浅论被动式低能耗建筑与高保温门窗.docVIP

浅论被动式低能耗建筑与高保温门窗 摘要：本文试图从被动房的理念出发，探讨目前国内与之配套的门窗产品现状，进而推荐三种欧洲在高层被动房项目上应用较多的，成熟的门窗幕墙产品，最后给出我们认为有最高最高性能价格比的高保温门窗，幕墙配套方案。希望被动房项目能在中国发展壮大，并为解决中国日益严重的雾霾问题发挥作用。 关键词：建筑节能，被动式建筑，高保温窗，高保温幕墙 如何解决中国日益严重的大气环境污染问题？如何使中国经济能保持可持续发展？这些目前已成为中国政府、学者、企业必须立刻面对并着手解决的最迫切的问题。大气污染源于人类的能源消耗，其中建筑能耗占很大一部分。根据世界可持续发展工商理事会的报告，建筑能耗占全社会总能耗的40%，而在建筑能耗中占50%的又是建筑外窗能耗。从这一组数据中不难看出，要根本解决中国的大气环境问题，必须首先从提高建筑节能的环节入手。而减少建筑能耗的重中之重又必须优先考虑提高建筑外窗的保温节能效果。基于以上原因，起源于20世纪90年代德国的被动式低能耗建筑开始逐渐走入中国人的视野。 1 被动式建筑的原理 被动式建筑（德语Passive House）是德国建筑物理学家Feist博士在1980年创建的理念。从1991年至今在全球已建设了约50000个被动式建筑标准的居住使用单元。其中德国的被动建筑数量约占全球总量的一半。这些被动建筑的能耗仅为德国法定能耗的30%～50%。 被动式建筑的基本原理主要体现在以下三个方面： 1.1外围护结构保温层的厚度与房屋通过外围护结构的能耗损失成反比 当房屋的外墙与层顶的保温，隔热性能足够时，即当外围护结构的保温层达到一定厚度时，房屋通过外围护结构的能耗损失达到最低。通常在冬季可以凭房屋自然得热维持室内温度达到20℃以上，在夏季足以抵抗太阳的辐射传到室内，（u≤0.15w/（m2·k）。 （1）当房屋的外窗要求采光、隔热和保温性能足够多时，即室内可通过外窗引入的自然光满足照明要求，从而将用电照明的能耗降到最低。此外，将造成室内冷负荷的红外线隔绝在室外，进而最大限度的降低冷负荷（g≥0.5）。另要求外窗在满足采光的同时，窗的传热系数要足够的低，以保证有效的降低通过窗的传热量（U≤0.8 w/（m2·k）。 采用通风效率≥75%的新风设施，以保证满足人体新风要求的同时，使每次换气时能量损失降到最低。纵观以上情况，被动式建筑可以保证在建筑成本仅增加3%～15%的前提下，使建筑物的能耗降低50%以上。因此，不失为一种节能减排的有效方法。 2国内与被动式建筑配套的高保温门窗现状 按照门窗传热系数的模拟计算公式（1）： Kw ==（Af*Uf+Ag*Ug+Lg*Ψg）/（Af+Ag） Kw-整窗的传热系数 W/m2·k；Kg-玻璃的传热系数 W/m2·K；Ag-玻璃的面积m2；Kf-窗框加部份的传热系数 W/m2·k；；Af-型材的面积m2 ；Lg-玻璃可视面的周长m；Ψg-玻璃周边的线性传热系数W/m2·k 门窗的传热系数是由门窗框架部份和玻璃部份两部分组成。如果把玻璃看作独立的，用相同结构和配置的材料，则门窗的传热系数主要由门窗框架决定，而门窗框架传热系数又与门窗框架材料密切相关。 根据被动式建筑对门窗保温性能的要求，与之配套的高保温窗整窗U值必须小于0.8 w/（m2·k）。如果把配套玻璃的U值限定为0.6 w/（m2·k），则框架材料的U值最大不得超过0.79 w/（m2·k）。针对这一传热系数，传统意义上的断热铝型材已不能满足保温要求。而实木和PVC两种材料也必须经过特殊处理才能胜任。 由于木窗产品价格昂贵，因此，能够接受的客户群较小。当被动建筑开始在中国推广后很多木窗厂看到了商机，并纷纷开始推出配套产品。在这众多的产品当中，应该说只有个别的产品能够满足被动房的要求。 此外，对大多数传统塑钢窗产品而言，由于使用钢衬来加强PVC型材的强度，因而削弱了型材的保温性能，至使这类型材也无法满足被动建筑对门窗的保温要求。加之中国市场多年形成的恶意竞争，不公正招标，自降标准等问题的影响，也从多方面限制了欧洲成熟的配套材料在中国的推广，进而给新兴的被动建筑项目建设带来了很大的隐患。可以说目前中国尚未真正使用从功能上有保证，且价格上具备应用、推广价值的能与被动房配套的成熟高保温外窗。 3 与被动房配套的三款高温门窗、幕墙产品 3.1 德国Rehua公司Geneo phz系统 该系统型材采用PVC与超强纤维复合材料共挤技术，由超强纤维复合材料替代传统塑钢窗中的钢衬，以达到增加型材强度的作用。同时也提高了型材的保温性能。通常，超强纤维复合材料由于具有重量轻，强度高的特性，常被用作F-1赛车和飞机的外壳。加之它也是一种非导热材料，因此，，当用在型材内衬时，不仅提高了强度，而