夏热冬冷地区住宅楼门窗节能减排的措施探讨

陈月萍 上海江南建筑设计院有限公司 201800

夏热冬冷地区住宅楼门窗节能减排的措施探讨

陈月萍 上海江南建筑设计院有限公司 201800

国内外实践证明，提高建筑物围护结构的保温隔热性能，特别是提高门窗的保温隔热性能是防止建筑物热量散失最经济、最有效的方法。因此，从建筑本身或建筑节能来说，节能门窗的发展对建筑发展以及能源的有效利用有着举足轻重的作用。本文通过研究门窗热工特性及门窗节能的设计要点，总结了在夏热冬冷地区住宅外门窗的节能设计特点，对该类地区的建筑节能设计与门窗节能设计有重要的参考意义。

门窗节能；能耗；传导；对流

一、前言

节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以接受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。我国人口众多，能源相对缺乏，自然资源总量排在世界第七位，能源资源总量约4万亿吨标准煤，居世界第三位，我国人均能源占有量约为世界平均水平的40%。上海地处我国夏热冬冷地区，夏季炎热而冬季湿冷。长期以来，住宅建筑围护结构的保温隔热性能一直没有得到很好改善，建筑物室内热环境质量低下。同时，上海又是一个能源短缺的城市，随着城市的社会经济快速发展，上海市民每年的电费支出中，30%左右用于空调。本市夏季电网峰谷差值矛盾逐年增加，空调用电负荷比例持续递增，冬季用电紧张的矛盾也开始显现。2005年在采取了多种迎峰度夏措施后，夏季最高用电负荷仍突破1600万千瓦。因此，门窗是影响建筑能耗的主要因素之一。在建筑中门窗既要具有采光、通风、装饰等功能，又要具有较好的保温隔热性能，这样才是理想的建筑构件。因此，应根据不同地区的建筑气候条件、功能要求以及其他环境、经济等因素来选择适当的外门窗材料、窗型和相应的节能技术，因地制宜地选择节能措施，发挥节能的效果。

二、住宅楼门窗节能减排措施

1、改善窗户的保温性能

虽然夏热冬冷地区的冬季不如“三北”地区的绝对气温低，但却有冬季湿冷、夏季炎热潮湿等特点，为改善该地区建筑冬季室内热环境，从节能角度出发，改善建筑外窗的保温性能不失为一种有效方法。因为窗的温差传热能耗占有25%之多，是建筑节能的主要因素。改善建筑外窗的保温性能主要是指提高窗户的热阻，可通过以下两种方式实现：⑴利用空气间隔层增加窗户传热阻。由于单层玻璃窗的热阻很小，传热阻Ro只有0.16（m2.k/w）。内、外表面的温差只有0.6℃,因此,单玻璃的保温性能很差。采用中空玻璃，利用空气间层热阻大的特点，能显著提高窗的保温性能。如采用6+12A+6透明中空玻璃，Ro=0.357玻璃内外表面温差8.3℃；如采用6+12A+6Low-E中空玻璃，Ro=0.56，其内外表面间的温差可达10.4℃，在冬天，玻璃窗内表面温度的升高，会使室内人体的辐射放热量减少，从而提高人体的舒适感，同时也可以减少供暖房间的热损失，以达到节能目的。窗框材料对窗户传热阻的作用。以上温度只是根据窗户玻璃本身的传热阻计算得出的结果，不代表整个窗户的传热阻，整窗的传热阻由玻璃和窗扇、窗框两部分组成，整窗的传热阻应该是两种材料的加权平均值。

加强窗户框料的阻热性能。所谓加强窗户框料的阻热性能，即是增加其传热阻，这有利于减少窗户的传热量，降低空调或采暖能耗。影响窗户框料传热阻的因素有两个，一是窗框材料的导热系数；二是窗框材料中的隔热腔室的体积和数量。显然，框料的导热系数越小，其传热阻越大，这在前面已分析过。窗框材料中的隔热腔室的体积和数量取决于型材型腔断面的设计，目前型腔断面种类最多的是PVC塑料型材，其型腔可分为单腔、双腔和三腔，比较阻热性能，三腔结构最好，主要适用于“三北”地区，但设计较复杂，成本较高；双腔结构较为经济实用，与玻璃匹配最为合理，适用于夏热冬冷地区。

2、提高窗户的气密性

建筑窗户的气密性是指空气通过窗户（关闭状态）的渗透性能，是表征窗户节能的重要性能指标之一。由于窗户在窗框和墙之间、窗框与窗扇之间、窗扇与窗扇之间以及扇框与镶嵌材料之间都存在缝隙，如不加以密封，空气就会自由通过这些缝隙，产生能量损失。因此必须控制门窗缝隙的空气渗透量。按照国标《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2008划分的门窗气密性等级，我国《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010规定建筑物1～6层的外窗及敞开式阳台门的气密性等级不应低于GB/T7106-2008中的4级；7层及7层以上的外窗及敞开式阳台门的气密性等级不应低于该标准规定的6级。气密性指标包含两项分级指标，单位缝长分级指标和单位面积分级指标。前者的物理意义是窗户中的每1米缝隙每小时所渗透空气量q1，单位是q1（m3/m.h）；后者是每1m2窗户每小时所渗透的空气量q2，单位是q2（m3/m2.h）。4级气密性的具体限值2.5≥q1>2.0；7.5≥q2>6.0。6级气密性的具体限值1.5≥q1>1.0；4.5≥q2>3.0.

提高我国窗户的气密性，这是降低门窗能耗的重要方法。加强门窗的气密性可采取以下措施：⑴.由门窗制造工业通过提高窗用型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确度以增加开启缝隙部位的搭接量，减少开启缝的宽度达到减少空气渗透的目的。⑵.采用气封条，提高外窗气密水平。⑶.改进密封方法。对于框与扇和扇与玻璃之间的间隙处理，目前国内均采用双级密封的方法，而国外在框扇之间已普遍采用三级密封的做法。通过这一措施，使窗的空气渗透量降到1m3/(m.h)以下，而国内同类窗的空气渗透量却为1.6m3/(m.h)左右,故应推广三级密封方式。⑷.应注意各种密封材料和密封方法的互相配合。近年来的许多研究表明，在封闭效果上，密封料要优于密封件。这与密封料和玻璃、窗框等材料之间处于黏合状态有关。但是，框扇材料和玻璃等在干湿温变作用下所发生的变形，会影响到这种静力状态的保持，从而导致密封失效。密封件虽对变形的适应能力较强，且使用方便，但其密封作用却不完全可靠。因此，只简单地以密封料嵌注于窗缝，或仅仅使用密封条的方法都是不妥的。(5).根据我国目前的经济发展水平，门窗的气密性等级并不是越高越好，值得注意的是门窗缝隙虽然造成建筑物的能源损耗，但是门窗缝隙也是室内最低换气次数的保证，也可以说是它保证了室内空气质量，因为换气次数和控制室内温度参数一样，是室内热环境的重要设计指标，所以国标《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010和上海《居住建筑节能设计标准》DG/TJ08-205-2008中的规定了换气次数为1.0次/h。而上述指标所规定的外窗气密性4级和6级正是考虑了这个因素而制定的。在我国目前建筑物内尚不能普遍设置机械换气设备和热压换气系统的条件下，如窗户过于密闭，将导致室内空气混浊，相对湿度提高。

三、结语

总之，夏热冬冷地区的建筑气候具有夏季时间长、太阳辐射强度大、冬季湿冷的气候特点，不同于北方地区，因此，不能照搬北方地区的节能经验。夏热冬冷地区的门窗节能应侧重在夏季防热上，同时兼顾窗户的冬季保温。门窗的设计中不管是普通门窗或是新型的节能门窗，都要满足以下功能上的要求：第一要满足室内足够的采光要求；第二要满足隔热保温性能，也就是冬天要保温，减少热量的流失，夏天要隔热，防止室内温度过高；第三就是要满足住户的视野开阔，同时达到良好的通风效果；最后就是满足建筑的美观性。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.001