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        　中國門窗＆配套材料網 >> 行業新聞 >> 正文
    
      
      
      
        
      夏熱冬暖地區(南區)建筑外窗節能設計
                
      
              
      
                來源:中國門窗&配套材料網  　作者:*  　日期:2009-9-12
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      導　讀：本文根據夏熱冬暖地區的氣候特點，針對目前建筑節能設計存在的薄弱環節，分析了建筑外窗的構造與熱工性能．提出其節能設計的技術措施與途徑。
      
關鍵詞：夏熱冬暖地區、建筑外窗、節能設計、技術措施
      		
              
      
                
      
                  　　1、概述
      
　　建筑節能利國利民，是一個世界性的課題，多年來受到我國政府的高度重視，隨著生產力的不斷提高和社會經濟的發展，能源消耗快速增長，2004年夏季廣東居民用電占本地區總用電量的40％，在同等氣候條件下我國建筑物的單方能耗比發達國家高2-3倍，推廣節能顯得愈加重要。

      

      
　　近幾年，國家出臺了相應的建筑節能標準，并規定新建改建擴建的公共建筑、居住建筑要達到比1980年的基準建筑節能50％的目標。建筑節能技術的研究已取得相當進展，但要推廣節能是項非常艱巨的任務，在夏熱冬暖地區，建筑師在節能設計方面存在相當的經驗不足，缺乏整合適用的措施，思想觀念也存在誤區，只顧眼前利益，不顧長遠利益和國家利益，導致節能設計開展非常緩慢，只有11％的建筑施工圖設計執行了節能標準，大量的民用建筑仍然是不節能的。按有關部門的數據顯示，我國的建筑采暖耗熱量: 外墻大體上為氣候條件接近的發達國家的4-5倍，屋頂為2.5～5.5倍，外窗為1.5～2.2倍；門窗透氣性為3-6倍；總耗能是2～3倍。由于沒有統一的節能設計，部分建筑的使用者自制的遮陽、輻熱設施使得整潔的建筑外觀變得雜亂無章,這種亂搭亂建也產生不安全因素。如果聽任高耗能建筑大行其道，建筑能耗增長的速度將遠遠超過我國能源生產可能增長的速度，國家的能源生產勢必難以長期支撐這種浪費型需求，從而不得不組織大規模的舊房節能改造，將耗費更多的人力、物力。

      

      
　　夏熱冬暖地區大部分位于亞熱帶，屬季風氣候，夏季以東南，西南風為主導風，合理組織好室內氣流，形成穿堂風從而減少開空調或不用開空調，可達到節能的目的。在滿足規范要求的窗墻面積比的條件下，盡量使窗的可開啟面積增大，增強通風提高風速。但是近幾年來，簡約設計手法流行，相當部分民用建筑開大面積的外窗，而可開啟的部分卻很小，這種手法與倡導節能背道而馳。本文根據夏熱冬暖地區的氣候特點，針對目前建筑節能設計存在的薄弱環節，分析了建筑外窗的構造與熱工性能，提出其節能設計的技術措施與途徑。

      

      
　　2、建筑外窗的特點
      
　　2.1、遮陽特點
      
　　建筑外窗的遮陽可以減少太陽的直接輻射，改善夏季室內熱環境，減少空調能耗。窗的遮陽有自身遮陽和構件遮陽。窗的自身遮陽受玻璃的透射率、反射率影響，透射率低，窗的遮陽系數小，所以選用吸熱玻璃和熱反射鍍膜玻璃可以提高窗的遮陽效果，窗的自身遮陽還受到窗框和窗棱大小的影響。構件遮陽以外遮陽為主要措施，內遮陽由于受內部使用、管理等各方面因素的影響，難以從整體上進行控制，不列入建筑節能的基本措施之一。外遮陽式樣的選用應根據各立面的朝向選擇水平、垂直、綜合遮陽和擋板遮陽。如采用鋁合金百頁或木百頁遮陽，可以阻擋近85％的太陽輻射，減少約30％的空調能耗，避免陽光直射而產生的眩光和房間局部過熱，如圖1和圖2。作為建筑師必須根據建筑物的特性，合理靈活地運用遮陽的形式，才能設計出各具特色的建筑。

      

      
　　2.2、傳熱性
      
　　外窗是建筑構件中保溫隔熱最薄弱部位，《公共建筑節能設計標準》對建筑物各向窗戶的傳熱性能都有明確的限定，《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》雖然沒有對窗戶的傳熱性能作限定，但如果圍護結構不符合標準中的強制性條款，需要用對比評定法來判定建筑是否節能時，則窗的傳熱性能大小同樣左右著整棟建筑的能耗，所以合理選用玻璃品種及窗框的材質也相當關鍵。從太陽輻射的能量分析，可見光的能量約占1/3，其余的2/3主要是熱輻射能量，普通透明玻璃的透射范圍在0 3μm-5μm之間，剛好與太陽光譜區域重合，因此選用可見光透射性適當而且對紅外線阻擋效果好的玻璃是窗戶節能的關鍵。玻璃和玻璃窗的遮陽系數SC越小，隔絕熱輻射的性能越好。

      

      
　　由表1、表2可見吸熱玻璃能阻擋約30％的太陽輻射，中空玻璃不能有效減少太陽光的透射．熱反射鍍膜玻璃將太陽輻射直接反射出去，LOw—e玻璃對可見光的透過性較好，而且能有效地反射太陽光的熱輻射，PVC窗比鋁臺金窗的保溫隔熱性能好。

      

      
　　2 3、氣密性
      
　　夏熱冬暖地區加強室內通風與提高窗的氣密性是辯證統一的關系。在炎熱季節使用空調的建筑如果窗的氣密性不佳，將會造成能量大量流失。窗扇與玻璃之間應采用橡塑彈性壓條，扇與框之間采用濃密的有彈性的尼龍毛條或彈性密封條。對應《建筑外窗氣密性分級及檢測方法》(GB／T7107 2002)多層居住建筑外窗的氣密性應達到3級，高層居住建筑、公共建筑應達到4級以上，使室內換氣次數控制在1次/h左右。

      

      
　　3、節能設計措施
      
　　夏熱冬暖地區氣候炎熱，夏季最熱月平均溫度在25-29℃，冬季最冷月平均溫度大于10℃，除少數天氣較寒冷外，基本可以不用采暖，獨特的氣候特點，決定了建筑圍護結構以防熱、遮陽為主。從熱工性能分析，多層材料的傳熱系數和多層材料的熱惰性指標應按下列公式計算：

      
　　K=1/(1/hout+R1+R2+……+Rn+1/h1n)(1-1)
      
　　D=R1S1+R2S2+……+RnSn(1-2)
      
　　式中：K傳熱系數[W/(m2·K)]；D熱惰性指標；hout室外表面換熱系數，取23W／(m2·K)；h1n室內表面換熱系數，取8W/(m2·K)；R1、R 2……Rn由內到外各層材料的熱阻(m2·K/W)；S1、S2……Sn由內到外各層材料的蓄熱系數[W/(m2·K)]。

      
從上面兩式可見：材料的傳熱系數K越小，熱惰性指標D越大，則圍護結構兩側的能量傳遞越少，熱穩定性越好，溫度波在其中衰減越快。

      

      
　　從上述的分析可見，對建筑外門窗的節能設計，可從以下幾個方面的技術措施與途徑得到解決：

      
　　(1)控制住宅窗墻比(即住宅窗戶洞口面積與住宅立面單元面積的比值)。JGJ26-1995《民用建筑節能設計標準(采暖居住部分)》對不同朝向的住宅窗墻比做了嚴格的規定，指出“北向、東向和西向、南向的窗墻比分別不應超過20％、30％、35%。

      

      
　　(2)提高住宅外窗的氣密性，減少冷空氣滲透。如設置泡沫塑料密封條，使用新型的，密封性能良好的門窗材料。而門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料(如毛氈)、彈性密閉型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及邊框設灰口等密封；框與扇的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風槽等：扇與扇之間的密封可用密封條、高低縫及縫外壓條等，扇與玻璃之間的密封可用各種彈性壓條等。

      

      
　　(3)改善住宅門窗的保溫性能。戶門與陽臺門應結臺防火、防盜要求，在門的空腹內填充聚苯乙烯板或巖棉板，以增加其絕熱性能；窗戶最好采用鋼塑復合窗和塑料窗，這樣可避免金屬窗產生的冷橋，可設置雙層玻璃或多層玻璃，并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃，有條件的住宅可采用低輻射玻璃；縮短窗扇的縫隙長度，采用大窗扇，減少小窗扇，擴大單塊破璃的面積．減少窗芯，合理地減少可開啟的窗扇面積，適當增加固定玻璃及固定窗扇的面積。

      

      
　　(4)設置“溫度阻尼區”。所謂溫度阻、尼區就是在室內與室外之間設有一中間層次，這中間層次象熱閘樣可阻止室外冷風的直接滲透，減少外墻，外窗的熱耗損。在住宅中，將北陽臺的外門，窗全部用密封陽臺封閉起來，外門設防風門斗，防止冷風倒灌，樓梯間設計成封閉式的，對屋頂上人孔進行封閉處理等措施均能收到良好的節能效果。

      

      
　　4、結語
      
　　建筑外窗是住宅能耗散失的嚴重部位，其能耗占住宅總能耗的比例較大，是建筑節能設計的重要部位。其節能設計的途徑是：在保證日照、采光、通風，觀景要求的條件下，盡量減小住宅外門窗洞口的面積，提高外門窗的氣密性，減少冷風滲透，提高外門窗本身的保溫性能，減少外門窗本身的傳熱量。

      

      
　　建筑節能是個大課題，應從多方面多角度來分析節能措施，運用新技術新材料完善建筑節能體系，才能使建筑外窗在經濟，適用，美觀與節能等方面的到和諧的統，使技術與藝術并肩齊進。

      

      
　　參考文獻：1清華大學建筑學院、清華大學建筑設計研究院建筑設計的生態策略中國計劃出版社2001 92楊仕超夏熱冬曖地區居住建筑節能設計標準廣東省建設執業資格注冊中心2005 63許武毅建筑玻璃的特性及其選擇(二)，建筑知識2005 3注：本文部分數據采用廣東省建筑科學研究院REEC軟件計算。
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