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夏熱冬暖地區建筑外窗的選擇與節能問題的探討

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準和豐采暖地區民用建筑節能設計標準。本文根據華南夏熱冬暖地區建筑氣候特點和熱工設計要求,提出了空調建筑外窗夏季隔熱節能綜合性能指標體系與措施的建議,以及該地區建筑外窗的選擇意見。對于我國中部夏熱冬冷地區(以夏季防熱為主,兼顧冬季保溫)建

    《旅館空調節能蒜準》規定“外窗玻璃的遮陽系數。非嚴寒地區應小于0.60,或采取外遮陽措施”,并規定了法定采暖地區的保溫性能棗冬季傳熱系數,尚未有對其它地區夏季傳熱系數的具體規定。

    因此可見,目前我國有關的標準規范尚無空調建筑外窗隔熱設計標準棗窗的夏季傳熱系數的規定。

    文獻(6)作星通過對國內已有工程的調查研究并總結國外建筑的情況,認為在現階段,高層民用建筑夏季“外墻的傳熱系數不宜大于0.9;屋面不宜大于0.65;外窗必須采用密封性能良好的雙層中空玻璃,其平均傳熱系數不宜大于3.5”。

    按外窗夏委傳熱系數3.5(W/m2.K)的要求,單層玻璃的鋁合金窗和塑料窗都達不到;采用中空玻璃的單框鋁合金窗,以其可達到的科季傳熱系數3.5~3.9(W/m2.K)參考,應可以符合該要求;而隔熱型鋁合金中空玻璃窗和單框中空玻璃塑料窗的冬季傳熱系數均在3.0(W/m2.K)以下,已達到24磚墻2.4~3.2(W/m2.K)的隔熱水平。

    九、建筑外窗節能指標
    筆者認為,夏熱冬暖地區空調建筑外窗節能指標應是綜合性的指標;窗的夏季傳熱系數,窗玻璃的遮陽系數(或窗內、窗外遮陽系數),空氣滲透性能(包括負壓下指標),采光性能。從廣義的節能意義考慮,窗的抗風壓和水密性能也就應是節能指標,如果窗戶和室內設施因臺風和暴雨遭到破壞和損壞,則需維修和重新更換窗及室內設施所消耗的能源和資源亦是造成不必要的能源浪費。

    十、建筑外窗的選擇
    建筑外窗是實現建筑外圍護結構綜合功能的重要構件,應按不同地區建筑氣候,以窗的綜合性能指標為準,考慮整窗的、長期的、技術與經濟的綜合效果。

    根據夏熱冬暖地區的建筑氣候特點,建筑外窗首先要滿足抗風壓強度和雨水密封性能,確保基本的安全性,還必須考慮防雷防火安全性,其次是采光、隔熱、節能和隔聲性,抗日曬、耐腐蝕及色彩裝飾效果的耐久性,清洗和維修更換的方便性與安全性(特別是高層建筑),產品的經濟性,總之,從窗的立面分格、開啟方式、玻璃與框格的質感色彩,到窗的物理性能,要符合適用、安全、美觀、耐久、經濟的綜合要求。

    鑒于夏熱科暖地區高風壓、多暴雨、太陽輻射強烈的特點,抗風壓強度和雨水密封性能較低、有日曬老化現象的PVC塑料窗,不適宜本地區建筑外窗使用,特別是高層建筑;因為含氯的PVC塑料火災作用下會放出有毒氣體,不適用于公寓式住宅和公共建筑。而且,不導電的PVC塑料窗不能解決高層建筑防側雷擊的問題。這些就是為什么塑料窗在廣東以至整個華南地區推不開的根本原因,而其產品價格比鋁窗貴的原因則在其次。

    適合夏熱冬暖地區氣候特點的建筑外窗是鋁合金窗。鋁窗與塑料窗相比不足之處,是窗框隔熱性差和耐化學腐蝕性差及與其它金屬間的電化學腐蝕問題;采用隔熱鋁型材和進行電泳涂漆粉末噴涂及噴氟碳和丙烯酸漆等表面處理,就有效地克服了以上兩個缺點,而其它方面的所有性能,鋁合金窗都優于塑料窗。

    本地區冬天都要開窗通風換氣,夏季窗戶的改善室內熱環境而又節能的主要問題在于隔強烈的太陽輻射熱,這主要靠玻璃和室外、室內的有效遮陽來解決;窗的溫差和縫隙傳熱是次要的。塑料窗框的溫差傳熱阻大、冬季保溫性能好的特點對本地區意義不大。

    十一、結束語
    1.空調建筑外窗夏季隔熱與采暖建筑保溫不同,前者主要是太陽輻射熱,溫差熱和空氣滲透傳熱是次要的;后者主要是溫差傳熱和空氣滲透傳熱(各占一半)。不能將窗的冬季保溫性能指標棗冬季傳熱系數等同于夏季傳熱系數,作為窗的夏季隔熱性能指標。

    2.改善夏季室內熱環境必須從建筑物總體防熱即室外環境減熱、圍護結構隔熱與散熱、自然通風帶走熱、窗外遮陽擋住熱等綜合措施考慮、充分利用自然手段節能降耗。

    3.夏熱冬暖地區必須充分滿足夏季防熱要求,可不考慮冬季保溫,但也應考慮適當的冬季太陽的熱和采光,保持一定的冬季室內熱、光環境、考慮全面節能效果。

    4.夏熱冬暖地區夏季防熱,特別地白天使用空調的公共建筑,要求建筑圍護結構白天隔熱好,晚上散熱快,解決隔與散熱的矛盾主要靠其開口部位的外窗來實現。應采用較大的窗墻面積比和可開扇比例,窗的氣密性適當而不必過高。

    5.空調建筑中,窗口遮陽必不可少。外窗的隔熱效果主要取決于窗外遮陽、窗玻璃遮陽、窗內遮陽的“實際遮陽系數”。窗戶的熱阻值和氣密性對隔熱有一定意義,但對太陽輻射熱的阻隔能力,對窗戶隔熱具有決定性意義。

    6.應建立綜合性的夏季隔熱窗的節能指標體系;窗的夏季傳熱系數、窗玻璃的遮陽系數、空氣滲透性能(包括負壓下指標)、采光性能。建議國家和地方有關部門、科研單位盡快開展夏熱冬暖地區建筑圍護結構和外窗的隔熱節能試驗研空,為本地區建筑圍護結構和外窗的隔熱節能設計標準的制定提供依據,填補該項空白。

    7.夏熱冬暖地區建筑外窗應采用抗風壓和雨水滲漏性能高、不怕日曬、不老化、采光面積大、密封隔聲好、防雷防火性能高、裝飾效果好的鋁合金窗。在對強烈的太陽輻射普遍采用有效的室內遮陽隔熱措施情況下,采用三個檔次的鋁合金窗可滿足本地區建筑外窗需要:

    (1)一般的普通單玻鋁合金窗,氣密性Ⅰ~Ⅱ級,隔聲量25~30dB,傳熱系數6.0~6.4,可用于周圍綠化通風環境好的一般低層和多層民用住宅建筑

    (2)中檔的單框中空玻璃鋁合金窗,氣密性Ⅰ~Ⅱ級,隔聲量30~35dB,傳熱系數3.5~4.0,可用于要求較高的中高層及高層住宅和一般公共建筑。

    (3)高檔的隔熱型材(表面噴涂)普通中空或熱反射中空及低輻射中空玻璃鋁合金窗,氣密性Ⅰ級,隔聲量35~40dB,傳熱系數3.0以下,用于高檔高層民用住宅和公共建筑。采用硅酮結構膠粘接的熱反射鍍膜玻璃(單玻或中空)隱框鋁合金窗亦適于中高檔民用建筑。
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