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摘 要
Abstract
1 绪论
1.1.研究背景
1.2.国内外研究发展及现状
1.2.1.国外相关研究
1.2.2.国内相关研究
1.2.3.国内存在的问题
1.3.本课题研究的目的及意义
1.3.1.研究的目的
1.3.2.研究的意义
1.4.研究主要内容
1.5.研究思路
2 相关概念及基础理论
2.1本研究涉及相关概念
2.1.1建筑节能
2.1.2建筑外窗及其热工性能参数
太阳照射在玻璃系统上后，透过玻璃系统的太阳辐射量SHC包括透过的全部和吸收的一部分，即：
SHGα——由于玻璃吸收太阳辐射热所造成的室内得热。假定玻璃吸收热量后温度分布均匀，则，玻璃向
2.2城市住宅建筑节能基本原理
2.2.1.城市住宅建筑的主要特点
根据统计显示，在住宅建筑中，普通住宅约莫占92%，其余的为团体宿舍、宾馆酒店、幼儿所的建筑等。供人们
所在关中地区的建筑外窗在冬、夏季季节传热方式的特点如下：
（1）冬日因为天气寒冷，所以在室内使用暖气和空调，造成室内温度高于室外，并且温度相差很大，所以，通过建筑外
（2）夏日因为天气炎热，制冷空调的使用时间明显增多，造成室内温度相较室外温度更低，热量传递的方向与冬季相反
2.2.2.城市住宅建筑的能耗构成
建筑能耗由建筑施工过程中所产生与带来的能耗、建筑材料生产过程中产生与带来的能耗、建筑施工过程中所生产
通过围护结构的传热耗热量和通过门窗缝隙的空气滲透耗热量构成了采暖居住建筑的耗热量。70%?80%传热
2.2.3.城市住宅建筑节能基本原理
城市住宅建筑为了在冬季获得适合的室内温度，拥有持续稳定的得热途径是必然的方式方法。采暖设备供热在建筑
2.3建筑外窗特性对节能效果的影响
2.3.1地域因素
2.3.2体型系数
2.3.3窗墙比
2.4材料对建筑外窗节能效果的因素分析
2.4.1 窗框材料对建筑外窗节能效果的影响
我国目前常用作制作建筑外窗的窗框材料多种多样，不同材料的特性也会有所不同，下面将对不同建筑外窗的窗框
（1）木窗框
木材作为一种传统的建筑型材，它阻隔热量传递的功能十分优良，并且容易加工，可以轻易的制作出各种形状。但
（2）金属窗框
金属窗框主要分为钢型材与铝合金型材两大类，保持温度温度的大小与阻隔热量传入的性能不佳是金属窗框的致命
图2.1 金属窗框
来源：《窗户传热系数的简化计算方法》[28]
（3）塑料窗框
塑料窗框型材时有一种特殊的塑料材质PVC制作而成，这种塑料的性能优良，非常适合用来制作窗框。PVC甚
但是，虽然PVC型材作为窗框时具有这么多的优点，但是它的缺点也是显而易见的，它的强度较金属型材相比非
（4）玻璃钢窗框
由于材料科学得到了很大的进步，在这样的背景下，许多性能优良的型材都被制作出来，这其中就包括了玻璃钢，
图2.2 玻璃钢平开窗框型材
来源：网络
（5）断热铝合金窗框
前面已经提到了金属窗框的各种优点与缺点，由于优点非常多，所以改良其缺点使其性能更加优良是非常有必要的
图2.3 断热铝合金窗框
来源：《窗户传热系数的简化计算方法》
窗框主要材料的导热系数与密度的比较如下表2.1。
表2.1 窗框主要材料的导热系数与密度的比较 来源：《住宅节能》[29]
各种不同的窗框材料的传热系数数值如下表2.2：
表2.2 不同的窗框材料的传热系数 来源：《住宅节能》
综合以上图表可以得出的结论有：在所有可以被制作成建筑外窗窗框的型材中，木材、PVC塑料型材和玻璃钢型
2.4.2 玻璃系统材料对建筑外窗节能效果的影响
玻璃系统在整个建筑外窗中所占的比例最大，相对应的，玻璃系统对于热量的传导作用也是最大的，所以，玻璃系
图2.4 6mm厚普通玻璃的透射率曲线
来源：《建筑玻璃的节能特性及其选择》[30]
普通玻璃在遮阳和隔热方面的性能都很差，对普通玻璃外窗的节能效果有很大的影响。近年来，为了实现建筑节能
1.有色玻璃
2.热反射玻璃
图2.5 着色玻璃和反射玻璃的太阳辐射透过率曲线
来源：《镀膜玻璃的热工性能》[31]
2.4.3 边缘密封材料对建筑外窗节能效果的影响
2.4.4其他材料对建筑外窗节能效果的影响
2.5本章小结
3 基于TRIZ理论的建筑外窗节能因素分析
3.1.基于TRIZ理论的建筑外窗系统分析
3.1.1.基于TRIZ理论的冬季建筑外窗传热过程系统分析
a)基于建筑外窗组件的功能定义
图3.3 冬季建筑外窗的传热过程1
来源：网络
3.1.2.基于TRIZ理论的夏季建筑外窗传热过程系统分析
（1）基于建筑外窗组件的功能定义
3.2.基于TRIZ理论的建筑外窗资源分析
3.3.基于TRIZ理论的建筑外窗技术矛盾与物理矛盾分析
3.3.1.建筑外窗的技术矛盾分析
3.3.2.建筑外窗的物理矛盾分析
3.4本章小结
本章主要对建筑外窗进行较为深入的系统（功能）分析与资源分析，提出与建筑外窗系统相关联的发明原理，为接
4 基于TRIZ理论与热工性能原理的建筑外窗节能设计方法研究
4.1.建筑外窗的热工性能原理与发明原理之间的关系分析
在热工性能基本原理中，有很多公式对建筑外窗的不同构件都做出了描述，结合第三章对建筑外窗的功能分析、资
4.1.1.建筑外窗构件与相关发明原理的关系分析
如果已知窗框所占的面积比：
Kg、Kf为玻璃系统与窗框的传热系数。
根据公示（4-6）透过玻璃的太阳辐射得热量（SHGτ）分别受到投射到玻璃上的太阳散辐射强度（
4.1.2.与建筑外窗节能设计相关联的发明原理分类
4.2.基于TRIZ发明原理的节能窗设计方法
4.2.1.体现“动态特性原理”设计方法
4.2.2.体现“物理或化学参数改变原理”设计方法
4.2.3.体现“变害为利原理”设计方法
4.2.4.体现“惰性环境原理”设计方法
4.2.5.体现“反向作用原理”设计方法
4.2.6.体现“分割原理”设计方法
4.2.7.体现“增加不对称性原理”设计方法
4.3.本章小结
5 关中地区城市住宅建筑外窗节能设计
5.1.调研对象分析
5.1.1.关中地区城市住宅外窗在建筑节能的发展状况
5.1.2.关中地区开展建筑节能外窗存在的主要问题
（1）由于对节能建筑门窗的认识不够，所以造成相关设计水平的滞后，这些就影响了节能建筑外窗的宣传，真正知道可
（2）从建筑开发商的角度来说，由于建造房屋的成本本身比较高，若是再加上对节能建筑外窗产品的购入，更是会大幅
5.2.关中地区城市住宅建筑节能外窗设计
5.2.1.关中地区城市住宅建筑外窗的设计及分析
5.2.2高效节能窗节能效果分析
5.3.本章小结
6 结论与展望
6.1结论
6.2创新点
6.3展望与不足
参考文献
作者在读期间的研究成果
附录Ⅰ图表公式索引
致 谢
