中空玻璃三重節能助力被動房門窗的發展

      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，由瑞典隆德大學的 Bo Adamson教授和德國達姆施塔特房屋與環境研究所（Institut für Wohnen und Umwelt）的Wolfgang Feist博士提出。之后，經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、照明、熱水、輔助能源及家用電器)≤120kWh/ (m2a)；外門窗的傳熱系數Uw≤0.8W/(m2·K)；建筑物氣密性滿足n50<0.6/h， 即在室內外壓差為50帕的條件下，每小時的換氣次數不得超過0.6次。

 

       二、被動房對門窗物理性能的要求

      我國地域遼闊，氣候復雜多樣，需根據不同區域氣候特點及建筑類型對采暖、制冷需求及一次能源總能耗需求指標進行相應的調整。嚴寒和寒冷地區，被動房冬季采暖能耗應是普通節能建筑的1/10-1/4， 基本可以消除對傳統化石燃料的依賴；在夏熱冬冷地區，被動房不設置集中采暖冬季室內溫度可達到20℃以上，夏季空調負荷僅相當于普通建筑的1/3， 最大限度地降低空調使用時間。

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值可通過下式計算得到：

其中：Uw —整窗的傳熱系數，W/(m2·K)；

Ag —中空玻璃的面積，m2；

Ug —中空玻璃中心的傳熱系數，W/(m2·K)；

Uf —型材的傳熱系數，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，W/(m·K)。

從上式可以看出，窗框型材的傳熱系數U值、中空玻璃中心的傳熱系數U值以及玻璃邊緣的線性傳熱系數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能指標要求的重要途徑。

 

    三、三重節能的中空玻璃系統

熱量的散失通過輻射、對流和傳導三種方式，中空玻璃三重節能旨在系統化節能：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。

 

    1、中空玻璃三重節能技術措施

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

（2）優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。高質量的柔性暖邊具有極低的中空玻璃邊緣線性除熱系數的Ψ值。柔性密封技術可以適應玻璃的呼吸，最大限度地提高惰性氣體的保持率。高質量的柔性暖邊還降低了中空玻璃邊緣線性傳熱系數的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、三重節能中空玻璃系統整窗的計算

按照歐洲標準，選擇配置三重節能的中空玻璃系統計算符合被動房要求的整窗配置（見表1）。

      根據式2-1，按照型材占整窗面積25％，高質量柔性暖邊ψ=0.02，玻璃周長4.5m，整窗的Uw=0.8，計算窗框型材的傳熱系數：

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

      Uf=1.1 W/(m2·K))。

      根據計算結果可知，只要型材的傳熱系數能達到Uf≤1.1W/(m2.K)，即可以達到被動房整窗傳熱系數U≤0.8W/(m2·K)的要求。因此，可以根據設計要求以及預算選擇不同型材（塑料窗/玻璃鋼窗/實木窗/鋁包木窗）的門窗。

 

      3、不同標準的外窗傳熱系數計算

       計算外窗的傳熱系數，歐洲標準、美國門窗評價委員會標準和我國行業標準的計算參數規定不同，因而計算結果也有所差異。見表2、表3。