從建筑節能標準的角度淺議窗的保溫性能

　　第一，建筑節能無非就是要降低建筑在使用過程當中的能耗，其中之一是降低建筑的耗能負荷。為什么會耗能呢?因為冬天外面太冷了，屋里的熱量流出去了，所以需要用暖氣片來補充能量。如果墻做得厚，保溫性能好，那么流出去的熱量少，需要補充的熱量就少。這是最最基本的節能的途徑，我們的保溫門窗其買就是發揮這樣的作用，簡單地說，就是降低建筑的采暖負荷。

　　第二，提高采暖、空調、照明等系統的用能效率，設備能效、設備容量合理、系統控制靈話。

　　第三，能源的梯級利用、低品質能的利用。大家都看到發電廠會冒著呼呼的白氣，其買這都是在冷凝，冷凝熱用來發電不行，但是用來采暖還是足夠的。所以低品質能完全是可以利用到采暖上來的。

　　第四，使用可再生能源。使用可再生能源就目前人類掌握的技術水平來講，付出的代價還是非常大的，因此更多的還是在節約常規能源上下工夫。

　　第五，科學合理的運行管理。不管什么技術，最后都需要通過科學合理的運行管理來把它的節能潛力真正發揮出來。

　　今天的主題是從節能標準的角度來講窗的保溫性能，所以要把節能標準簡單說一下。我們國家幅員遼闊，960萬平萬公里土地，根據1月份最冷月和7月份最熱月的月平均氣候，把我們國家分成五類氣候地區，深藍色的叫沿海地區，淺藍色叫寒冷地區，北京市、高碑店就叫寒冷地區，綠色是夏熱冬冷地區，紅色是夏熱冬暖地區，冬天問題不大，夏天非常大。只有很小的一塊，以昆明為核心的云貴高原叫溫和地區，其買這個溫和地區冬天還是需要有一點采暖的。我們分別有這樣幾種標準，一個是嚴寒寒冷地區的建筑節能設計標準，85年第一版，外年第二版，2003年是第三版。

　　采暖、空調負荷的很大一部分是由室內外的溫差傳熱引起的，還有通過玻璃的太陽輻射，其實傳熱的現象是無處不在的，出現了溫差就一定會出現傳熱，傳熱只會減弱，但是永遠無法消除。不管我們的墻、窗做得多么好，都只是減弱傳熱，而不能徹底消除。增強建筑圍護結構的保溫、隔熱性能，可以大幅度的降低采暖、空調系統的負荷，從而達到建筑節能目的。如果我們冬天穿上很厚的衣服，可能就不需要喝燒酒了，或者少喝點燒酒。就是這個意思。

　　建筑圍護結構的節能作用在住宅當中作用尤為突出。對住宅來說，因為系統的形式比較簡單，不像公共建筑那么復雜，所以圍護結構在這當中起的作用就更大。

　　所謂圍護結構，就是墻、屋頂、窗，包括一些挑出的外露的樓板，就是把房子包起來的外層的包殼。從技術上講可以分成兩類，一類是非透明的，透明的圍護結構主要是講窗，現在還有在公共建筑里大量利用的幕墻和采光頂。從傳熱、節能角度講有大量的不同，非透明圍護結構只需要考慮溫差傳熱，透明圍護結構不僅要考慮溫差傳熱，還要考慮太陽輻射透射，太陽輻射在北方的冬天希望進來的越多越好，而在南方的夏天是希望它進來的越少越好。非透明圍護結構阻止溫差傳熱的能力較客易。透明圍護結構阻止溫差傳熱的能力不那么容易。

　　另一類透明圍護結構的特點，與非透明圍護結構相比：傳熱過程既有溫差引起的導熱，又有輻射。夏季室內熱負荷的主要原因之一。冬季特定情況下，也可以成為得熱構件。傳熱系數降低難。單位平米造價高。

　　節能標準對透明圍護結構的要求。以北京為例，因為中國的南北氣候差異太大。德國從南到北直線距離800公里，想想我們中國是多少，我們分成五個氣候區，每個氣候區足夠比幾個歐洲的國家都要大。

　　我們國家第一本建筑節能設計標準是86年開始搞的，當時對傳熱系數提出的比例，北向的窗是3.26，其他方向的窗是6.4，為什么提這樣一個非常低的要求呢?因為當年我們門窗工業的水平就是這樣，所以只能這樣。從編標準的角度來講，數字很容易寫上去，但是必須有足夠的產業支撐，如果沒有足夠的產業支撐，寫也是白寫，因為技術標準不僅僅是反映技術，其實還反映了行業的平均技術水平。一直到95年，這版標準重新修訂，那時候門窗業的技術有了比較明顯的進步，比如那時候開始出現一些塑鋼的門窗了，所以那時候窗的傳熱系數大概就要求4點幾。從今天來講，還是屬于比較差的窗戶，但是如果我們跟6.4來比，已經提高了很多了，必須是一步一步過來的。

　　我們的標準編制、修訂頻率跟發達國家比，顯然是慢了一些。這本標準一直到2010年才進行修訂，把窗的傳熱系數大幅度提高，比如當窗墻面積比，就是一面墻上窗的面積如果很大的話，把標準提高到了1.8，但是這個1.8很難做到。如果窗墻比小，就足在3.1,如果窗墻比大就定1.3,鍍了膜的雙腔玻璃，當然我也希望提高，但是因為受到行業發展水平以及愿意為它付出的代價、價格都有關系。

　　北京市的節能標準，在北方地區的建筑節能標準上又提高了一步，最嚴格的要做到1.5，這個數字其實編這個標準的時候也是反復討論，寫的時候很容易，但是買際能不能做得到。這個標準到現在執行一年多了，我聽到很多反映，1.5的窗不是找不到，但是大部分房地產開發商還是覺得太貴，不愿意用。這就是現買。

　　除了窗本身的傳熱系數之外，我們也會計算透明圍護結構，一個是透明傳熱，一個是溫差傳熱，我們把兩個完全物理機理不同的萬法分開來，也會幫助你很好的設計好門窗。

　　我把發展歷程列出，大家會發現從4.0-4.7，從1.8-3.1，從1.5-2.0，北京是最嚴格的城幣，我相信天津也會往這方面走，但是目前為止這是中國最高的水平了，就是1.5-2.0。從1986年到現在為止，要求提高了70%，數字還是非常大的。當然從進一步搞建筑節能來講，這個幅度還要繼續加大。

　　下面我舉幾個例子，取了幾個典型的中層建筑、高層建筑和低層建筑。按照最常規的窗墻面積比，按照北京市的氣候條件，算了一下它的節能效果。主要是說它的能耗有百分之多少是從窗出去的，因為我也聽說窗是一個節能的黑洞，黑洞這個話非常形象，但是買實際情況是要用數字說話。可以看得出如果86年的30%節能標準實施的話，在低層、多層、高層建筑，窗占的能耗，低層建筑是35%,高層建筑是70%，到了95年，雖然把標準大幅度提高了，但是比例還是維持70%甚至于更高，非常奇怪，北京的節能標準應該比國家的節能標準要求更高，但是窗的比例反而提高了，什么原因?這就是反映出了我剛才說的，墻比較好做，增強它的保溫性能，窗比較難做，所以只能尊重這樣一個事買。窗在整個北京地區建筑負荷采暖的比例是62%, 60%左右的高層采暖負荷是由于窗戶造成的。即使是到了2012年北京市更加嚴格的節能標準，比例還是有升高，67%, 65%左右的熱量，或者你家里有十片暖氣片，其中有六片半貢獻出來的熱量，就是從窗里流走的。如果把窗的保溫性能降低一半，你的暖氣片就可以再少三片，原來十片，現在就七片就夠了。所以窗確實是建筑節能非常非常關鍵的一個環節。這是一個角度，但是從另外一個角度，為什么不把窗做好呢?大家都是門窗界的專家，因為不太容易做。

　　計算結果表明，外門窗耗熱量占圍護結構耗熱量的比例，隨建筑層數的增加而增加。隨著節能標準的發展，這一比例開始是往下降的，后來是大幅下降，現在反而又升高了，這就反映出來窗不太好做，間接反映出窗的傳熱系數限制值的熱工性能限制的實際情況。

　　為了減少北京的霧霾，為了降低二氧化碳排放，為了保護寶貴的能源資源，節能標準水平肯定還要提高，未來對高透性的圍護結構的熱工性能肯定還要提高。我們走過了很長一段路，效果也非常明顯。

　　我下面給大家舉一個例子，可能是大家還不太熟知的。國內有一個原來是搞軍工科研的，有一種物質叫氣凝膠，看起來好像沒有東西，但是保溫性能非常非常好，現在它的實驗團隊可以做到它的導熱系數是1.0，用5毫米的白玻加上12毫米的氣凝膠，再加上5毫米的白玻，傳熱系數可以做到1.0。這個科研團隊能做到的尺寸是1.3×8，但是目前還只是一個試驗的結果，還沒有做到工業化的結果。