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　　前言

　　節(jié)能減排是國家經(jīng)濟發(fā)展必由之路，建筑門窗的節(jié)能是全社會節(jié)能減排的重要組成部分，不僅在我國，就是西方發(fā)達國家也是積極推進建筑門窗的節(jié)能工作。德國現(xiàn)行門窗節(jié)能標準為1.0w/㎡.k≤Uw≤1.2w/㎡.k，且要求在2020年前，所有建筑節(jié)能要達到零能耗，即所謂“被動式超低能耗建筑”要達到這個要求。根據(jù)德國的氣候條件，其門窗保溫性能，必須是Uw≤0.8w/㎡.k，當然不僅僅是單純降低Uw值，其他相關(guān)產(chǎn)品性能指標應(yīng)相應(yīng)與其配套，只不過是門窗Uw值降低難度更大一些，而且也是一個主要的指標。

　　我國超低能耗建筑，在住建部科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心的直接領(lǐng)導全面質(zhì)量監(jiān)督下，已建了多個項目，如秦皇島“在水立方”和哈爾濱的“辰能.溪樹庭院”，取得了不少經(jīng)驗。當前國內(nèi)各地區(qū)都有一些項目在建中，與其配套的門窗對我國來說，還是一個薄弱環(huán)節(jié)。

　　由于我國的氣候條件地理環(huán)境與德國不一樣，不能完全照搬德國的相關(guān)技術(shù)指標，而應(yīng)吸收他們的經(jīng)驗，來制訂適合我國國情的相關(guān)標準，滿足建筑節(jié)能要求。

　　一、超低能耗建筑用外窗性能確定的依據(jù)

　　1、人體對環(huán)境溫度的反應(yīng)

　　研發(fā)超低能耗建筑外窗的設(shè)計，首先要討論室內(nèi)環(huán)境滿足人們工作、生活所需要的舒適度，其影響因素為空氣溫度、相對濕度、氣流速度及平均輻射溫度。其核心點是室內(nèi)環(huán)境，使人在休息時能保持體溫在37℃左右，超過或低于2℃時，在短期內(nèi)還可忍受，若持續(xù)時間太長或體溫升降偏差太大時，就會損害健康，甚至危及生命，因此，在人類賴以生存的條件范圍內(nèi)，有一個較小的區(qū)間定為“舒適區(qū)”，在此條件下，人體熱調(diào)節(jié)機能的應(yīng)變最小。

　　早在40多年前，美國耶魯大學蓋奇等人就提出了人體熱感覺與環(huán)境、健康狀態(tài)的關(guān)系。

　　2、室內(nèi)環(huán)境熱舒適度準則

　　德國在建造“被動式超低能耗建筑”外窗時，提出對窗的能耗保證熱舒適度的兩條準則，應(yīng)是我們設(shè)計開發(fā)我國超低能耗建筑外窗基本依據(jù)，歸納如下：

　　第一，窗安裝上墻后，整窗的傳熱系數(shù)（詞條“傳熱系數(shù)”由行業(yè)大百科提供）Uw，不論室外空氣溫度是多少，在控制能耗的情況下，應(yīng)保持室內(nèi)溫度為20℃，室內(nèi)表面平均溫度在設(shè)計條件下，高于17℃，否則在地面可能形成冷氣層，在窗邊會感覺不舒適。

　　第二，為了防止細菌生長，在室內(nèi)空氣相對濕度，人體感到舒適范圍內(nèi)，即30%～65%之間，即要求窗室內(nèi)表面在相對濕度為65%時不產(chǎn)生結(jié)露，這時露點溫度為13.2℃，因此，窗的內(nèi)表面溫度最低點位置應(yīng)保持在13℃以上。

　　二、我國超低能耗建筑外窗性能的確定

　　我國是多氣候區(qū)域，地區(qū)之間差異明顯，分嚴寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖地區(qū)，因此不能生搬硬套德國的指標，但他們提出的外窗的能耗應(yīng)保證室內(nèi)熱舒適度的兩條準則原理是應(yīng)當借鑒的，根據(jù)這兩條準則原理，結(jié)合我國的實際情況，以作為外窗設(shè)計的依據(jù)，從建造室內(nèi)舒適小環(huán)境中。簡單地講，可分為兩種作用的性能。一種是根據(jù)外界環(huán)境制定的性能指標，如傳熱系數(shù)K值及抗風壓（詞條“風壓”由行業(yè)大百科提供）性能，它控制室內(nèi)小環(huán)境的熱舒適度和安全。另一類是對室內(nèi)小環(huán)境舒適度的保證，如氣密、水密、隔聲、防火（詞條“防火”由行業(yè)大百科提供）、太陽能（詞條“太陽能”由行業(yè)大百科提供）熱量獲得率及使用壽命等可作為定值的擇優(yōu)確定，因此除抗風壓性能和傳熱系數(shù)K值要根據(jù)我國的氣候異常條件確定外，其余可基本采用德國的性能數(shù)據(jù)，包括窗的安裝上墻要求。

　　這樣，抗風壓性能按常規(guī)計算取值即可，而保溫性能則按熱傳導的基本原理，即可推導出我國各地區(qū)的傳熱系數(shù)指標，其中針對寒冷和嚴寒地區(qū)主要是防寒，夏熱冬暖地區(qū)是防熱和潮濕，而夏熱冬冷地區(qū)則二者兼顧。

　　以嚴寒地區(qū)為例，大家都會有共同感覺是氣候干燥，而南方冬天因潮濕，其溫度雖然在零上10℃以內(nèi)，還是覺得很冷，但北方同樣溫度下，就不像南方那樣感覺很冷。因此在吸取德國兩條舒適度準則中，我們認為采用溫度為20℃，由于室內(nèi)空氣干燥，窗內(nèi)表面溫度可低一些取16℃也不會有冷輻射感覺，其相對濕度取30%-55%以滿足舒適度為準，減少了過度的要求。

　　按以上意見，準則確定后，按穩(wěn)定傳熱條件來計算，即可推導出外窗傳熱系數(shù)K值。即外窗的傳熱系數(shù)和防止結(jié)露的最低溫度表面的傳熱系數(shù)，按此兩個指標和與其配套的性能的保證指標，即可設(shè)計開發(fā)出超低能耗建筑用外窗的依據(jù)。

　　現(xiàn)舉嚴寒地區(qū)為例：

　　設(shè)室外溫度為t0，室內(nèi)溫度ti為20℃，窗內(nèi)壁平均溫度tib為16℃，相對濕度為55%計算，則室內(nèi)結(jié)露點溫度為10.7℃，這樣窗內(nèi)壁最低點溫度取≥11℃，則可求出K值，以滿足外界溫度的要求。

　　kw≤[(ti-tib).hi]/(ti-t0)

　　上式中：

　　kw—窗的傳熱系數(shù)w/㎡.k

　　ti—室內(nèi)溫度K取20℃

　　t0 —室外溫度K

　　hi —窗內(nèi)表面換熱系數(shù)，取8w/㎡.k

　　tib —窗內(nèi)壁平均溫度取16℃

　　若嚴寒地區(qū)某城市，冬季室外最低溫度為t0=-35℃，即可求出整窗的傳熱系數(shù)Kw值。

　　kw≤[(20-16).8]/[20-(-35)]≤0.58w/㎡.k

　　窗的薄弱環(huán)節(jié)部位的傳熱系數(shù)KL，應(yīng)保證內(nèi)壁薄弱點的溫度>11℃。

　　則KL<[(20-11).8]/[20-(-35)]<1.3w/㎡.k

　　其他地區(qū)，均可按照以上原則，采用本地區(qū)熱舒適度取值，以確定窗的性能指標。

　　­三、小結(jié)

　　超低能耗建筑，將成為我國建筑節(jié)能發(fā)展趨勢，而其外窗設(shè)計制造也是其關(guān)健內(nèi)容。為盡快開發(fā)研制出適合我國國情的超低能耗建筑外窗，提出我們的想法和建議，以作為制訂標準的參考。