7.4 提高窗框隔熱性能
鋁合金窗框的冬季傳熱系數約為
PVC塑料窗框的1.5倍,并不等同于
鋁合金型材與
PVC塑料型材材料
導熱系數之比的1250倍。。無隔熱的
鋁型材傳熱系數K為6.0 (W/m2·K)左右,而采用隔熱條的
鋁型材傳熱系數K值可降到1.8~3.5(W/m2·K)。鋁
合金型材對紫外線、可見光、紅外線有很好的反射能力,其表面的反射能力與表面狀態和顏色有關,對熱輻射的反射能力最高可達90%,這對于阻隔太陽輻射熱是很有利的。
鋁合金隱框玻璃窗是很好的隔熱節能窗。采用這種鋁合金隱框
玻璃幕墻結構上用的隱框窗,太陽光不能直接照射在鋁合金窗
框架上,玻璃與鋁型材之間起結構性
粘接作用的
固化后的
有機硅酮
橡膠,自然成為玻璃與鋁合金之間的斷
熱橋,其
導熱系數低于硬質
PVC塑料型材。高強度、高
彈性模量、抗臭氧和紫外線、
耐熱、非燃燒性的
硅酮結構膠,是理想的建筑外窗
絕熱材料。采用單層熱反射鍍膜玻璃的鋁合金隱框玻璃窗就具有較好的隔熱性能,這已經得到證實。國內已有專
門的隱框推拉鋁合金窗產品推出。
7.5 確保窗的負壓氣密性
目前,我國的建筑外窗氣密性能分級及檢測,是按窗的室外壓力大于室內壓力10Pa下的空氣滲透量q0評定與檢測的,即是“正壓氣密性”。而空調通風制冷房間中,通常是保持室內正壓(≤50Pa),即室內壓力大于室外壓力,這對外窗要求的就是“負壓氣密性”。這樣,目前我國使用最多的外開式
平開窗和一些外側單向
密封的
推拉窗型,即“正壓氣密性”的窗型,就不一定能滿足空調建筑外窗“負壓氣密性”的要求。正在修訂的國家標準GB 7107 《建筑外窗空氣
滲透性能分級及檢測方法》(修改稿)已經增加了“檢測負壓差下空氣
滲透率”的內容。因此,雙向密封的推拉窗型和內開式平開窗型,對防止夏季空調房間的空氣滲透能量損失會更有利。
7.6 適當考慮窗的通風換氣和散熱
夏熱冬暖地區的建筑圍護結構,要求白天隔熱好,晚上散熱快,以利于降低冷負荷。特別是許多白天使用的辦公樓、學校、商業建筑等間歇使用空調的
公共建筑,晚上人走之后又要關窗,所以窗戶的隔熱密封性要求太高也沒必要。而且,在我國目前建筑物內尚未能普遍設置機械換氣
設備如微量
通風器等的條件下,還要靠可調節換氣、能開啟的外窗等自然通風手段來改善室內空氣質量。《旅館空調節能標準》對占全國旅游旅館總數70%的四級旅游旅館規定,其空調房間的空調設施,可不設新風供給系統,可采取設置開啟的外窗等自然通風措施。所以,夏熱冬暖地區建筑外窗的窗墻面積比(南向)和窗的可開扇比例大一些,有利于充分利用窗及其縫隙的自然通風和晚間散熱作用,處理好隔熱和散熱的矛盾。
7.7 滿足采光要求 確保建筑照明節能
建筑使用能耗中,照明能耗為20~30%,是占第二位的。因此,在考慮窗的隔熱節能時,要滿足窗的采光要求。否則,如果窗洞面積較小、窗框遮光面積大,玻璃的可見光
透射率太低,自然采光不足,造成白天都要開燈,這就增加了照明能耗,而照明放熱又造成室內得熱,從而又加大了空調冷負荷,增加了空調能耗。
塑料窗的粗大框架遮光,不少
塑料窗的窗框窗洞面積比高達40%左右。洞口規格、窗型相同時,塑料窗比鋁合金窗的
采光系數小11%左右,采光性能和視野效果較差。
8 圍護結構及外窗隔熱設計標準
《熱工規范》規定,圍護結構隔熱設計標準是:在房間自然通風情況下,建筑物的屋頂和東、西外墻的內表面最高溫度,應不高于當地夏季室外計算溫度最高值即:θi·max≤te·max ,實際上就是要求大體上達到24磚墻的隔熱水平。(24磚墻的傳熱系數K 為2.4~3.2 W/m2·K;廣州夏季室外計算溫度最高值為35.6℃,低于夏熱冬冷地區的城市如:南京37.1℃,武漢36.9℃,重慶38.9℃,長沙37.9℃)
《采暖空調規范》規定,舒適性空氣調節房間圍護結構最大傳熱系數K:屋蓋1.0;外墻1.5。
《旅館空調節能標準》規定“外窗玻璃的遮陽系數,非嚴寒地區應小于0.60,或采取外遮陽措施”,并規定了法定采暖地區的保溫性能——冬季傳熱系數,尚未有對其它地區夏季傳熱系數的具體規定。
因此可見,目前我國有關的標準規范尚無空調建筑外窗隔熱設計標準——窗的夏季傳熱系數的規定。
文獻[6]作者通過對國內已有工程的調查研究并總結國外建筑的情況,認為在現階段,
高層民用建筑夏季“外墻的傳熱系數不宜大于0.9;屋面不宜大于0.65;外窗必須采用密封性能良好的
雙層中空玻璃,其平均傳熱系數不宜大于3.5”。
按外窗夏季傳熱系數3.5(W/m2·K)的要求,單層玻璃的鋁合金窗和塑料窗都達不到;采用中空玻璃的單框鋁合金窗,以其可達到的冬季傳熱系數3.5~3.9(W/m2·K)參考,應可以符合該要求;而隔熱型鋁合金中空玻璃窗和單框中空玻璃塑料窗的冬季傳熱系數均在3.0(W/m2·K)以下,已經達到24磚墻2.4~3.2( W/m2·K)的隔熱水平。
9 建筑外窗節能指標
筆者認為,夏熱冬暖地區空調建筑外窗節能指標應是綜合性的指標:窗的夏季傳熱系數,窗玻璃的遮陽系數(或窗內、窗外遮陽系數),空氣滲透性能(包括負壓下指標),采光性能。從廣義的節能意義考慮,窗的抗風壓和
水密性能也應是節能指標,如果窗戶和室內設施因臺風和暴雨遭到破壞和損壞,則需維修和重新更換窗及室內設施所消耗的能源和資源亦是造成不必要的能源浪費。
10 建筑外窗的選擇
建筑外窗是實現建筑外圍護結構綜合功能的重要構件,應按不同地區建筑氣候,以窗的綜合性能指標為準,考慮整窗的、長期的、技術與經濟的綜合效果。
根據夏熱冬暖地區的建筑氣候特點,建筑外窗首先要滿足抗風壓強度和雨水密封性能,確保基本的安全性,還必須考慮
防雷、
防火安全性,其次是采光、隔熱、節能和隔聲性,抗日曬、耐
腐蝕及色彩裝飾效果的
耐久性,清洗和維修更換的方便性與安全性(特別是
高層建筑),產品的經濟性,總之,從窗的立面分格、開啟方式、玻璃與框格的質感色彩,到窗的物理性能,要符合適用、安全、美觀、耐久、經濟的綜合要求。
鑒于夏熱冬暖地區高風壓、多暴雨、太陽輻射強烈的特點,抗風壓強度和雨水密封性能較低、有日曬
老化現象的PVC塑料窗,不適宜本地區建筑外窗使用,特別是高層建筑;因為含氯的PVC塑料火災作用下會放出有毒氣體,不適用于公寓式住宅和公共建筑。而且,不
導電的PVC塑料窗不能解決高層建筑防側雷擊的問題。這些就是為什么塑料窗在廣東以至整個華南地區推不開的根本原因,而其產品價格比鋁窗貴的原因則在其次。
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