传热性   K                                             
                                   气密性   q            
建筑立面               节能性能        隔热性   Sc                    木窗
气候条件        门                     采光性   Tr          门         钢窗
节能环保        窗                                        窗         铝窗
建筑高度        设                     抗风压   P3          种         塑窗
建筑造价        计      其他性能        水密性   △P         类         玻璃钢窗
窗型选择                              隔声性   RwW                    复合窗
                                       通风性

图1.建筑门窗设计要素

2.门窗立面建筑设计
近几年建筑门窗设计潮流是“大洞口、低窗台、大固定、小开启”这种设计会加大建筑使用能耗，使室内舒适程度下降。各地各类建筑门窗应充分考虑图1中所列要素进行，其基本要点为：
① 门窗立面尺寸
应根据采光和节能要求，合理设计窗墙面积比和窗地面积比；住宅采光设计，窗地面积比不应小于1/7，其比值与房间的进深和开间相关联。
② 门窗组合分格尺寸
应根据玻璃抗风压性能计算其最大许用面积和开启窗扇最大允许尺寸，并兼顾型材和玻璃原片的成材率等条件。
③ 门窗面积与通风面积比例
应根据各种建筑特点，考虑房间自然通风引导风路的要求、方便清洁和使用安全进行设计。例如，起居室可开启窗面积不应小于地面面积的5%。厨房的通风开口面积不应小于该房间地面面积的10%
④ 门窗的颜色选择
根据冬冷夏热和冬暖夏热地区居住建筑节能设计标准规定，围护结构的外表宜采用浅色饰面材料，可降低夏季使用空调时围护结构的得热量和自然通风时墙体的内表面温度。门窗和外墙颜色可以互相协调设计，国外塑料门窗以白色或浅色为主色调，并非为国内所追求的多彩缤纷。对铝窗而言，铝型材本身传热很快，再涂上深色涂料更增大吸热量，影响热环境舒适度，故应权衡利弊，应以人为本，不唯彩色美。
⑤ 门窗性能标准等级的选取
应根据气候条件和建筑特征确定，切忌越高越好的设计思想。否则，既浪费资源材料又不经济。在北方采暖区重点保证保温性和气密性，在南方多雨区主要保证抗风压和水密性，再兼顾其他性能，例如，外窗保温性能标准共分10级，通常寒冷地区宜选6∽7级，严寒地区宜选8级以上，冬冷夏热地区宜选5∽6级，冬暖夏热地区遮阳系数宜小于0.60。
窗气密性标准分5级，一般宜选3∽4级。
对抗风压性能标准共分9级，应按50年一遇的阵风风压，根据窗户尺寸大小计算挠度确定等级。
门窗水密性标准分6级按当地降雨时最高风力等级，采用“等压原理”进行设计计算，确定合适等级。
隔音性分6级，视房屋用途和周边环境而定，宜选3∽4级，位于交通干线附近的门窗还应提高隔声性的等级。隔声效果主要取决于玻璃品种和密封性，中空玻璃、真空玻璃、夹层玻璃效果较好，尤其是采用不同厚度的二块玻璃组成的中空玻璃可避免共振获得更好隔音性。
三．建筑门窗节能与环保
目前，我国建筑能耗已占总能耗的27.6%，预计今后将超过35%，与发达国家相比高出2∽3倍。在民用建筑中，门窗、墙体、屋面、地面四大耗能部位，其中门窗能耗为墙体的4倍，屋面的5倍，地面的20多倍，可见发展新型的节能门窗是何等重要。
1．建筑设计与节能的关系
（1）体形系数
建筑体形系数是指建筑外表面与其所包围的体积之比,一般是以独立式别墅最大，多层住宅次之，高层公寓最小。建筑使用能耗随着体形系数增大直线上升，对节能不利，所以外立面不宜凹凸过多而造成墙体和门窗所占面积过大，体形系数应控制在0.30∽0.35.
国外住宅低层独立式别墅较多，总体上体形系数比国内建筑大得多，要达到同样的节能效果，国外居住建筑必须采用较小值的传热系数K值。不能将国内外建筑的K值简单的对比来说明建筑节能的差距。只有在体形系数相同的条件下才具有可比性。
(2)窗墙面积比（CM）
窗墙面积比因气温、朝向、墙体保温性能要求而异，一般居住建筑应控制在0.25∽0.50，CM越大，要求门窗K值越小，各地区对CM 值已有一定限制。例如：对夏热冬冷地区，当0.30＜CM≤0.35时，K值应达3.2W/（m2K）；当0.35＜CM≤0.45时，K值应达2.5W/（m2K）。对夏热冬暖地区，当0.30＜CM≤0.35时，且遮阳系数SW为0.4时，K值应达4.0W/（m2K）；而SW为0.7时，K值应达3.0W/（m2K）。目前很多城市已经限制落地窗、凸窗的原因也是基于此。
2．门窗的节能性
设计节能门窗要考虑传热系数K，气密性q，隔热性Sw，采光性Tr，四个方面（见图1）。
(1)保温性和气密性
窗的保温性是指由室内外温差引起的传热的能力，我国目前以传热系数K值表示。窗的传热系数决定于框扇型材与玻璃的传热系数。具体见表1、表2。

表1.各种型材与玻璃的传热系数和导热系数

材     料     名     称 传热系数K（W/m2K） 导热系数（W/mK）

型

材
60系列木窗型材 1.5 0.14
PVC窗型材（3腔） 1.7 0.16
PVC窗型材（1腔） 2.4 0.16
断桥铝窗型材 3.4 203
普通铝窗型材 5.5 203

玻

璃

5mm玻璃 6.1 0.76
普通中空玻璃（5+12A+5） 3.0 
充氩气中空玻璃（5+12Ar+5） 2.7 
4mm low-E玻璃 3.9 
单面low-E中空玻璃（4+12A+4L ） 2.0 
单面low-E充氩气中空玻璃 ( 4+12Ar+4L ) 1.7 
标准真空玻璃 ( 4+0.12V+4 ) 2.66 
单面low-E真空玻璃 ( 4+0.12V+4L ) 1.50 
夹胶玻璃 (6+0.38P+6 ) 5.6 

表2.各种窗的传热系数K（W/m2K）

塑料窗 普通铝窗 断桥铝窗
单玻 4.7 6.4 5.5
中空玻璃 2.7 3.9 3.0
Low-E中空玻璃 1.8 3.2 2.5

从表1、表2可见，型材传热系数以木材和塑料最小，玻璃保温性能以Low-E真空玻璃最好，Low-E中空玻璃其次。在玻璃相同条件下，塑窗和木窗的保温性能基本相近，塑窗与铝窗相比，塑窗保温性能最好，断桥铝窗其次，普通铝窗最差。究其原因，其一为型材的导热系数不同；其二是型材的型腔结构不同，塑料型材型腔为多层多腔封闭结构，普通铝型材是单壁单腔结构，断桥铝型材采用单壁断桥空腔结构；其三是窗框组装方法，塑料窗采用热熔焊接，使结构空腔高度密封，铝窗则用机械螺钉连接，空腔的密封性受局限。
玻璃对窗节能性的影响更大（因占面积比大），近年国内节能玻璃品种日益增多，如Low-E玻璃、Sun-E玻璃（太阳能控制低辐射玻璃）、真空玻璃、充氩气中空玻璃等发展迅速。然而，在应用中仍存在误区。如笔者看到在广州、深圳地区有些楼盘选用Low-E玻璃而不采用Sun-E玻璃，这就不尽合理。因为，Sun-E玻璃阻断太阳能传递效果更佳，适合南方炎热地区，这种玻璃还可以根据不同气象条件调整太阳辐射透过率，以降低遮阳系数达到节能效果。而Low-E玻璃更适合北方寒冷地区，它可以使80%的可见光直射室内，又能将90%室内红外辐射保留在室内，起到保温作用。
在设计窗的传热系数时，必须考虑各建筑热工区域的建筑节能设计标准，详见图2。

                                民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑） JGJ26-95
                                            
                                采暖居住建筑节能检验标准   JGJ132-2001
                                 
            住宅建筑             夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准   JGJ134-2001
           
民用                            夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准   JGJ75-2003

建筑                            既有采暖居住建筑节能改造技术规程   JGJ129-2000

                                居住建筑节能设计标准（北京DBJ01-602-2004）
                             
             公共建筑            公共建筑节能设计标准GB50189-2005
                                                                                        
                                民用建筑节能管理规定2000

                                民用建筑热工设计规范GB50176-93

图2.民用建筑节能标准选用

采暖地区民用建筑节能设计标准是95年版本至今已过10年。目前正在与法国合作进行大幅度修改重新制订，节能要求将明显提高。目前，北京率先制订建筑节能65%的地方标准，窗的K值一般为2.8 W/m2K。在确定K值时，要注意关联因素，K值与CM有关，CM越大，则要求K值越小；与墙体传热系数和热惰性指标（D）有关，与综合遮阳系数（Sw）有关，应根据建筑特征合理设计。
在窗的保温性能K值测试方法标准中规定，在检测前“窗的开启缝应采用塑料胶带双面密封”（GB/T8484-2002）。这只反映单纯热传导过程，不包含缝隙造成的热对流过程。实际上我国门窗因空气渗透的热损失是国外的3∽6倍。在北方，冬季由缝隙造成的能耗占窗能耗的50%，在南方，气密性会影响空调能耗，虽然，夏季空调降温时，室内外温差只有6℃左右，不像北方冬季室内外温差有20℃∽30℃，但在设计中气密性选择也不应轻视的。例如，建设部规定淘汰实腹钢窗，除了K值大外，最主要是气密性差。人们记得，过去在北方寒冷冬天普通民居用纸粘贴于窗缝隙称“封窗”就是防止室外冷空气入侵。
近年，在欧洲已开始用U值［见式1］代替K值表征窗的保温性能，以综合反映窗的传热过程和缝隙的热对流过程，更科学也更符合实际。
Uw=Ug+Uf+Ψ          （式1）
式中：UW——窗的传热系数，W/（m2K）
       Ug——玻璃的计权后传热系数，W/（m2K）
Uf——框材的计权后传热系数，W/（m2K）
Ψ——为窗框扇之间界面缝隙系数
笔者切望中国门窗节能标准早日实行以U值进行保温性能的分级指标。为提高气密性，要控制可开启扇与固定窗的比例，尽量缩短缝隙长度，但固定窗过多，气密性虽好，会造成通风换气不足。在可利用自然通风散热和换气条件下，仍要开空调就明显不合理。在非典流行以后，对房间空气流通引起关注，因此，设计平开窗多了，推拉窗少了。现今窗用自然通风器装置，已逐步推广，其每米每小时通风量约在20m3—110m3而且可阻挡雨和直接风。通风器高度也只有60mm∽100mm。这种通风器和窗型合一的方案可用于环保节能窗的设计。
(2)隔热性与遮阳措施
在炎热的地方，为节省空调电耗，窗的隔热比保温更为重要。例如：夏热冬暖地区，保温能耗仅占15%—20%，而控制辐射得热是窗户节能的关键。窗的隔热性是指太阳辐射热通过窗户进入室内的能力。通常用窗遮阳系数SC和建筑外遮阳系数SD或者以综合遮阳系数SW（SW=SC×SD）作为窗隔热性能的设计依据，SW表示太阳辐射透过率并非遮挡率，当SC或SW越大，透过太阳辐射热越多，表示隔热性能越差。在冬暖夏热地区， SW根据外墙的K值、D值和CM值合理选取，为0.3∽0.8，必要时应采用遮阳系数不同的玻璃和活动的外遮阳措施，如遮阳蓬、百叶窗（内遮阳效果不理想）。
（3）门窗与环保
广义的环保产品是包涵节约能耗（制造能耗和使用能耗）、使用寿命、原材料选用和制造对环境的影响、产品回收再循环性等。我国建筑上用得较多的是塑料门窗和铝门窗。铝型材属高能耗材料每吨电介铝耗电15000kW•h，而塑料的制造能耗只有铝材的13%，门窗的使用能耗前所阐述。PVC门窗按其配方分为含铅和不含铅二类，在北美PVC型材不允许含铅。铝型材和PVC型材均可回收利用。铝型材本身易被氧化和腐蚀，但可通过表面阳极化、电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳喷涂多种方法解决。PVC型材本身耐腐蚀性能好，其耐气候老化性能可通过调整配方解决，国外已有使用30年以上的塑窗，国内也有十余年使用历史。
四、品牌、标准与门窗发展的关系
目前有众多门窗生产厂，但打出精品名牌者甚少。大多铝窗或塑窗组装厂家只宣传是用了什么品牌的型材，而没有做出自己的品牌。这是阻碍行业发展和提高的重要原因之一。设想服装生产商不千方百计宣传自己的品牌，只标面料的品牌，服装行业肯定不会有如今的繁荣，门窗行业也如此。
除品牌外，门窗标准的制定与实施也是行业发展的重要推动力。性能优良的门窗必定是用优质型材制成，然而，优质型材不一定能组装成高质量的门窗。还依赖于五金玻璃、密封条、组装工艺、安装水平等方面。衡量这些相关部分优劣与执行的标准相关，如美国的AAMA和ASTM标准体系，加拿大的CAN/CSA-A440标准体系，欧洲共同体的prEN标准体系，对门窗各组成部分都有相关的细分标准。目前，国内门窗系统标准框架体系仍不完善，近两年对一些主要标准已进行重大修改，这将促进门窗业质量的提高。
近二年新修订的门窗及相关标准如下：
GB/T8814-2004 “门窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材”
GB 5237.6-2004 “铝合金建筑型材，第六部分：隔热型材”
GB 8479-2003 “铝合金窗”
JG/T 3018-2005 “未增塑聚氯乙烯（PVC-U）塑料窗”
JGJ 113-2003 “建筑玻璃应用技术规程”
GB/T 18915.1-2003 “阳光控制镀膜玻璃”
GB/T 18915.2-2003 “低辐射镀膜玻璃”
JG/T168-2004“建筑门窗内平开下悬五金系统”
JGJ 103--×××× “塑料门窗工程技术规程”（正在修订中）
JG/T×××——×××ד建筑门窗用密封条标准”（正在制订中）
五、结论
1．门窗设计必须根据建筑特征、气候条件、环保节能和符合建筑对门窗功能的系统要求，对每个工程项目进行针对性设计。
2．节能环保门窗是今后的发展方向和趋势
3．发展建筑门窗是一项系统工程。目前国内重点应提高完善标准体系和创建门窗品牌。型材、五金件、玻璃、密封、组装、安装等产品和技术须同步协调发展。