淺談建筑外窗及其遮陽節能效果

【摘 要】 在建筑節能設計中，建筑外窗以及遮陽由于與建筑外界直接聯系而直接關系到建筑的節能效果，本文通過結合實踐節能效果而對建筑的外窗及其遮陽在建筑中的節能效果而展開探討。

【關鍵詞】 建筑節能；外窗節能；遮陽節能；玻璃幕墻

1.引言

外窗設計是住宅建筑圍護結構節能設計中的重要環節，同時由于窗戶本身具有多重特性，使得其節能設計也最復雜的設計環節。從大的方面來說，不同季節對外窗的性能要求就很不一樣，冬季我們要求窗戶保溫隔熱性能好的同時，還希望其有更高的太陽能透過率，最大限度的利用太陽能，減少采暖負荷；而夏季我們則希望阻擋太陽輻射進入室內，因為即使是部分的太陽輻射透過窗戶進入室內，也會造成很大的室內空調負荷，尤其是太陽輻射強度的大的水平面和東西立面。這時，窗戶遮陽的設計就顯得尤為重要了，如夏熱冬暖地區的住宅建筑節能設計標準中都對各個朝向的窗口遮陽系數有嚴格的限值。

2.外窗的節能設計

在進行住宅外窗節能設計、窗的遮陽系數時，主要依據以下幾個指標：窗的傳熱系數、窗口的遮陽系數、外遮陽構件的遮陽系數以及窗墻面積比。從節能效果來看，外窗節能直接關聯到透明部分也就是玻璃的熱工性能如何，其次是窗框型材的類型（影響窗的窗熱系數和遮陽系數）和窗的制作質量（影響窗的氣密性）。

住宅外窗主要由窗框、窗扇、玻璃、密封條、五金附件等部件構成。窗戶按開啟方式可分為固定窗、平開窗、懸窗、推拉窗；按玻璃的構成可分為單玻、雙玻（或中空）、雙層窗、三層窗等；按窗框型材分類則有非金屬窗（如木窗、PVC塑料窗、玻璃鋼窗）、金屬窗（包括鋼窗、鋁合金窗）以及復合窗（鋼塑、鋼木、木塑、鋁塑窗等）。復合窗既具有金屬窗的強度，又具有非金屬窗良好的保溫性能。目前，國內住宅中應用比較廣的外窗是塑鋼窗、鋁合金窗。

（1）透明玻璃窗。透明玻璃窗的可見光透過率高，太陽能的透射率也高，無論使用何種窗框材料其整窗的遮陽系數值都在0.8以上。傳熱系數則隨玻璃的層數增多而減少，也隨窗框型材的絕熱性提高而減少。因此，節能型的透明玻璃窗應該選擇多層玻璃且窗框型材絕熱性好、構造絕熱可靠的窗型。選取該類型窗應當用在由于透明的多層玻璃窗可以透過大量波長較短的太陽直射輻射熱，而對于室內的長波輻射熱有較低的透過率，所以它適用于寒冷地區住宅，有利于在漫長的冬季里獲得太陽能形成室內溫室效應。如果和可動的外遮陽配合，在夏季則能有效地防止太陽輻射的過量侵入導致的室內過熱現象。對于夏熱冬暖地區夏季由于窗戶的溫差傳熱耗冷量已不是主要問題，故與單層玻璃窗相比夏季更容易形成溫室效應，對住宅間歇式空調節能不利。

從應用實踐表明，其節能效果與單層普通玻璃的鋁合金窗比，若改為雙層中空玻璃的鋁合金窗則傳熱系數下降33.3%；若改為單層玻璃的PVC塑料窗則傳熱系數下降21.7%；若改為雙層中空玻璃PVC塑料窗則傳熱系數下降高達55%，可見節能效果是相當顯著。

（2）鍍膜玻璃窗。該類型窗其鍍膜玻璃是在普通平板玻璃上通過離線鍍膜方式或在線鍍膜方式在玻璃表面噴涂一層或幾層特種金屬氧化物膜而成。由于鍍膜后玻璃對于熱輻射光譜的選擇性吸收、透射和反射作用發生了根本性的改變，因而玻璃的熱工性能也隨之發生了變化，如圖1所示。

目前以節能為目的開發的鍍膜玻璃主要有吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃三種。熱反射玻璃在反射紅外光的同時對可見光的透射也有很大衰減，對可見光的高反射率也會導致對環境的光污染；吸熱玻璃以吸收紅外光的方式來降低熱能的透射量，玻璃本身升溫后也存在熱輻射問題；低輻射玻璃基本不影響可見光的透射，對遠紅外有較高的反射率。發達國家的建筑外窗占總量的80%以上都使用了中空玻璃窗，而其中的80%以上是低輻射玻璃的中空玻璃窗，我國近年來也具備了自行生產能力，但目前價格偏高，約為普通中空玻璃窗的1.5倍。

從應用情況來看，該類玻璃窗的節能效果與雙層普通玻璃的鋁合金窗比，若改為雙層中空熱反射玻璃的鋁合金窗則遮陽系數下降375%；若改為雙層低輻射玻璃的鋁合金窗則遮陽系數下降，傳熱系數下降12.5%，可見該類型玻璃窗的節能效果相當顯著。該類型的玻璃窗主要是應用在所有氣候區所有朝向的窗口均適用。

3.外遮陽的節能設計

窗口外遮陽是一種經濟有效的節能方式，國內外的研究表明，窗口遮陽所獲得的節能收益為10%～24%之間，但事實上采用遮陽的建筑投資則不足2%。

窗口遮陽按遮陽構造的形式分為水平式遮陽、垂直式遮陽、綜合式遮陽、擋板式遮陽四類。按使用方式還可以分成活動式和固定式兩類。按國際上的慣例通常認為住宅窗口設置固定的遮陽構造節能效果是可靠的，而活動式遮陽因為不能保證使用者正確使用而一般不予認可，但近年來由于活動式遮陽使用上有適應季節變化的靈活性，采用活動式遮陽方案的住宅增多起來。因此，從結合外遮陽的節能效果及其應用情況來看，筆者建議設計者們應多采用固定遮陽的同時也鼓勵使用活動式遮陽。

4.幕墻的節能設計

雙層通風幕墻的基本特征是雙層幕墻和空氣流動、交換，它對提高玻璃幕墻的保溫、隔熱、隔聲功能起到很大的作用。對于全落地外窗的住宅，則可通過采取部分使用該形式來改善幕墻的熱工性能，從而達到有效節能目的。第一種形式的外幕墻密閉，通常采用中空玻璃，明框幕墻的鋁型材應采用斷熱鋁型材；內幕墻則采用單層玻璃幕墻或單層鋁門窗。為了提高節能效果，通道內設電動百頁或電動卷簾。第二種與內通風幕墻相反，開敞式外通風幕墻的內幕墻是封閉的，通過采用中空玻璃；外幕墻采用單層玻璃，設有進風口和排風口，利用室外新風進入，經過熱通道帶走熱量，從上部排風口排出，減少太陽輻射熱的影響。開敞式外通風幕墻的風口可以開啟和關閉。

采用雙層通風幕墻的最直接效果是節能，從已有的研究表明，它比單層幕墻采暖節能30%～50%，制冷節能40%～60%。顯然在建筑中通過采用雙層幕墻的隔音效果相當顯著。但是雙層幕墻技術較復雜，又多了一道外幕墻，因此造價較高。同時由于建筑面積由外墻皮開始計算，建筑面積要損失2.5%3.5%，對于開發商來說，應注考慮到這一經濟指標。

5.結語

文章通過結合建筑節能設計實踐經驗，針對建筑設計中的外窗及其遮陽，，深入分析并總結當地建筑節能設計中外窗與遮陽在節能效果上的應用優勢，為同行提供參考。

參考文獻

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