1 引言
被动式建筑节能技术是以非机械电气设备干预手段实现建筑能耗降低的节能技术,具体指在建筑规划设计中通过对建筑朝向的合理布置、遮阳的设置、建筑围护结构的保温(词条“保温”由行业大百科提供)隔热技术、有利于自然通风的建筑开口设计等实现建筑需要的采暖、空调、通风等能耗的降低。相对“被动式”技术的是主动式技术,即指通过机械设备干预手段为建筑提供采暖空调通风等舒适环境控制的建筑设备工程技术,主动式节能技术则指在主动式技术中以优化的设备系统设计、高效的设备选用实现节能的技术。
建筑维护结构总能耗当中,建筑门窗的能耗占其能耗的49%.建筑门窗为建筑物保温性能最薄弱的地位,为此被动式建筑要有真正节能的门窗(词条“窗”由行业大百科提供)。
真正的节能门窗,是指建筑门窗的使用寿命按规范规定不得少于25年(门窗在使用寿命内只是进行少量的维护、更换易损件和一些密封处理),在使用寿命内的节能指标都达到现行建筑设计标(词条“设计标”由行业大百科提供)准的门窗。
现在节能门窗主要有木门窗、塑钢门窗、玻璃钢门窗,复合门窗(主要有铝合金隔热门窗、铝包木门窗、木包铝(词条“铝”由行业大百科提供)门窗、铝塑复合门窗等)。
衡量建筑门窗是否节能应该主要考虑三个要素,即热量的流失(热量的交换)、热量的对流以及热量的传导和辐射;1.对流是通过门窗的间隙使热冷空气的循环流动,通过气体对流使得热量交换,导致热量流失;2.热传导则是由门窗使用的材料本身分子运动而进行的热量传递,通过材料本身的一个面传递到另一个面,导致热流失;3.辐射主要是以射线形式直接传递,导致能耗损失。从三个要素来看,真正的节能门窗必须是以下五个方面(或叫五个部位)都在寿命期内都达到国际节能标准。
1.1 门窗用玻璃的热幅射进行的热传导
门窗玻璃一般占门窗的70%-80%,对门窗的节能起主导作用,玻璃的节能主要是通过玻璃的热工性能,玻璃层数,玻璃中间的隔离层、隔离层的介质、隔离层间隔框的材质、隔离层间隔框的密封等因素来实现阻隔冷热空气的热传导,而形成结露、结霜和结冰。
1.2 门窗框材料的热幅射进行的热传导和室内外温差而导致变形
门窗框一般占门窗的20%-30%,对门窗的节能起重要作用,门窗框的节能主要决定门窗框材料强度、导热系数、门窗框的腔体构成而形成多道保温隔热层。
1.3 门窗框扇与玻璃之间的各种渗透随之带来的热量交换及渗漏造成的对流放热损失。
门窗框与玻璃之间缝隙的密封和多腔体实现,是防止各种渗透的能力,降低门窗的线传热系数(门窗边缘与框的组合传热效应所产生附加传热量的参数),减少热量交换的途径,而门窗型材特别是中竖梃型材的强度而导致的变形是控制的重点。
1.4 门窗框与窗扇之间形成空气渗透随之带来的热量交换及渗漏造成的对流放热损失。
门窗扇实现了门窗的出入和通风,但门窗扇与门窗框的密封是节能控制的最关键点,既要保证扇的开启灵活,又要保证关闭后密封,框扇之间的密封方式和腔体构成,五金件关闭后的密封和五金件强度是提高窗的保温隔热性能和气密性的手段,而门窗型材特别是中竖梃和扇梃型材的强度而导致的变形必须严加控制。
1.5 门窗框与墙体之间缝隙形成空气渗透随之带来的热量交换及渗漏造成的对流放热损失
门窗框与墙体之间的结构形式、安装方式和牢固程度,门窗材料与墙体材料的线膨胀系数一致性,门窗框与墙体之间的密封材料的保温性能和耐候性(词条“耐候性”由行业大百科提供)能以及粘接能力和抗变形能力,附框保温能力是解决墙体与窗框之间缝隙的关键,也是提高门窗与建筑结合部位节能的关键。
2 当前关于门窗节能标准的规定
国家从2010年开始先后对居住建筑节能标准进行了重新修订,其主要标准是:
2.1 为实现建筑采暖能耗降低65%左右,《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准(JGJ 26-2010》》对居住建筑外围护结构热工设计规定:
2.1.1 建筑群的总体布置,单体建筑的平面(词条“平面”由行业大百科提供)、立面设计和门窗的设置,应考虑冬季利用日照并避开冬季主导风向。
2.1.2 建筑物宜朝向南北或接近朝向南北。建筑物不宜设有三面外墙的房间,一个房间不宜在不同方向的墙面上设置两个或更多的窗。
2.1.3体形系数限值和窗墙面积比限值不大于下表规定
2.1.4根据建筑所处城市的建筑气候分区区属不同,围护结构的传热系数(词条“传热系数”由行业大百科提供)不得大于下表规定