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夏熱冬冷地區(qū)建筑外窗節(jié)能探討

來源:深圳市堅朗建材有限公司供稿　作者:陳平杜萬明黃興藝　日期:2006-8-25 　頁面功能【字體：大中小】【打印】【投稿】【評論】【啄木鳥】

　　我國夏熱冬冷地區(qū)的范圍大致為隴海線以南，南嶺以北，四川盆地東，長江中下游地區(qū)，在該地區(qū)居住的城鄉(xiāng)人口約5.5億。生產(chǎn)總值約占全國生產(chǎn)總值的48％，是我國人口最密集、經(jīng)濟(jì)文化較為發(fā)達(dá)的地區(qū)。該地區(qū)氣候的顯著特點(diǎn)是夏天熱，冬天冷，長年濕度很高，夏季最熱，月平均溫度為25～30℃，而且以28～30℃居多，多數(shù)地方高于35℃的酷熱天氣，有半個月至一個月之多，空調(diào)制冷期達(dá)兩個多月之久。最熱月下午2時的平均氣溫在32～33℃，全天無涼爽時刻。白天熱浪滾滾，熱風(fēng)橫行，夜間多為無風(fēng)天氣。白天積累的熱量不能消散，氣溫仍居高不下，并且由于是長江中下游水網(wǎng)地帶，夏初季節(jié)持續(xù)陰雨天，日照弱，晝夜溫差小，僅為3～5℃，氣壓低，溫度高，使人感到悶熱難受。冬季，最冷月平均氣溫為2～7℃，大多在2～5℃之間，日最低氣溫低于5℃的天氣數(shù)長達(dá)兩個月。相對濕度也仍高達(dá)73～83％，整個冬季往往是雨雪連綿，天氣陰沉，因而陰涼寒冷。
建筑外窗是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的輕質(zhì)、薄壁、透明構(gòu)件，受建筑外窗的影響，采暖空調(diào)、照明能耗往往占到整個建筑能耗的一半左右。夏熱冬冷地區(qū)由于建筑節(jié)能工作起步較晚，建筑外窗多為白玻的單玻推拉窗和單玻平開窗，在冬天，建筑外窗因結(jié)構(gòu)簡單密封性能和保溫隔熱性能差，冷空氣滲透嚴(yán)重，窗戶結(jié)露淌水，嚴(yán)重時，掛霜結(jié)冰�？上攵�，要消耗多少空調(diào)采暖所需的能耗；至于在夏天，由于門窗熱傳導(dǎo)、門窗滲透對流、空氣滲透引起的能量損耗以及門窗輻射傳導(dǎo)引起的能量損耗，極大地增加了空調(diào)的制冷負(fù)荷。更值得我們注意的是：產(chǎn)生一千瓦小時的冷氣消耗的初級能源大約是供暖所需能源的3倍，在相同的環(huán)境下，夏季空調(diào)制冷溫度升高1°C比降低1°C要節(jié)約用電0.3度(KW/h)-0.4度(KW/h)，可見，建筑節(jié)能的意義非同小可，可以創(chuàng)造可觀的社會效益和自身利益。而隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平大幅度提高，電暖器、電風(fēng)扇、熱泵型空調(diào)逐步走入千家萬戶，而為了改善居住的舒適度，在冬夏兩季室內(nèi)維持的溫度和濕度與室外的溫度和濕度就有較大的差別，這個溫差導(dǎo)致能量以熱的形式流入或流出室內(nèi)，使得空調(diào)等設(shè)備消耗大量的能源來補(bǔ)充這個能源損失。這就加劇了該地區(qū)能源緊張狀況。事實(shí)證明，中國要走可持續(xù)發(fā)展的道路，提高在該地區(qū)的新舊建筑門窗性能，開展建筑門窗節(jié)能工作刻不容緩、勢在必行。
提高建筑外窗節(jié)能的途徑：
1、建筑的整體設(shè)計：
根據(jù)窗戶所處位置的朝向，合理選擇窗戶大小和窗墻比，并根據(jù)建筑物所處地理位置，選擇適當(dāng)建筑遮陽設(shè)計。建筑外窗的主要功能之一是在白天，利用太陽光照亮建筑內(nèi)部，盡量減少使用電能等二次能源照明，造成能源浪費(fèi)，而且，房屋的居住者也有追求自己的住宅通透明亮的需求，同時臨街建筑外面美觀的需要，建筑外窗有越來越大的趨勢；在冬季，也要求盡量利用太陽中的輻射熱量提高室內(nèi)溫度，但在夏季，太陽輻射通過建筑外窗進(jìn)入室內(nèi)，是室內(nèi)溫度過高的主要原因。因此，建筑外窗的朝向，大小、建筑物外立面上固定遮陽防止太陽光直射室內(nèi)，減少室內(nèi)得熱。而在冬季，因太陽高度角較小，建筑物的固定遮陽應(yīng)減少對直射太陽光的阻擋，多利用太陽光輻射熱加熱室內(nèi)，達(dá)到即減少夏季空調(diào)用能造成的能源消耗，又在冬季盡可能多利用太陽能減少采暖用能的支出。因夏熱冬冷地區(qū)夏季多晴天，而冬季陰雨天氣較多，而太陽輻射的熱量是東西向最大，因此，應(yīng)嚴(yán)格控制建筑外窗的朝向和窗墻比，而北向得不到太陽的輻射熱，在合理的采光條件下，窗戶面積較小為好。
《夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》JGJ134-2001表4.0.4中分別列出了不同朝向、不同的窗外環(huán)境條件（有無外遮陽）、不同窗墻比時外窗傳熱系數(shù)限值表（見表1）。
表1 不同朝向、不同窗墻比時外窗傳熱系數(shù)（表4.0.4）

請參考表格進(jìn)行合理設(shè)計。
2、建筑外窗玻璃的選用
在整個建筑外窗面積中，玻璃的面積占到整個窗戶面積的70～80％，因此，建筑外窗玻璃性能的好壞，對整個建筑的節(jié)能影響比較大。玻璃的選用主要考慮室內(nèi)采光的舒適性，玻璃的抗風(fēng)性能等強(qiáng)度指標(biāo)，整體建筑外立面的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，玻璃的保溫，隔熱及隔聲性能，在本文中，僅簡單討論玻璃對節(jié)能有影響的保溫性能和隔熱性能。
（1）玻璃的導(dǎo)熱
因建筑外窗玻璃兩側(cè)存在溫度差，因此，玻璃的導(dǎo)熱性能的高低，直接決定著室外溫度對室內(nèi)溫度的影響。
玻璃的導(dǎo)熱可用下式表達(dá)
　　

　　式中：　　λ-玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)w／mk
　　　　　　　δ-玻璃的厚度m
　　　　　　　A-玻璃的導(dǎo)熱面積m
　　　　　　　t1-玻璃一側(cè)的溫度k
　　　　　　　t2-玻璃另一側(cè)的溫度k
從式中可以看出，盡管玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)λ很小，但因玻璃厚度較小，單層玻璃的傳熱能力仍然很高（見表3），而干燥、靜止的氣體導(dǎo)熱系數(shù)非常低（見表2），利用氣體這種特性，將兩片或多片玻璃用干燥氣體隔開，制成中空玻璃，中空玻璃中的不流動氣體層阻斷了熱傳導(dǎo)的通道，從而大大降低了中空玻璃的溫度傳熱（見表3）
（2）降低玻璃的遮陽系數(shù)。
表2 幾種氣體的導(dǎo)熱系數(shù)

性能	空氣	氬氣	氪氣
導(dǎo)熱系數(shù)（w/mk）	0.0242	0.0163	0.008

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