陳月萍 上海江南建筑設(shè)計院有限公司 201800

夏熱冬冷地區(qū)住宅樓門窗節(jié)能減排的措施探討

陳月萍 上海江南建筑設(shè)計院有限公司 201800

國內(nèi)外實踐證明，提高建筑物圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，特別是提高門窗的保溫隔熱性能是防止建筑物熱量散失最經(jīng)濟、最有效的方法。因此，從建筑本身或建筑節(jié)能來說，節(jié)能門窗的發(fā)展對建筑發(fā)展以及能源的有效利用有著舉足輕重的作用。本文通過研究門窗熱工特性及門窗節(jié)能的設(shè)計要點，總結(jié)了在夏熱冬冷地區(qū)住宅外門窗的節(jié)能設(shè)計特點，對該類地區(qū)的建筑節(jié)能設(shè)計與門窗節(jié)能設(shè)計有重要的參考意義。

門窗節(jié)能；能耗；傳導(dǎo)；對流

一、前言

節(jié)能是指加強用能管理，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理以及環(huán)境和社會可以接受的措施，減少從能源生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)中的損失和浪費，更加有效、合理地利用能源。我國人口眾多，能源相對缺乏，自然資源總量排在世界第七位，能源資源總量約4萬億噸標(biāo)準煤，居世界第三位，我國人均能源占有量約為世界平均水平的40%。上海地處我國夏熱冬冷地區(qū)，夏季炎熱而冬季濕冷。長期以來，住宅建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能一直沒有得到很好改善，建筑物室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量低下。同時，上海又是一個能源短缺的城市，隨著城市的社會經(jīng)濟快速發(fā)展，上海市民每年的電費支出中，30%左右用于空調(diào)。本市夏季電網(wǎng)峰谷差值矛盾逐年增加，空調(diào)用電負荷比例持續(xù)遞增，冬季用電緊張的矛盾也開始顯現(xiàn)。2005年在采取了多種迎峰度夏措施后，夏季最高用電負荷仍突破1600萬千瓦。因此，門窗是影響建筑能耗的主要因素之一。在建筑中門窗既要具有采光、通風(fēng)、裝飾等功能，又要具有較好的保溫隔熱性能，這樣才是理想的建筑構(gòu)件。因此，應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的建筑氣候條件、功能要求以及其他環(huán)境、經(jīng)濟等因素來選擇適當(dāng)?shù)耐忾T窗材料、窗型和相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)，因地制宜地選擇節(jié)能措施，發(fā)揮節(jié)能的效果。

二、住宅樓門窗節(jié)能減排措施

1、改善窗戶的保溫性能

雖然夏熱冬冷地區(qū)的冬季不如“三北”地區(qū)的絕對氣溫低，但卻有冬季濕冷、夏季炎熱潮濕等特點，為改善該地區(qū)建筑冬季室內(nèi)熱環(huán)境，從節(jié)能角度出發(fā)，改善建筑外窗的保溫性能不失為一種有效方法。因為窗的溫差傳熱能耗占有25%之多，是建筑節(jié)能的主要因素。改善建筑外窗的保溫性能主要是指提高窗戶的熱阻，可通過以下兩種方式實現(xiàn)：⑴利用空氣間隔層增加窗戶傳熱阻。由于單層玻璃窗的熱阻很小，傳熱阻Ro只有0.16（m2.k/w）。內(nèi)、外表面的溫差只有0.6℃,因此,單玻璃的保溫性能很差。采用中空玻璃，利用空氣間層熱阻大的特點，能顯著提高窗的保溫性能。如采用6+12A+6透明中空玻璃，Ro=0.357玻璃內(nèi)外表面溫差8.3℃；如采用6+12A+6Low-E中空玻璃，Ro=0.56，其內(nèi)外表面間的溫差可達10.4℃，在冬天，玻璃窗內(nèi)表面溫度的升高，會使室內(nèi)人體的輻射放熱量減少，從而提高人體的舒適感，同時也可以減少供暖房間的熱損失，以達到節(jié)能目的。窗框材料對窗戶傳熱阻的作用。以上溫度只是根據(jù)窗戶玻璃本身的傳熱阻計算得出的結(jié)果，不代表整個窗戶的傳熱阻，整窗的傳熱阻由玻璃和窗扇、窗框兩部分組成，整窗的傳熱阻應(yīng)該是兩種材料的加權(quán)平均值。

加強窗戶框料的阻熱性能。所謂加強窗戶框料的阻熱性能，即是增加其傳熱阻，這有利于減少窗戶的傳熱量，降低空調(diào)或采暖能耗。影響窗戶框料傳熱阻的因素有兩個，一是窗框材料的導(dǎo)熱系數(shù)；二是窗框材料中的隔熱腔室的體積和數(shù)量。顯然，框料的導(dǎo)熱系數(shù)越小，其傳熱阻越大，這在前面已分析過。窗框材料中的隔熱腔室的體積和數(shù)量取決于型材型腔斷面的設(shè)計，目前型腔斷面種類最多的是PVC塑料型材，其型腔可分為單腔、雙腔和三腔，比較阻熱性能，三腔結(jié)構(gòu)最好，主要適用于“三北”地區(qū)，但設(shè)計較復(fù)雜，成本較高；雙腔結(jié)構(gòu)較為經(jīng)濟實用，與玻璃匹配最為合理，適用于夏熱冬冷地區(qū)。

2、提高窗戶的氣密性

建筑窗戶的氣密性是指空氣通過窗戶（關(guān)閉狀態(tài)）的滲透性能，是表征窗戶節(jié)能的重要性能指標(biāo)之一。由于窗戶在窗框和墻之間、窗框與窗扇之間、窗扇與窗扇之間以及扇框與鑲嵌材料之間都存在縫隙，如不加以密封，空氣就會自由通過這些縫隙，產(chǎn)生能量損失。因此必須控制門窗縫隙的空氣滲透量。按照國標(biāo)《建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級及檢測方法》GB/T7106-2008劃分的門窗氣密性等級，我國《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準》JGJ134-2010規(guī)定建筑物1～6層的外窗及敞開式陽臺門的氣密性等級不應(yīng)低于GB/T7106-2008中的4級；7層及7層以上的外窗及敞開式陽臺門的氣密性等級不應(yīng)低于該標(biāo)準規(guī)定的6級。氣密性指標(biāo)包含兩項分級指標(biāo)，單位縫長分級指標(biāo)和單位面積分級指標(biāo)。前者的物理意義是窗戶中的每1米縫隙每小時所滲透空氣量q1，單位是q1（m3/m.h）；后者是每1m2窗戶每小時所滲透的空氣量q2，單位是q2（m3/m2.h）。4級氣密性的具體限值2.5≥q1>2.0；7.5≥q2>6.0。6級氣密性的具體限值1.5≥q1>1.0；4.5≥q2>3.0.

提高我國窗戶的氣密性，這是降低門窗能耗的重要方法。加強門窗的氣密性可采取以下措施：⑴.由門窗制造工業(yè)通過提高窗用型材的規(guī)格尺寸、準確度、尺寸穩(wěn)定性和組裝的精確度以增加開啟縫隙部位的搭接量，減少開啟縫的寬度達到減少空氣滲透的目的。⑵.采用氣封條，提高外窗氣密水平。⑶.改進密封方法。對于框與扇和扇與玻璃之間的間隙處理，目前國內(nèi)均采用雙級密封的方法，而國外在框扇之間已普遍采用三級密封的做法。通過這一措施，使窗的空氣滲透量降到1m3/(m.h)以下，而國內(nèi)同類窗的空氣滲透量卻為1.6m3/(m.h)左右,故應(yīng)推廣三級密封方式。⑷.應(yīng)注意各種密封材料和密封方法的互相配合。近年來的許多研究表明，在封閉效果上，密封料要優(yōu)于密封件。這與密封料和玻璃、窗框等材料之間處于黏合狀態(tài)有關(guān)。但是，框扇材料和玻璃等在干濕溫變作用下所發(fā)生的變形，會影響到這種靜力狀態(tài)的保持，從而導(dǎo)致密封失效。密封件雖對變形的適應(yīng)能力較強，且使用方便，但其密封作用卻不完全可靠。因此，只簡單地以密封料嵌注于窗縫，或僅僅使用密封條的方法都是不妥的。(5).根據(jù)我國目前的經(jīng)濟發(fā)展水平，門窗的氣密性等級并不是越高越好，值得注意的是門窗縫隙雖然造成建筑物的能源損耗，但是門窗縫隙也是室內(nèi)最低換氣次數(shù)的保證，也可以說是它保證了室內(nèi)空氣質(zhì)量，因為換氣次數(shù)和控制室內(nèi)溫度參數(shù)一樣，是室內(nèi)熱環(huán)境的重要設(shè)計指標(biāo)，所以國標(biāo)《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準》JGJ134-2010和上海《居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準》DG/TJ08-205-2008中的規(guī)定了換氣次數(shù)為1.0次/h。而上述指標(biāo)所規(guī)定的外窗氣密性4級和6級正是考慮了這個因素而制定的。在我國目前建筑物內(nèi)尚不能普遍設(shè)置機械換氣設(shè)備和熱壓換氣系統(tǒng)的條件下，如窗戶過于密閉，將導(dǎo)致室內(nèi)空氣混濁，相對濕度提高。

三、結(jié)語

總之，夏熱冬冷地區(qū)的建筑氣候具有夏季時間長、太陽輻射強度大、冬季濕冷的氣候特點，不同于北方地區(qū)，因此，不能照搬北方地區(qū)的節(jié)能經(jīng)驗。夏熱冬冷地區(qū)的門窗節(jié)能應(yīng)側(cè)重在夏季防熱上，同時兼顧窗戶的冬季保溫。門窗的設(shè)計中不管是普通門窗或是新型的節(jié)能門窗，都要滿足以下功能上的要求：第一要滿足室內(nèi)足夠的采光要求；第二要滿足隔熱保溫性能，也就是冬天要保溫，減少熱量的流失，夏天要隔熱，防止室內(nèi)溫度過高；第三就是要滿足住戶的視野開闊，同時達到良好的通風(fēng)效果；最后就是滿足建筑的美觀性。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.001