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夏熱冬暖地區(qū)建筑外窗的選擇與節(jié)能問題的探討

來源:  作者:石民祥  日期:2005-2-18
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    迄今為止,我國尚無建筑外窗夏季隔熱性能標(biāo)準(zhǔn)和豐采暖地區(qū)民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。本文根據(jù)華南夏熱冬暖地區(qū)建筑氣候特點(diǎn)和熱工設(shè)計(jì)要求,提出了空調(diào)建筑外窗夏季隔熱節(jié)能綜合性能指標(biāo)體系與措施的建議,以及該地區(qū)建筑外窗的選擇意見。對于我國中部夏熱冬冷地區(qū)(以夏季防熱為主,兼顧冬季保溫)建

    (2)中空玻璃:由2片(或3片)玻璃與空氣間層組合而成,空氣間層中充入干燥氣體或惰性氣體。普通透明中空玻璃的特點(diǎn),是其傳熱系數(shù)比單層玻璃降低一半,保溫性能好;隔聲量比單玻提高5dB,可達(dá)30~40dB,隔聲性能好;但其遮陽系數(shù)降低很小,對太陽輻射熱的隔熱反射性改善不大。

    (3)熱反射中空玻璃:將熱反射鍍膜玻璃與普通透明玻璃合成中空玻璃,集熱反射鍍膜玻璃與中空玻璃的兩種優(yōu)點(diǎn)與一身,傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)都降低,而隔聲量高,保溫、隔熱、隔聲綜合性能優(yōu)良。

    (4)低輻射(Low-E)鍍膜中空玻璃:Low-E玻璃是一種含有超薄銀層的真空鍍膜玻璃,只能中空后使用。具有極低的表面輻射率(E<0.15)和極高的遠(yuǎn)紅外線(熱輻射反射率,可見光透過率適中(30~75%)的特性。它吸收和二次輻射出的熱量少;對太陽光中的紅外線熱輻射有較高的反射率;能有效地阻止室外汽車、道路及建筑物發(fā)出的遠(yuǎn)紅外線熱輻射進(jìn)入室內(nèi)。采用適于南方地區(qū)使用的遮陽系數(shù)低的Low-E玻璃做成中空玻璃,又具有很好的遮陽和阻隔溫差熱傳導(dǎo)效果,而冬季亦能保持室內(nèi)熱量改善室內(nèi)舒適度。采光、隔熱、保溫綜合節(jié)能效果好的Low-E中空玻璃是目前世界上最理想的窗玻璃材料。幾種常用窗玻璃的性能參數(shù)見表2。

    4.提高窗框隔熱性能
    鋁合金窗框的冬季傳熱系數(shù)約為PVC塑料窗框的1.5倍,并不等同于鋁合金型材PVC塑料型材材料導(dǎo)熱系數(shù)之比的1250倍。無隔熱的鋁型材傳熱系數(shù)K為6.0(W/m2·K)左右,而采用隔熱條的型材傳熱系數(shù)K值可降到1.8~3.5(W/m2·K)。鋁合金型材對紫外線、可見光、紅外線有很好的反射能力,其表面的反射能力與表面狀態(tài)和顏色有關(guān),對熱輻射的反射能力最高可達(dá)90%,這對于阻隔太陽輻射熱是很有利的。

表2 窗玻璃的傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)與隔聲量

注:表2中K值為冬季傳熱系數(shù),作為夏季傳熱系數(shù)參考
    鋁合金隱框玻璃窗是很好的隔熱節(jié)能窗。采用這種鋁合金隱框玻璃幕墻結(jié)構(gòu)上用的隱框窗,太陽光不能直接照射在鋁合金窗框架上,玻璃與鋁型材之間起結(jié)構(gòu)性粘接作用的固化后的有機(jī)硅橡膠,自然成為玻璃與鋁合金之間的斷熱橋,其導(dǎo)熱系數(shù)低于硬質(zhì)PVC塑料型材。高強(qiáng)度、高彈性模量、抗臭氧和紫外線、耐熱、非燃燒性的硅酮結(jié)構(gòu)膠,是理想的建筑外窗絕熱材料。采用單層熱反射鍍膜玻璃的鋁合金隱框玻璃窗就具有較好的隔熱性能,這已經(jīng)得到證實(shí)。國內(nèi)已有專的隱框推拉鋁合金窗產(chǎn)品推出。

    5.確保窗的負(fù)壓氣密性
    目前,我國的建筑外窗氣密性能分級及檢測,是按窗的室外壓力大于室內(nèi)壓力10Pa下的空氣滲透量qo評定與檢測的,即是“正壓氣密性”。而空調(diào)通風(fēng)制冷房間中,通常是保持室內(nèi)正壓(≤50Pa),即室內(nèi)壓力大于室外壓力,這對外窗要求的就是“負(fù)壓氣密性”。這樣,目前我國使用最多的外開式平開窗和一些外側(cè)單向密封推拉窗型,即“正壓氣密性”的窗型,就不一定能滿足空調(diào)建筑外窗“負(fù)壓氣密性”的要求。正在修訂的國家標(biāo)準(zhǔn)GB7107《建筑外窗空氣滲透性能分級及檢測方法》(修改稿)已經(jīng)增加了“檢測負(fù)壓差下空氣滲透率”的內(nèi)容。因此,雙向密封的推拉窗型和內(nèi)開式平開窗型,對防止夏季空調(diào)房間的空氣滲透能量損失會更有利。

    6.適當(dāng)考慮窗的通風(fēng)換氣和散熱
    夏熱冬暖地區(qū)的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu),要求白天隔熱好,晚上散熱快,以利于降低冷負(fù)荷。特別是許多白天使用的辦公樓、學(xué)校、商業(yè)建筑等間歇使用空空調(diào)的公共建筑,晚上人走之后又要關(guān)窗,所以窗戶的隔熱密性要求太高也沒必要。而且 在我國目前建筑物內(nèi)尚未能普遍設(shè)置機(jī)械換氣設(shè)備如微量通風(fēng)器等的條件下,還要靠可調(diào)節(jié)換氣、能開啟的外窗等自然通風(fēng)手段來改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。《旅館空調(diào)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》對占全國旅游館總數(shù)70%的四級旅游旅館規(guī)定,其空調(diào)房間的空調(diào)設(shè)施,可不設(shè)新風(fēng)供給系統(tǒng),可采取設(shè)置開啟的外窗等自然通風(fēng)措施。所以,夏熱冬暖地區(qū)建筑外窗的窗墻面積比(南向)和窗的可開扇比例大一些,有利于充分利用窗及其縫隙的自然通風(fēng)和晚間散熱作用,處理好隔熱和散熱的矛盾。

    7.滿足采光要求,確保建筑照明節(jié)能
    建筑使用能耗中,照明能耗為20~30%,是占第二位的。因此,在考慮窗的隔熱節(jié)能時,要滿足窗的采光要求。否則,如果窗洞面積較小、窗杠遮光面積大,玻璃的可光透射率太低,自然采光不足,造成白天都要開燈,這就增加了照明能耗,而照明放熱又造成室內(nèi)得熱,從而又加大了空調(diào)冷負(fù)荷,增加了空調(diào)能耗。塑料窗的粗大框架遮光,不少塑料窗的窗框窗洞面積比高達(dá)40%左右。洞品、窗型相同時,塑料窗比鋁合金窗的采光系數(shù)小11%左右,采光性能和視野效果較差。

    八、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及外窗隔熱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
    《熱工規(guī)范》規(guī)定,圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是:在房間自然通風(fēng)情況下,建筑物的屋頂和東、西外墻的內(nèi)表面最高溫度,應(yīng)不高于當(dāng)?shù)叵募臼覂?nèi)計(jì)算最高值即:0i.max≤te.max,實(shí)際上就是要求大體上達(dá)到24磚墻的隔熱水平。(24磚墻的傳熱系數(shù)K為2.4~3.2W/m2.K;廣州夏季室外計(jì)算溫度最高值為35.6℃,低于夏熱冬冷地區(qū)的城市如:南京37.1℃,武漢36.9℃,重慶38.9℃,長沙37.9℃)
    《采暖空調(diào)規(guī)范》規(guī)定,舒適性空氣調(diào)節(jié)房間圍護(hù)結(jié)束構(gòu)最大傳熱系數(shù)K;屋蓋1.0;外墻1.5。
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