中空玻璃三重節(jié)能助力被動房門窗的發(fā)展

      一、被動房的起源

      被動式房屋的概念最早源于1988年5月的一次討論，由瑞典隆德大學(xué)的 Bo Adamson教授和德國達(dá)姆施塔特房屋與環(huán)境研究所（Institut für Wohnen und Umwelt）的Wolfgang Feist博士提出。之后，經(jīng)過深入的研究和德國黑森州政府的資助，被動式房屋的概念逐步確立起來?；诘聡鴼夂驐l件的被動房能效指標(biāo)包括：單位面積年采暖(制冷)需求≤15kWh/(m2a)；一次能源總需求(含采暖、制冷、通風(fēng)、照明、熱水、輔助能源及家用電器)≤120kWh/ (m2a)；外門窗的傳熱系數(shù)Uw≤0.8W/(m2·K)；建筑物氣密性滿足n50<0.6/h， 即在室內(nèi)外壓差為50帕的條件下，每小時的換氣次數(shù)不得超過0.6次。

 

       二、被動房對門窗物理性能的要求

      我國地域遼闊，氣候復(fù)雜多樣，需根據(jù)不同區(qū)域氣候特點(diǎn)及建筑類型對采暖、制冷需求及一次能源總能耗需求指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，被動房冬季采暖能耗應(yīng)是普通節(jié)能建筑的1/10-1/4， 基本可以消除對傳統(tǒng)化石燃料的依賴；在夏熱冬冷地區(qū)，被動房不設(shè)置集中采暖冬季室內(nèi)溫度可達(dá)到20℃以上，夏季空調(diào)負(fù)荷僅相當(dāng)于普通建筑的1/3， 最大限度地降低空調(diào)使用時間。

被動房屋對外窗的要求是要具有良好的采光、隔熱和保溫性能。整窗Uw值可通過下式計(jì)算得到：

其中：Uw —整窗的傳熱系數(shù)，W/(m2·K)；

Ag —中空玻璃的面積，m2；

Ug —中空玻璃中心的傳熱系數(shù)，W/(m2·K)；

Uf —型材的傳熱系數(shù)，W/(m2·K)；

Af —型材的面積，m2；

Lg —中空玻璃邊緣的周長，m；

Ψg —中空玻璃邊緣的線性傳熱系數(shù)，W/(m·K)。

從上式可以看出，窗框型材的傳熱系數(shù)U值、中空玻璃中心的傳熱系數(shù)U值以及玻璃邊緣的線性傳熱系數(shù)Ψ值是降低整窗U值的三個主要因素，玻璃的合理選用是門窗能否滿足節(jié)能指標(biāo)要求的重要途徑。

 

    三、三重節(jié)能的中空玻璃系統(tǒng)

熱量的散失通過輻射、對流和傳導(dǎo)三種方式，中空玻璃三重節(jié)能旨在系統(tǒng)化節(jié)能：使用 Low-E玻璃可減少輻射傳熱，充惰性氣體可降低對流換熱， 采用柔性暖邊隔熱條能夠弱化熱傳導(dǎo)。

 

    1、中空玻璃三重節(jié)能技術(shù)措施

（1）合理選用Low-E玻璃。根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)，選用不同品種的Low-E玻璃。

（2）優(yōu)化中空玻璃空氣間隔層，充惰性氣體。

（3）采用柔性暖邊密封技術(shù)。高質(zhì)量的柔性暖邊具有極低的中空玻璃邊緣線性除熱系數(shù)的Ψ值。柔性密封技術(shù)可以適應(yīng)玻璃的呼吸，最大限度地提高惰性氣體的保持率。高質(zhì)量的柔性暖邊還降低了中空玻璃邊緣線性傳熱系數(shù)的Ψ值，使得門窗表面溫度差異更小，降低冷輻射。

（4）采用不同厚度的玻璃，有利于提高外窗的隔聲性能。

 

    2、三重節(jié)能中空玻璃系統(tǒng)整窗的計(jì)算

按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)，選擇配置三重節(jié)能的中空玻璃系統(tǒng)計(jì)算符合被動房要求的整窗配置（見表1）。

      根據(jù)式2-1，按照型材占整窗面積25％，高質(zhì)量柔性暖邊ψ=0.02，玻璃周長4.5m，整窗的Uw=0.8，計(jì)算窗框型材的傳熱系數(shù)：

       0.8 = 0.25×Uf+0.75 ×0.58+ 0.02 ×4.5/（0.75+0.25）

      Uf=1.1 W/(m2·K))。

      根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，只要型材的傳熱系數(shù)能達(dá)到Uf≤1.1W/(m2.K)，即可以達(dá)到被動房整窗傳熱系數(shù)U≤0.8W/(m2·K)的要求。因此，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及預(yù)算選擇不同型材（塑料窗/玻璃鋼窗/實(shí)木窗/鋁包木窗）的門窗。

 

      3、不同標(biāo)準(zhǔn)的外窗傳熱系數(shù)計(jì)算

       計(jì)算外窗的傳熱系數(shù)，歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國門窗評價委員會標(biāo)準(zhǔn)和我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算參數(shù)規(guī)定不同，因而計(jì)算結(jié)果也有所差異。見表2、表3。