中空玻璃三重节能助力被动房门窗的发展

      一、被动房的起源

      被动式房屋的概念最早源于1988年5月的一次讨论，由瑞典隆德大学的 Bo Adamson教授和德国达姆施塔特房屋与环境研究所（Institut für Wohnen und Umwelt）的Wolfgang Feist博士提出。之后，经过深入的研究和德国黑森州政府的资助，被动式房屋的概念逐步确立起来。基于德国气候条件的被动房能效指标包括：单位面积年采暖(制冷)需求≤15kWh/(m2a)；一次能源总需求(含采暖、制冷、通风、照明、热水、辅助能源及家用电器)≤120kWh/ (m2a)；外门窗的传热系数Uw≤0.8W/(m2·K)；建筑物气密性满足n50<0.6/h， 即在室内外压差为50帕的条件下，每小时的换气次数不得超过0.6次。

 

       二、被动房对门窗物理性能的要求

      我国地域辽阔，气候复杂多样，需根据不同区域气候特点及建筑类型对采暖、制冷需求及一次能源总能耗需求指标进行相应的调整。严寒和寒冷地区，被动房冬季采暖能耗应是普通节能建筑的1/10-1/4， 基本可以消除对传统化石燃料的依赖；在夏热冬冷地区，被动房不设置集中采暖冬季室内温度可达到20℃以上，夏季空调负荷仅相当于普通建筑的1/3， 最大限度地降低空调使用时间。

被动房屋对外窗的要求是要具有良好的采光、隔热和保温性能。整窗Uw值可通过下式计算得到：

其中：Uw —整窗的传热系数，W/(m2·K)；

Ag —中空玻璃的面积，m2；

Ug —中空玻璃中心的传热系数，W/(m2·K)；

Uf —型材的传热系数，W/(m2·K)；

Af —型材的面积，m2；

Lg —中空玻璃边缘的周长，m；

Ψg —中空玻璃边缘的线性传热系数，W/(m·K)。

从上式可以看出，窗框型材的传热系数U值、中空玻璃中心的传热系数U值以及玻璃边缘的线性传热系数Ψ值是降低整窗U值的三个主要因素，玻璃的合理选用是门窗能否满足节能指标要求的重要途径。

 

    三、三重节能的中空玻璃系统

热量的散失通过辐射、对流和传导三种方式，中空玻璃三重节能旨在系统化节能：使用 Low-E玻璃可减少辐射传热，充惰性气体可降低对流换热， 采用柔性暖边隔热条能够弱化热传导。

 

    1、中空玻璃三重节能技术措施

（1）合理选用Low-E玻璃。根据不同地区的气候特点，选用不同品种的Low-E玻璃。

（2）优化中空玻璃空气间隔层，充惰性气体。

（3）采用柔性暖边密封技术。高质量的柔性暖边具有极低的中空玻璃边缘线性除热系数的Ψ值。柔性密封技术可以适应玻璃的呼吸，最大限度地提高惰性气体的保持率。高质量的柔性暖边还降低了中空玻璃边缘线性传热系数的Ψ值，使得门窗表面温度差异更小，降低冷辐射。

（4）采用不同厚度的玻璃，有利于提高外窗的隔声性能。

 

    2、三重节能中空玻璃系统整窗的计算

按照欧洲标准，选择配置三重节能的中空玻璃系统计算符合被动房要求的整窗配置（见表1）。

      根据式2-1，按照型材占整窗面积25％，高质量柔性暖边ψ=0.02，玻璃周长4.5m，整窗的Uw=0.8，计算窗框型材的传热系数：

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

      Uf=1.1 W/(m2·K))。

      根据计算结果可知，只要型材的传热系数能达到Uf≤1.1W/(m2.K)，即可以达到被动房整窗传热系数U≤0.8W/(m2·K)的要求。因此，可以根据设计要求以及预算选择不同型材（塑料窗/玻璃钢窗/实木窗/铝包木窗）的门窗。

 

      3、不同标准的外窗传热系数计算

       计算外窗的传热系数，欧洲标准、美国门窗评价委员会标准和我国行业标准的计算参数规定不同，因而计算结果也有所差异。见表2、表3。