中空玻璃三重節(jié)能助力被動房門窗的發(fā)展

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   　一、被動房的起源

　　被動式房屋的概念最早源于1988年5月的一次討論，由瑞典隆德大學(xué)的Bo Adamson教授和德國達姆施塔特房屋與環(huán)境研究所(Institutfür Wohnen und Umwelt)的WolfgangFeist博士提出。之后，經(jīng)過深入的研究和德國黑森州政府的資助，被動式房屋的概念逐步確立起來。基于德國氣候條件的被動房能效指標包括：單位面積年采暖(制冷)需求≤15kWh/(m2a);一次能源總需求(含采暖、制冷、通風、照明、熱水、輔助能源及家用電器)≤120kWh/(m2a);外門窗的傳熱系數(shù)Uw≤0.8W/(m²·K);建筑物氣密性（詞條“氣密性”由行業(yè)大百科提供）滿足n50<0.6/h，即在室內(nèi)外壓差為50帕的條件下，每小時的換氣次數(shù)不得超過0.6次。

　　二、被動房對門（詞條“門”由行業(yè)大百科提供）窗物理性能的要求

　　我國地域遼闊，氣候復(fù)雜多樣，需根據(jù)不同區(qū)域氣候特點及建筑類型對采暖、制冷需求及一次能源總能耗需求指標進行相應(yīng)的調(diào)整。嚴寒和寒冷地區(qū)，被動房冬季采暖能耗應(yīng)是普通節(jié)能建筑（詞條“節(jié)能建筑”由行業(yè)大百科提供）的1/10-1/4,基本可以消除對傳統(tǒng)化石燃料的依賴;在夏熱冬冷地區(qū)，被動房不設(shè)置集中采暖冬季室內(nèi)溫度可達到20℃以上，夏季空調(diào)負荷僅相當于普通建筑的1/3, 最大限度地降低空調(diào)使用時間。

　　被動房屋對外窗的要求是要具有良好的采光（詞條“采光”由行業(yè)大百科提供）、隔熱和保溫（詞條“保溫”由行業(yè)大百科提供）性能。整窗Uw值可通過下式計算得到：

　　其中：Uw —整窗的傳熱系數(shù)，W/(m²·K);

　　Ag —中空玻璃（詞條“中空玻璃”由行業(yè)大百科提供）的面積，m²;

　　Ug —中空玻璃中心的傳熱系數(shù)，W/(m²·K);

　　Uf —型材的傳熱系數(shù)，W/(m²·K);

　　Af —型材的面積，m²;

　　Lg —中空玻璃邊緣的周長，m;

　　Ψg —中空玻璃邊緣的線性傳熱系數(shù)，W/(m·K)。

　　從上式可以看出，窗框型材的傳熱系數(shù)U值、中空玻璃中心的傳熱系數(shù)U值以及玻璃邊緣的線性傳熱系數(shù)Ψ值是降低整窗U值的三個主要因素，玻璃的合理選用是門窗能否滿足節(jié)能指標要求的重要途徑。

　　三、三重節(jié)能的中空玻璃系統(tǒng)

　　熱量的散失通過輻射、對流和傳導(dǎo)三種方式，中空玻璃三重節(jié)能旨在系統(tǒng)化節(jié)能：使用 Low-E玻璃可減少輻射傳熱，充惰性氣體可降低對流換熱，采用柔性暖邊隔熱條能夠弱化熱傳導(dǎo)。

　　1、中空玻璃三重節(jié)能技術(shù)措施

　　(1)合理選用Low-E玻璃。根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點，選用不同品種的Low-E玻璃。

　　(2)優(yōu)化中空玻璃空氣間隔層，充惰性氣體。

　　(3)采用柔性暖邊密封技術(shù)。高質(zhì)量的柔性暖邊具有極低的中空玻璃邊緣線性除熱系數(shù)的Ψ值。柔性密封技術(shù)可以適應(yīng)玻璃的呼吸，最大限度地提高惰性氣體的保持率。高質(zhì)量的柔性暖邊還降低了中空玻璃邊緣線性傳熱系數(shù)的Ψ值，使得門窗表面溫度差異更小，降低冷輻射。

　　(4)采用不同厚度的玻璃，有利于提高外窗的隔聲性能。

　　2、三重節(jié)能中空玻璃系統(tǒng)整窗的計算

　　按照歐洲標準，選擇配置三重節(jié)能的中空玻璃系統(tǒng)計算符合被動房要求的整窗配置(見表1)。

　　根據(jù)式2-1，按照型材占整窗面積25%，高質(zhì)量柔性暖邊ψ=0.02,玻璃周長4.5m，整窗的Uw =0.8，計算窗框型材的傳熱系數(shù)：

　　0.8=0.25×Uf+0.75×0.58+0.02×4.5/(0.75+0.25)

　　Uf=1.1 W/(m2·K)。

　　根據(jù)計算結(jié)果可知，只要型材的傳熱系數(shù)能達到Uf≤1.1W/(m2·K),即可以達到被動房整窗傳熱系數(shù)U≤0.8W/(m2·K)的要求。因此，可以根據(jù)設(shè)計要求以及預(yù)算選擇不同型材(塑料窗/玻璃鋼窗/實木窗/鋁包木窗)的門窗。

　　3、不同標準的外窗傳熱系數(shù)計算

　　計算外窗的傳熱系數(shù)，歐洲標準、美國門窗評價委員會標準和我國行業(yè)標準的計算參數(shù)規(guī)定不同，因而計算結(jié)果也有所差異。見表2、表3。

　　從表3可以看出，由于采用的計算標準不同，玻璃的傳熱系數(shù)計算結(jié)果相差0.2W/(m2·K)左右，對整窗的傳熱系數(shù)將有相應(yīng)的影響。

　　四、總結(jié)與思考

　　《被動式低能耗建筑(中德合作) 示范項目手冊》中建議：采用三層Low-E玻璃，玻璃間充惰性氣體(氬氣或氪氣)，中空玻璃傳熱系數(shù)Ug≤0.8W/(m2·K)，玻璃間隔條采用耐候性良好的非金屬間隔條，中空玻璃的太陽得熱系數(shù)SHGC≥0.5。窗框通常為多腔木框架或塑料（詞條“塑料”由行業(yè)大百科提供）框架，填充高效的保溫芯材，整窗的傳熱系數(shù)值達到0.8-1.0W/(m2·K)。

　　三重節(jié)能的中空玻璃按照不同的U值將會有多種的選擇，那么選取的型材的種類將更加寬泛，成本更低。使被動房屋的大面積推廣奠定良好的基礎(chǔ)。

　　被動房的推廣功在當代利在后世，三重節(jié)能中空玻璃系統(tǒng)為我國被動房和低能耗建筑的節(jié)能門窗（詞條“節(jié)能門窗”由行業(yè)大百科提供）提供了經(jīng)濟合理的優(yōu)良產(chǎn)品。【完】