陳國(guó)焯

摘要：本文主要針對(duì)外窗通風(fēng)氣密性與建筑能耗兩者之間的關(guān)系展開了分析，對(duì)分析模型作了詳細(xì)的論述，并對(duì)窗墻比的影響特征作了介紹和分析，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)氣密性；能耗；分析

如今，建筑能耗已經(jīng)成為了我國(guó)能源消耗最為嚴(yán)重的板塊，因此，為了在重視節(jié)能減排社會(huì)背景下促使建筑行業(yè)再發(fā)展，就需要對(duì)建筑施工進(jìn)行一定程度的節(jié)能改造。基于此，本文從外窗建筑施工的角度出發(fā)，就外窗通風(fēng)氣密性與建筑能耗兩者之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，相信對(duì)有關(guān)方面的需要能有一定幫助。

1分析模型

外窗氣密性能指外門窗在正常關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，阻止空氣滲透的能力，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的氣密性能分為8級(jí)。采用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下壓力差為10Pa時(shí)的單位開啟縫長(zhǎng)空氣滲透量和單位面積空氣滲透量作為分級(jí)指標(biāo)，具體分級(jí)表如表1所示。

表1 外窗氣密性分級(jí)表

外窗氣密性與建筑節(jié)能緊密相關(guān)。因?yàn)槭彝饪諝庀蚴覂?nèi)的滲漏會(huì)增加室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷，從而導(dǎo)致建筑能耗升高。為了保證建筑的節(jié)能，當(dāng)前的建筑節(jié)能均要求外窗具有良好的氣密性，以避免夏季和冬季室外空氣過多地向室內(nèi)滲漏。JGJ134—2010《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)制性條文規(guī)定：建筑物1～6層的外窗及敞開式陽(yáng)臺(tái)門的氣密性等級(jí)，不應(yīng)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7106—2008《建筑外窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級(jí)及檢測(cè)方法》中規(guī)定的4級(jí)；7層及7層以上的外窗及敞開式陽(yáng)臺(tái)門的氣密性等級(jí)，不應(yīng)低于該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的6級(jí)。

分析外窗氣密性與建筑能耗之間的定量關(guān)系，了解提高外窗氣密性所帶來的節(jié)能效果，有助于在建筑設(shè)計(jì)中更加經(jīng)濟(jì)合理地選擇外窗類型。由于外窗氣密性與建筑能耗的關(guān)聯(lián)本質(zhì)在于空氣的滲透，因此可以利用室內(nèi)外換氣次數(shù)的變化體現(xiàn)不同氣密性的外窗。通過選擇具體的建筑模型，將不同氣密性轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的換氣次數(shù)，模擬不同換氣次數(shù)下建筑采暖空調(diào)能耗的變化，可以尋找到外窗氣密性與建筑能耗的關(guān)系。

1.1建筑模型

選擇圖1所示的建筑模型進(jìn)行分析。該建筑為塔式住宅，每層4戶，共6層。選取4個(gè)具體的房間進(jìn)行氣密性分析，分別在建筑南側(cè)和北側(cè)各選擇兩個(gè)房間。

圖1氣密性分析模型平面圖

1.2換氣次數(shù)設(shè)定

按照氣密性的單位面積分級(jí)指標(biāo)，根據(jù)對(duì)應(yīng)房間的外窗面積，可以得到4個(gè)房間的漏氣量，從而算出不同外窗氣密性等級(jí)下的房間換氣次數(shù)，作為能耗模擬的輸入條件。其中每個(gè)等級(jí)的單位面積分級(jí)指標(biāo)取所對(duì)應(yīng)范圍上下限的平均值。

表2分析模型在不同外窗氣密性條件下的換氣次數(shù)（次/h）

1.3模型設(shè)置

模擬采用DeST-h軟件進(jìn)行。其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)按照J(rèn)GJ134—2010《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》限值進(jìn)行設(shè)置，其中外墻傳熱系數(shù)取1.0W/（m2·K），屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)取0.8W/（m2·K），分戶墻取2.0W/（m2·K），外窗全部采用普通中空玻璃（6+12A+6）。

空調(diào)設(shè)定參數(shù)按照J(rèn)GJ134—2010《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》提供的計(jì)算條件進(jìn)行設(shè)置，包括：

（1）空調(diào)設(shè)定溫度：夏季全天26℃，冬天全天18℃；

（2）采暖計(jì)算期：12月1日至2月28日；空調(diào)計(jì)算期：6月15日至8月31日；

（3）室外計(jì)算參數(shù)采用上海典型氣象年數(shù)據(jù)；

（4）采暖、空調(diào)設(shè)備為家用空氣源熱泵空調(diào)器，制冷時(shí)額定能效比應(yīng)取2.3，采暖時(shí)額定能效比應(yīng)取1.9；

（5）室內(nèi)得熱平均強(qiáng)度取4.3W/m2。

1.4通風(fēng)模式設(shè)定

由于計(jì)算中需要設(shè)定換氣次數(shù)，對(duì)自然通風(fēng)問題的考慮會(huì)在一定程度上影響計(jì)算結(jié)果，因此需要對(duì)通風(fēng)模式作出設(shè)定。為了全面體現(xiàn)氣密性的影響，研究中采用兩種通風(fēng)計(jì)算模式：一種為固定通風(fēng)模式，不考慮自然通風(fēng)，即認(rèn)為全年通風(fēng)換氣次數(shù)固定，其值根據(jù)不同的外窗氣密性換算得到；另外一種為可變通風(fēng)模式，即近似考慮自然通風(fēng)的效果，室內(nèi)通風(fēng)換氣次數(shù)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，最小值按外窗關(guān)閉時(shí)的滲漏量確定（本研究中根據(jù)外窗氣密性換算值），最大值為開窗通風(fēng)狀態(tài)（本研究中設(shè)為5次/h），讓換氣次數(shù)在波動(dòng)范圍內(nèi)取值使得室內(nèi)溫度適宜，當(dāng)室內(nèi)溫度不滿足舒適要求需要開啟空調(diào)時(shí)，換氣次數(shù)取最小值。

2窗墻比影響特征分析

2.1自然通風(fēng)模式下的計(jì)算結(jié)果

自然通風(fēng)模式更加接近實(shí)際使用狀態(tài)。首先分析北向臥室在外窗氣密性等級(jí)改變下的能耗變化。

北向臥室1和北向臥室2分別位于建筑平面的東北側(cè)和西北側(cè)，兩個(gè)房間的能耗隨外窗氣密性的變化見圖2，可以看出兩個(gè)房間的能耗值和變化規(guī)律近似，位于西側(cè)的臥室能耗略高于東側(cè)，但差別很小。

圖2北向兩個(gè)臥室能耗隨外窗氣密性的變化（自然通風(fēng)）

選取東北側(cè)的北向臥室1進(jìn)行分析。在外窗氣密性等級(jí)提高時(shí)，無論采暖或空調(diào)能耗均隨著下降，其中采暖能耗的下降速度較空調(diào)能耗的下降速度更快，表明外窗氣密性的提高，對(duì)采暖能耗的降低作用更明顯。從總能耗的角度，從圖3可以看出，隨著外窗氣密性等級(jí)的提高，建筑能耗近似線性降低，外窗氣密性等級(jí)每提高一級(jí)，建筑能耗平均降低4.5%；外窗氣密性從1級(jí)提高到8級(jí)，建筑能耗降低27.3%。

圖3外窗氣密性等級(jí)對(duì)能耗的影響（北向臥室1-自然通風(fēng)模式）

其次分析南向隨著外窗氣密性等級(jí)改變后的能耗變化。南向臥室1和南向臥室2分別位于建筑平面的東南側(cè)和西南側(cè)，兩個(gè)房間的能耗隨外窗氣密性的變化見圖4，可以看出兩個(gè)房間的能耗值和變化規(guī)律近似，位于東側(cè)的臥室能耗略高于西側(cè)，但差別很小。

圖4南向兩個(gè)臥室能耗隨外窗氣密性的變化（自然通風(fēng)模式）

選取東南側(cè)的南向臥室1進(jìn)行分析，如圖5，在外窗氣密性等級(jí)提高時(shí)，無論采暖或空調(diào)能耗均下降，其中采暖能耗的下降速度較空調(diào)能耗的下降速度更快，外窗氣密性等級(jí)較低時(shí)采暖能耗高于空調(diào)能耗，在7級(jí)時(shí)開始空調(diào)能耗高于采暖能耗，表明外窗氣密性的提高，對(duì)采暖能耗的降低作用更明顯。從總能耗的變化看，隨著外窗氣密性等級(jí)的提高，建筑能耗近似線性降低，外窗氣密性等級(jí)每提高1級(jí)，建筑能耗平均降低6.5%；外窗氣密性從1級(jí)提高到8級(jí)，建筑能耗降低37.8%。

圖5外窗氣密性等級(jí)對(duì)能耗的影響（南向臥室1-自然通風(fēng)模式）

2.2固定通風(fēng)模式下的計(jì)算結(jié)果

固定通風(fēng)模式為當(dāng)前節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中采用的計(jì)算模式，雖然與實(shí)際情況有所差別，但是可以體現(xiàn)在穩(wěn)定情況下的能耗狀況。首先分析北向臥室在外窗氣密性等級(jí)改變下的能耗變化。

北向臥室1和北向臥室2分別位于建筑平面的東北側(cè)和西北側(cè)，兩個(gè)房間的能耗隨外窗氣密性的變化見圖6，可以看出兩個(gè)房間的能耗值和變化規(guī)律近似，位于西側(cè)的臥室能耗略高于東側(cè)，但差別很小。

圖6北向兩個(gè)臥室能耗隨外窗氣密性的變化（固定通風(fēng)）

選取東北側(cè)的北向臥室1進(jìn)行分析。與自然通風(fēng)的情況相似，固定通風(fēng)模式下，在外窗氣密性等級(jí)提高時(shí)，無論采暖或空調(diào)能耗均下降，其中采暖能耗的下降速度較空調(diào)能耗的下降速度更快，表明外窗氣密性的提高，對(duì)采暖能耗的降低作用更明顯。從總能耗的變化，如圖7，隨著外窗氣密性等級(jí)的提高，建筑能耗近似線性降低，外窗氣密性等級(jí)每提高1級(jí)，建筑能耗平均降低4.2%；外窗氣密性從1級(jí)提高到8級(jí)，建筑能耗降低25.9%。

圖7外窗氣密性等級(jí)對(duì)能耗的影響（北向臥室1-固定通風(fēng)模式）

其次分析南向在外窗氣密性等級(jí)改變下的能耗變化。南向臥室1和南向臥室2分別位于建筑平面的東南側(cè)和西南側(cè)，兩個(gè)房間的能耗隨外窗氣密性的變化見圖8，可以看出兩個(gè)房間的能耗值和變化規(guī)律近似，位于東側(cè)的臥室能耗略高于西側(cè)，但差別很小。

圖8南向兩個(gè)臥室能耗隨外窗氣密性的變化（固定通風(fēng)模式）

選取東南側(cè)的南向臥室1進(jìn)行分析。與自然通風(fēng)的情況相似，固定通風(fēng)模式下，在外窗氣密性等級(jí)提高時(shí)，無論采暖或空調(diào)能耗均下降，其中采暖能耗的下降速度較空調(diào)能耗的下降速度更快，外窗氣密性等級(jí)較低時(shí)采暖能耗高于空調(diào)能耗，在6級(jí)時(shí)開始空調(diào)能耗高于采暖能耗，表明外窗氣密性的提高，對(duì)采暖能耗的降低作用更明顯。從總能耗的變化，如圖9，隨著外窗氣密性等級(jí)的提高，建筑能耗近似線性降低，外窗氣密性等級(jí)每提高1級(jí)，建筑能耗平均降低6.2%；外窗氣密性從1級(jí)提高到8級(jí)，建筑能耗降低36.2%。

圖9外窗氣密性等級(jí)對(duì)能耗的影響（南向臥室1）

2.3結(jié)論

通過前面在自然通風(fēng)模式和固定通風(fēng)模式下的計(jì)算結(jié)果分析可以得出如下3點(diǎn)結(jié)論：

（1）無論是在自然通風(fēng)模式或是固定通風(fēng)模式，無論南向房間還是北向房間，在外窗氣密性等級(jí)提高時(shí)，房間的采暖空調(diào)能耗均下降，其中采暖能耗的下降速度較空調(diào)能耗的下降速度更快，表明外窗氣密性的提高，對(duì)采暖能耗的降低作用更明顯。

（2）外窗氣密性對(duì)能耗的影響在南向和北向的房間之間有所差別，在固定通風(fēng)模式下，南向房間外窗氣密性等級(jí)每提高1級(jí)，建筑能耗平均降低6.2%；北向房間外窗氣密性等級(jí)每提高1級(jí)，建筑能耗平均降低4.2%。

（3）氣密性等級(jí)1級(jí)與8級(jí)之間的建筑能耗差異很大。外窗氣密性從1級(jí)提高到8級(jí)，房間能耗可以降低25%～37%。因此在建筑設(shè)計(jì)中，必須嚴(yán)格控制外窗的氣密性等級(jí)要求，盡量采用更高等級(jí)的氣密性，以達(dá)到節(jié)能的目的。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我們可以知道建筑外窗氣密性的提高對(duì)采暖和空調(diào)能耗的下降是有一定的幫助。因此，在建筑施工中，若想減低建筑能耗，我們不僅需要做好外窗氣密性的設(shè)計(jì)，還能深入建筑施工中各個(gè)角落尋找可能點(diǎn)，從而降低建筑能耗的問題。

參考文獻(xiàn)

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