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夏热冬暖地区建筑外窗的选择与节能问题的探讨

来源:  作者:石民祥  日期:2005-2-18
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    迄今为止,我国尚无建筑外窗夏季隔热性能标准和丰采暖地区民用建筑节能设计标准。本文根据华南夏热冬暖地区建筑气候特点和热工设计要求,提出了空调建筑外窗夏季隔热节能综合性能指标体系与措施的建议,以及该地区建筑外窗的选择意见。对于我国中部夏热冬冷地区(以夏季防热为主,兼顾冬季保温)建

    《旅馆空调节能蒜准》规定“外窗玻璃的遮阳系数。非严寒地区应小于0.60,或采取外遮阳措施”,并规定了法定采暖地区的保温性能棗冬季传热系数,尚未有对其它地区夏季传热系数的具体规定。

    因此可见,目前我国有关的标准规范尚无空调建筑外窗隔热设计标准棗窗的夏季传热系数的规定。

    文献(6)作星通过对国内已有工程的调查研究并总结国外建筑的情况,认为在现阶段,高层民用建筑夏季“外墙的传热系数不宜大于0.9;屋面不宜大于0.65;外窗必须采用密封性能良好的双层中空玻璃,其平均传热系数不宜大于3.5”。

    按外窗夏委传热系数3.5(W/m2.K)的要求,单层玻璃的铝合金窗和塑料窗都达不到;采用中空玻璃的单框铝合金窗,以其可达到的科季传热系数3.5~3.9(W/m2.K)参考,应可以符合该要求;而隔热型铝合金中空玻璃窗和单框中空玻璃塑料窗的冬季传热系数均在3.0(W/m2.K)以下,已达到24砖墙2.4~3.2(W/m2.K)的隔热水平。

    九、建筑外窗节能指标
    笔者认为,夏热冬暖地区空调建筑外窗节能指标应是综合性的指标;窗的夏季传热系数,窗玻璃的遮阳系数(或窗内、窗外遮阳系数),空气渗透性能(包括负压下指标),采光性能。从广义的节能意义考虑,窗的抗风压和水密性能也就应是节能指标,如果窗户和室内设施因台风和暴雨遭到破坏和损坏,则需维修和重新更换窗及室内设施所消耗的能源和资源亦是造成不必要的能源浪费。

    十、建筑外窗的选择
    建筑外窗是实现建筑外围护结构综合功能的重要构件,应按不同地区建筑气候,以窗的综合性能指标为准,考虑整窗的、长期的、技术与经济的综合效果。

    根据夏热冬暖地区的建筑气候特点,建筑外窗首先要满足抗风压强度和雨水密封性能,确保基本的安全性,还必须考虑防雷防火安全性,其次是采光、隔热、节能和隔声性,抗日晒、耐腐蚀及色彩装饰效果的耐久性,清洗和维修更换的方便性与安全性(特别是高层建筑),产品的经济性,总之,从窗的立面分格、开启方式、玻璃与框格的质感色彩,到窗的物理性能,要符合适用、安全、美观、耐久、经济的综合要求。

    鉴于夏热科暖地区高风压、多暴雨、太阳辐射强烈的特点,抗风压强度和雨水密封性能较低、有日晒老化现象的PVC塑料窗,不适宜本地区建筑外窗使用,特别是高层建筑;因为含氯的PVC塑料火灾作用下会放出有毒气体,不适用于公寓式住宅和公共建筑。而且,不导电的PVC塑料窗不能解决高层建筑防侧雷击的问题。这些就是为什么塑料窗在广东以至整个华南地区推不开的根本原因,而其产品价格比铝窗贵的原因则在其次。

    适合夏热冬暖地区气候特点的建筑外窗是铝合金窗。铝窗与塑料窗相比不足之处,是窗框隔热性差和耐化学腐蚀性差及与其它金属间的电化学腐蚀问题;采用隔热铝型材和进行电泳涂漆粉末喷涂及喷氟碳和丙烯酸漆等表面处理,就有效地克服了以上两个缺点,而其它方面的所有性能,铝合金窗都优于塑料窗。

    本地区冬天都要开窗通风换气,夏季窗户的改善室内热环境而又节能的主要问题在于隔强烈的太阳辐射热,这主要靠玻璃和室外、室内的有效遮阳来解决;窗的温差和缝隙传热是次要的。塑料窗框的温差传热阻大、冬季保温性能好的特点对本地区意义不大。

    十一、结束语
    1.空调建筑外窗夏季隔热与采暖建筑保温不同,前者主要是太阳辐射热,温差热和空气渗透传热是次要的;后者主要是温差传热和空气渗透传热(各占一半)。不能将窗的冬季保温性能指标棗冬季传热系数等同于夏季传热系数,作为窗的夏季隔热性能指标。

    2.改善夏季室内热环境必须从建筑物总体防热即室外环境减热、围护结构隔热与散热、自然通风带走热、窗外遮阳挡住热等综合措施考虑、充分利用自然手段节能降耗。

    3.夏热冬暖地区必须充分满足夏季防热要求,可不考虑冬季保温,但也应考虑适当的冬季太阳的热和采光,保持一定的冬季室内热、光环境、考虑全面节能效果。

    4.夏热冬暖地区夏季防热,特别地白天使用空调的公共建筑,要求建筑围护结构白天隔热好,晚上散热快,解决隔与散热的矛盾主要靠其开口部位的外窗来实现。应采用较大的窗墙面积比和可开扇比例,窗的气密性适当而不必过高。

    5.空调建筑中,窗口遮阳必不可少。外窗的隔热效果主要取决于窗外遮阳、窗玻璃遮阳、窗内遮阳的“实际遮阳系数”。窗户的热阻值和气密性对隔热有一定意义,但对太阳辐射热的阻隔能力,对窗户隔热具有决定性意义。

    6.应建立综合性的夏季隔热窗的节能指标体系;窗的夏季传热系数、窗玻璃的遮阳系数、空气渗透性能(包括负压下指标)、采光性能。建议国家和地方有关部门、科研单位尽快开展夏热冬暖地区建筑围护结构和外窗的隔热节能试验研空,为本地区建筑围护结构和外窗的隔热节能设计标准的制定提供依据,填补该项空白。

    7.夏热冬暖地区建筑外窗应采用抗风压和雨水渗漏性能高、不怕日晒、不老化、采光面积大、密封隔声好、防雷防火性能高、装饰效果好的铝合金窗。在对强烈的太阳辐射普遍采用有效的室内遮阳隔热措施情况下,采用三个档次的铝合金窗可满足本地区建筑外窗需要:

    (1)一般的普通单玻铝合金窗,气密性Ⅰ~Ⅱ级,隔声量25~30dB,传热系数6.0~6.4,可用于周围绿化通风环境好的一般低层和多层民用住宅建筑

    (2)中档的单框中空玻璃铝合金窗,气密性Ⅰ~Ⅱ级,隔声量30~35dB,传热系数3.5~4.0,可用于要求较高的中高层及高层住宅和一般公共建筑。

    (3)高档的隔热型材(表面喷涂)普通中空或热反射中空及低辐射中空玻璃铝合金窗,气密性Ⅰ级,隔声量35~40dB,传热系数3.0以下,用于高档高层民用住宅和公共建筑。采用硅酮结构胶粘接的热反射镀膜玻璃(单玻或中空)隐框铝合金窗亦适于中高档民用建筑。
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