是固定一个值，而是根据体形系数和窗墙面积比来确定。例如，哈尔滨市属于严寒地区A区，其K值确定是：体形系数≤0.3和窗墙面积比≤0.2时，窗的K值只许选用≤3.0W/m2oK；而体形系数≤0.4和窗墙面积比≤0.7时，窗的K值只许选用≤1.5W/m2oK；从这一点看出，象普通的单玻铝合金窗（传热系数K＝6.4W/m2.K）在寒冷和严寒地区是不可能再用了。象双玻、中空、双腔、充惰性气体，铝合金断热型材，这种窗体构造的传热系数能达到K＝1.5W/m2.K-3.0 W/m2.K，在北方地区会大量使用。
    同样对夏热冬冷地区和夏热冬暖地区，只要求窗墙面积比与传热系数和遮阳系数的限制。例如，上海市处于夏热冬冷地区，若窗墙面积比为0.2≤至≤0.3时，窗的K值只许选用≤3.5W/m2oK，遮阳系数SC为≤0.55；若窗墙面积比为0.5≤至≤0.7时，窗的K值只许选用≤2.5W/m2oK，遮阳系数SC为≤0.40/0.50；这样，对窗的设计，一个地区一个窗型的思路就改变了；要形成系统窗型，以满足不同的地区不同的具体要求，，从而作到合理的“性价比”。
    如果认真贯彻执行《公共建筑节能设计标准》，使窗户设计的大小，必须满足标准要求，窗墙面积比过大的问题也就迎刃而解了。
　　2004年5月1日起，北京市开始执行首部针对百姓住宅工程的门窗技术标准-北京市工程建设技术标准《住宅建筑门窗应用技术规范》，其中将外窗的传热系数（K值）由过去的3.5w/m2•K限制到了2.8w/m2•K以内，这意味着北京新竣工的建筑项目上所安装的铝合金门窗将全部采用隔热铝合金型材和中空玻璃。 值得关注的是，此规范为北京市强制性标准。
遮阳问题：
    在新标准中，对寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖三类地区，按围护结构体型系数、窗墙比的关系，对遮阳系数SC值的范围做了最大值的限制。
    大家知道，北方严寒地区采暖能耗占主导地位，，所以遮阳措施阻挡了冬季阳光进入室内，对自然能源的利用和节能是不利的，所以这类地区就不必做遮阳措施。
    而标准中提到的那三个地区，就需要采取遮阳措施。
    遮阳系数，SC值。简言之，对太阳光的遮挡程度。共两种形式：有外遮阳式，无外遮阳式。并不是一提到遮阳就得在室外设置外遮阳挡板。无外遮阳时，通过玻璃的镀膜，也会产生遮阳的作用，当然规范提倡在夏热冬冷地区设置外遮阳措施。标准规定：有外遮阳时，遮阳系数＝玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数；无外遮阳时，遮阳系数＝玻璃的遮阳系数。遮阳系数越小，阻止阳光进入室内的效果就越好。新标准规定窗墙比≤0.2时，外窗玻璃的SC不作要求，其他情况的窗墙比要求SC在0.4和0.6之间，东南西向的玻璃鼓励镀膜。在下面门窗的材料中会提到玻璃的问题，不在赘述。这里外遮阳的措施还有采用百叶窗型，在工程中遮阳效果是很明显的。随着新标准的贯彻执行，以前不重视百叶窗型的做法将会有所改观。
    门窗的材料：
　　在我国的建筑门窗产品市场上，铝门窗产品占的比例最大，为55%；其次是塑料门窗，占的比例为35%；其它材料的产品占了剩余的10%。
    尽管现在大部分的铝门窗依然是普通铝型材安装单层玻璃，像有断桥功能配有中空玻璃的铝门窗占整个铝窗市场的比例尚不足20%，铝门窗还是占据了建筑门窗产品市场的半壁河山。
    塑料门窗产品是在国家产业政策支持下发展起来的新兴的建筑门窗产品。经过十多年的发展历程，各种各样的产品已经步入千家万户。但是由于原材料涨价和部分经营者的不规范行为，眼下塑料门窗行业正在度过困难期。
那么究竟铝、塑门窗谁优谁劣呢？
    两种产品各有优缺点，不能厚此薄彼，只要做好了都能成为好产品。世界各国受经济条件和人民生活习惯影响，建筑门窗产品各有不同。像意大利、西班牙等国家，塑料门窗很少，但是德国却很多。一般而言，塑窗多应用于民居住宅，铝窗多应用于公共建筑。
    2000年开始，隔热铝型材开始进入我国门窗市场。它是通过把高热导性的铝合金型材分开后再用低导热的增强尼龙材料制成的隔离物连接而成整体。这种隔离物称为“断桥”。这种隔热铝材分为两大类型：一类是穿条式，一类是注胶式。目前国内超过86％的隔热铝合金型材都是用滚压穿条式生产的。隔热断桥铝合金窗是在老铝合金窗基础上为了提高门窗保温性能而推出的改进型，通过增强尼龙隔条将铝合金型材分为内外两部分，阻隔了铝的热传导。增强尼龙隔条的材质和质量直接影响到隔热断桥铝合金窗的耐久性。 
    隔热断桥铝合金门窗的突出优点是强度高、保温隔热性好，刚性好、防火性好，耐大气腐蚀性好，综合性能高，使用寿命长，装饰效果好，是高档建筑用窗的首选产品。
    门窗由框扇材料与玻璃两大主体材料构成，由于玻璃占到门窗面积的70%左右，玻璃的节能应引起广泛重视，中空玻璃的普及有效地解决了辐射热的损失，中空玻璃是将两块或两块以上的玻璃边部密封在一起，玻璃之间形成静止干燥气体，以防止对流。其主要材料是间隔条、聚硫胶和干燥剂等。市场上现在有很多厂家为了节省成本，按手工作坊的形式直接把两片有色玻璃和间隔条用聚硫胶粘接起来，对外称是中空玻璃；但并不能象真正的中空玻璃一样起到隔热、防雾、防霜等作用。
    但是否装了中空玻璃就是节能门窗了呢？不是。这主要是因为：门窗系统的效果等级是对其整体性能的评判，是型材、玻璃、五金配件的协调匹配。中空玻璃仅解决了玻璃面积上的能耗问题，而占到门窗面积30%的框扇型材上的节能课题却一直是一个颇受争议与困扰的问题。一些厂家为了节省成本，把隔热型材外开、内开混用，造成隔热型材隔热条不能形成环行连续隔断，没有起到断桥的作用。但业主却不明白其中的道理，以为住的就是节能建筑。这说明深入贯彻新标准的重大意义。 
    开启窗与固定窗的关系：
    在新标准中，明确规定了外窗可开启面积不应小于窗面积的30%。
    近来，有些建筑为了追求外窗的视觉效果和建筑立面的设计风格，外窗的可开启率有逐渐下降的趋势，有的甚至为了节省成本，盲目减少开启窗的数量，使外窗完全封闭，导致室内自然通风不足，不利于室内空气流通和散热，不利于节能和健康要求。
    门窗的开启形式：
    现有的门窗开启形式，基本可分为：内平开下悬、平开、上悬窗、传统推拉。
    传统推拉形式是最便宜的配置，但同时也是密封效果最差的，也是节能效果最差的。从安全和节能的角度来看，在外立面上就不适合用传统推拉形式的门窗。
    上悬窗在中国市场比较成熟，但目前设计上追求超大型，却是不可取的。因为悬窗一般采用滑撑四连杆，而其与型材之间的连接一般是自攻螺钉，如果重量超大，容易引起窗户变形，从而造成整窗性能的下降。（可参看本人的另一篇文章《滑撑的力学分析》）
    平开窗由于采用胶条紧贴型材的形式，而且现在的结构一般都是二、三道密封、多腔结构，所以平开窗的密封效果要远比传统推拉的毛条形式要强的多。
    内平开下悬窗是近几年兴起的结合平开和悬窗换气特点的新型窗，其密封、外观、换气效果都不错，但价格稍高一些。
比较目前的开启形式，应该说平开窗的密封效果要远比传统推拉窗好的多。

三、设计是门窗革命的源头
    长期以来，我们的工程设计都是设计院或房地产开发公司开头，然后由总包公司进行二次设计，对窗型和窗尺寸提出修改意见，但基本维持原设计。从这一点可以看出，初期的门窗设计是多么重要。它决定了门窗的材料、成本、开启形式等一系列关键问题。即门窗设计是门窗革命的源头。
    幕墙的设计均需要总包公司提出设计技术文件，而门窗方面却没有要求专项设计技术文件。是否以后能加强此方面的要求，对门窗的性能、节能问题提出一些保证措施，来规范门窗市场。
    现在我国是一个能源缺乏国家，同时也是能源浪费大国。我国建筑用能已超过全国能源消费总量的1/4，并将随着人民生活水平的提高逐步增加到1/3以上，而这其中又至少有一半是被浪费掉的。从节能的角度看，这几年兴建的大大小小楼房“问题不少”，如那些大量采用单层玻璃、无限制扩大玻璃的面积、不注意房屋结构防热效应的做法，会使整个建筑外墙的传热系数增大。这些楼房每平方米每年的耗能在43千瓦时以上；其实只要在设计和建筑的时候注意一下节能的问题，追加对建筑业来说很少的成本，这些楼房的能耗就可以减掉一半。 
    目前我国的房屋建筑面积超过400亿平方米，其规模已超过所有发达国家，但在每年20亿平方米的建筑竣工面积中，只有六千多万平方米是节能建筑，仅占3%左右。目前北京市一般住宅的采暖能耗基准数是25公斤标准煤左右，而在气候条件相似的德国，其新建房屋的采暖能耗已从上个世纪70年代的24-30公斤标准煤降到现在的4-8公斤，这种差距是令人深思的。
    一般来说，门窗上的热量流失占到整个建筑能耗的一半，所以关注门窗节能要从门窗设计着手。如何能在2015年达到建筑节能65%的要求？这不仅需要国家从规范开始立项，而且需要从源头开始，采取措施使每个环节都落实和贯彻新标准。
    “问渠哪得清水许，为有源头活水来。”只有我们从门窗设计的源头抓起，才能更好地为中国的未来发展作出更好的贡献 。