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冬冷夏熱地區節能門窗解決方案

來源:德國旭格集團  作者:溫弗里德·霍伊斯勒  日期:2013-12-18
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  許多亞洲國家人口密集,經濟膨脹。這增加了對居住空間和資源的需要,并對生活品質提出了更高的要求。由此導致原材料和能源的短缺。為對抗這種現象,必須將資源的消耗限制到可持續發展水平。在此,建筑扮演著至關重要的角色[1]。今天我們在建成環境中所犯下的錯誤將造成經濟、生態和社會文化的長期負荷。節能門窗是解決方案之一。還可采用另外兩種方法:被動和主動概念[2,3,4]。兩者對生態、經濟、社會文化而言都有利弊,在此我們會做一探討。

  兩種建筑類型的質量對比結果如下。就投資成本而言,兩者不相上下。空調系統的成本和認知型建筑外立面額外成本的數額相當。認知型建筑外立面增加的清潔和維護成本與省下的能源互相抵扣。在生態評估方面兩者也相差無幾。被動型建筑在材料效率方面的優勢被較低的能源效率所忽略。在社會文化評估方面,認知型建筑---由于用戶的可控性實現自然通風和更多光照---贏得更多用戶的青睞。

  5被動型住宅和主動型住宅對比

  然后是對兩種典型的溫帶被動型住宅樓和主動型住宅樓做一對比。被動型住宅擁有一個結實而高度隔熱的建筑外立面,玻璃面積相對較小。一個帶熱回收功能的機械通風系統保證全年舒適的室內環境。當代的主動型住宅也具備良好的隔熱性能,雖然玻璃面積較大—這都是為了用日光改善室內光照,并在寒冷季節被動使用太陽能。它們根據對操作便捷和操作安全的要求符合動態建筑系統或控制型建筑系統的原理。窗戶允許自然通風。在被視為市場黃金領域的高檔住宅,大型的推拉系統提供了與陽臺或露臺的完美(視覺)銜接。室外遮陽設備防止室內過熱(在夜間,它們還有部分監控功能并起到臨時隔熱作用)。窗戶和遮陽系統由手動或使用電機進行操作(根據標準不同)。兩種類型在經濟和生態方面的評估得分相同。然而就如同上述提到的主動型辦公樓,主動型住宅也因自然通風、增加的曰光利用率和用戶可控性更受用戶歡迎。

  6被動型高層建筑和主動型高層建筑對比

  在很多亞洲國家,城市化的發展趨勢也伴隨著建筑高度的不斷增加。高層建筑的數量不僅在大城市有所上升。使用傳統窗戶進行通風、在室外安裝遮陽設備在風力負荷高的情況下達到自身極限,因此大多數辦公室和住宅樓都設計了被動型幕墻,由全年耗能、維護集中的機械通風設備進行操作(主要是為了空調)。

  多年來一至少在市場高端地帶一出現了使用雙層幕墻[12]的趨勢。它們由高隔熱的內層幕墻和帶防雨通風開啟單元的單層玻璃外層幕墻組成。室外幕墻和內部連接,減少風力負荷,尤其是減少狂風的副作用。這樣一來,傳統的遮陽系統(通常是室外百葉窗)可有效使用。內部區域也作為熱緩沖地帶,減少熱量流失,增加被動太陽能源。對于更簡單的雙層幕墻而言,室外通風開啟單元很堅固,內層幕墻具有固定玻璃。這類建筑(雖然玻璃面積很大,遮陽設備可移動)符合被動房標準。通風或空調系統保證室內全年舒適。

  另一種選擇是內層幕墻帶通風窗戶的動態型建筑系統。由用戶操作的窗戶可進行通風,創造一個舒適的環境,并與內部熱質量結合實現夜間制冷。開啟窗戶也改善了對被動太陽能的使用。大多數情況下,這允許通風或空調系統體積更小,開啟時間也縮短了50%以上。由此節省的投資和操作成本也抵消了雙層幕墻的額外成本。在最佳條件下,可徹底省去通風和空調系統。和前文提到的被動概念相反,自然通風的可能性及提高的光照利用率(可使用大面積窗戶)增加了用戶的滿意程度。然而對于動態型雙層幕墻而言,這存在用戶操作窗戶不合時宜的風險。在冬季,這可能造成內部冷凝,在夏季由于內部過熱的空氣導致不允許的內部采暖。使用控制型雙層幕墻系統可阻擋這些風險,該系統防止用戶在不適宜的條件下操作窗戶。或選擇臨時的認知型雙層幕墻(圖2 ),外層幕墻由電動控制的玻璃百葉窗組成。認知型系統可通常優化對窗戶的操作,這樣較高的投資成本可與降低的能源成本相平衡(通風創造舒適環境、進行夜間制冷、利用被動太陽能)。

  中庭、涼廊和玻璃空中花園[6]與雙層幕墻(圖3)目的相同,也可整合進動態型、控制型和認知型建筑系統。在辦公樓里,它們可作為臨時公共區域,或在高層中作為臨時的延伸居所。如果外層幕墻配備隔熱玻璃和電動開啟件,可增加整個幕墻的使用壽命。

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