被动房与太阳光利用

郭浩东

摘要：被动房与太阳光密不可分，较高的可见光透过率，有助于被动房室内照明能耗的降低。合理的太阳能总透射比和光热比的设计，再结合各种遮阳装置，有助于被动房在夏季和炎热地区实现“透光不透热”，在严寒和寒冷地區冬季实现“透热又透光”，最大限度地降低空调等主动设施的能耗。本文从“建筑光学”的角度，来阐述被动房与太阳光的密切关系。

关键词：被动房；太阳光利用

1导言

2017年住建部开展被动式建筑科技计划项目，即被动式超低能耗绿色建筑示范项目。被动式建筑应在满足国家现行相关标准要求基础上，参照《被动式超低能耗绿色建筑技术导则》，重点通过适应气候特征的高效保温隔热性能的围护结构、自然通风、天然采光、合理利用太阳能等被动式技术的应用，较大限度降低建筑能量需求。被动房要求其所用的围护结构等材料均采用能适应气候特征的高效保温隔热材料，即节能材料。作为被动房建筑上使用的窗户来说，要兼具隔热和采光双重性能。

在2018年第五届全国被动式超低能耗建筑大会上，获得中国被动式超低能耗建筑示范项目、最佳案例并在大会上授予设计评价标识。本文作者结合项目实际经验，对不同地区被动房建设过程中，如何充分利用太阳光，如何选择不同光热参数类型的玻璃，给出了合理建议。

2定义

“被动房”是建筑节能理念和各种技术产品的集大成者，通过充分利用太阳能、地热能等可再生能源使采暖消耗的一次能源不超过15千瓦/平米的房屋，也不需要主动加热，它基本上是依靠被动收集来的热量来使房屋本身保持一个舒适的温度，不需要主动热源的供给。

3优点概述

被动式节能屋的概念适用于世界各地，无论寒冷地区还是温暖地区都可建设被动式房屋，其基本的方式是一致的。依据当地的气候条件，房屋的建筑结构材料的用量会有些差异。在寒冷地区关心的是墙体厚度，保温层厚度。而在炎热地区更关心的是制冷方法，例如遮阳、窗户通风以保证在夏天也能保持舒适的室内环境。任何被动式房屋的个性特点都要依据当地的气候条件进行优化。

4太阳光和被动房的关系

被动房的各项技术指标中，和太阳光相关的有两个，即“自然采光”和“太阳能辐射”，这两个关键词是指透明部分来说的。透明部分的功能是让人透过它能够从室内看到室外，阳光透过它可以照进室内，保持严寒的冬日里室内的温暖。

具体到被动房透明部分的技术指标中，有三个关键指标分别为可见光透射比τv、太阳能总透射比g以及光热比LSG（也称玻璃选择性系数S）。

4.1可见光透射比τv

一般来说τv当然越大越好，一是人的视觉感观比较好，二是能够节约室内的照明能耗。现实中，为了提高玻璃热阻、降低热导和减少红外热量的进入，不得不使用各种镀膜玻璃，多了一个膜层之后，玻璃可见光透射比τv会有所下降。

例如，单片白玻的可见光透射比约为90%，镀低辐射膜之后，τv可能为80%或者70%或者更低。被动房玻璃通常采用三玻两腔的结构，三玻中的两片一般为低辐射镀膜玻璃（Low-E玻璃），此时，整体的τv可能会下降到60%或者50%甚至更低（也有极少的产品可达到70%）。

一般来说，低辐射镀膜玻璃分为高透型和低透遮阳型，高透型的τv比较高，低透遮阳型的τv相对较低。三银Low-E能够同时满足遮阳遮热和可见光高透的需求。

对于建筑设计师和用户来说，通常会选择τv尽量高的玻璃。但玻璃有其固有的特性，有些项目要求超高的可见光透射比τv、超低的太阳能总透射比g、超低的传热系数K值是不合理的。因此，用户应该根据行业的技术水平、结合实际量产的成熟产品，提出合理的要求。表1和表2给出了典型被动房玻璃结构的可见光透射比τv。

4.2太阳能总透射比g和红外热能总透射比gIR

不同的地区的被动房，应根据气候特点，选择合理的太阳能总透射比g和红外热能总透射比gIR。通过研究《民用建筑热工设计规范》GB 50176和《公共建筑节能设计标准》GB 50189等国家标准，结合玻璃主要热工参数，给出如下基本原则供参考。

（1）严寒地区（例如哈尔滨）：主要考虑冬季保温，宜选择高g值和gIR值的玻璃。

（2）寒冷地区（例如北京）：主要考虑冬季保温，部分地区和建筑部位兼顾夏季隔热，宜选择适中g值和gIR值的玻璃。

（3）夏热冬冷地区（例如上海）：主要考虑夏季隔热，兼顾冬季保温，宜选择低g值和gIR值的玻璃。

（4）夏热冬暖地区（例如广州）：北区可参考夏热冬冷地区，南区主要考虑夏季隔热，宜选择低g值和gIR值的玻璃。

（5）温和地区（例如云南）：温和地带分为北区、中区和南区，可根据具体情况参考夏热冬冷和夏热冬暖地区。

根据如上原则，结合玻璃行业产品现状，表3给出了典型被动房用玻璃的g值、gIR值及使用建议。

4.3光热比LSG（选择性系数S）

光热比LSG为可见光透射比τv和太阳能总透射比g的比值，在线和离线单银Low-E光热比约在1.1～1.4，双银离线Low-E系列的光热比约1.4～2.0，三银Low-E系列的光热比基本在2.0以上。光热比越高，代表了在相同的热量进入室内时，可见光透过越高；或者说，在可见光透过相同的情况下，进入到室内的热量越少。即对光热比提出较高的要求，能够有效避免“不透热也不透光”或者“透热不透光”的现象发生。

5结语

综上所述，被动房用窗用玻璃节能参数及窗用玻璃的选型是一项很重要、也很有意义的工作，合适的中空玻璃能达到节能和采光双重要求，同时满足经济和舒适诉求。

参考文献：

[1]彭梦月.中欧被动式低能耗建筑发展现状及比较[R].住房和城乡建设部科技与产业化发展中心.

[2]住房城乡建设部.被动式超低能耗绿色建筑技术导则[Z].2015-10.

（作者单位：石家庄远乾房地产开发有限公司）