夏熱冬冷地區住宅樓門窗節能減排的措施探討

陳月萍 上海江南建筑設計院有限公司 201800

夏熱冬冷地區住宅樓門窗節能減排的措施探討

陳月萍 上海江南建筑設計院有限公司 201800

國內外實踐證明，提高建筑物圍護結構的保溫隔熱性能，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濟、最有效的方法。因此，從建筑本身或建筑節能來說，節能門窗的發展對建筑發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能的設計要點，總結了在夏熱冬冷地區住宅外門窗的節能設計特點，對該類地區的建筑節能設計與門窗節能設計有重要的參考意義。

門窗節能；能耗；傳導；對流

一、前言

節能是指加強用能管理，采取技術上可行、經濟上合理以及環境和社會可以接受的措施，減少從能源生產到消費各個環節中的損失和浪費，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，夏季炎熱而冬季濕冷。長期以來，住宅建筑圍護結構的保溫隔熱性能一直沒有得到很好改善，建筑物室內熱環境質量低下。同時，上海又是一個能源短缺的城市，隨著城市的社會經濟快速發展，上海市民每年的電費支出中，30%左右用于空調。本市夏季電網峰谷差值矛盾逐年增加，空調用電負荷比例持續遞增，冬季用電緊張的矛盾也開始顯現。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、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件。因此，應根據不同地區的建筑氣候條件、功能要求以及其他環境、經濟等因素來選擇適當的外門窗材料、窗型和相應的節能技術，因地制宜地選擇節能措施，發揮節能的效果。

二、住宅樓門窗節能減排措施

1、改善窗戶的保溫性能

雖然夏熱冬冷地區的冬季不如“三北”地區的絕對氣溫低，但卻有冬季濕冷、夏季炎熱潮濕等特點，為改善該地區建筑冬季室內熱環境，從節能角度出發，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：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、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玻璃內外表面溫差8.3℃；如采用6+12A+6Low-E中空玻璃，Ro=0.56，其內外表面間的溫差可達10.4℃，在冬天，玻璃窗內表面溫度的升高，會使室內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，以達到節能目的。窗框材料對窗戶傳熱阻的作用。以上溫度只是根據窗戶玻璃本身的傳熱阻計算得出的結果，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，整窗的傳熱阻應該是兩種材料的加權平均值。

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，一是窗框材料的導熱系數；二是窗框材料中的隔熱腔室的體積和數量。顯然，框料的導熱系數越小，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量取決于型材型腔斷面的設計，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，三腔結構最好，主要適用于“三北”地區，但設計較復雜，成本較高；雙腔結構較為經濟實用，與玻璃匹配最為合理，適用于夏熱冬冷地區。

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（關閉狀態）的滲透性能，是表征窗戶節能的重要性能指標之一。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《建筑外門窗氣密、水密、抗風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《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》JGJ134-2010規定建筑物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低于該標準規定的6級。氣密性指標包含兩項分級指標，單位縫長分級指標和單位面積分級指標。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.由門窗制造工業通過提高窗用型材的規格尺寸、準確度、尺寸穩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，而國內同類窗的空氣滲透量卻為1.6m3/(m.h)左右,故應推廣三級密封方式。⑷.應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有關。但是，框扇材料和玻璃等在干濕溫變作用下所發生的變形，會影響到這種靜力狀態的保持，從而導致密封失效。密封件雖對變形的適應能力較強，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).根據我國目前的經濟發展水平，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最低換氣次數的保證，也可以說是它保證了室內空氣質量，因為換氣次數和控制室內溫度參數一樣，是室內熱環境的重要設計指標，所以國標《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》JGJ134-2010和上海《居住建筑節能設計標準》DG/TJ08-205-2008中的規定了換氣次數為1.0次/h。而上述指標所規定的外窗氣密性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尚不能普遍設置機械換氣設備和熱壓換氣系統的條件下，如窗戶過于密閉，將導致室內空氣混濁，相對濕度提高。

三、結語

總之，夏熱冬冷地區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，因此，不能照搬北方地區的節能經驗。夏熱冬冷地區的門窗節能應側重在夏季防熱上，同時兼顧窗戶的冬季保溫。門窗的設計中不管是普通門窗或是新型的節能門窗，都要滿足以下功能上的要求：第一要滿足室內足夠的采光要求；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效果；最后就是滿足建筑的美觀性。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.001