浅谈夏热冬冷地区建筑外窗及外窗玻璃对建筑能耗的影响

摘要： 本文从国外及我国建筑外窗现状、外窗开启扇对建筑物使用的影响、外窗玻璃的性能分析、培养被动节能的习惯，这四个方面阐述建筑外窗及外窗玻璃对建筑能耗的影响。

Abstract： This paper elaborates the impacts of building exterior window and exterior window glass on building energy consumption from the aspects that the status quo of building exterior windows at home and abroad， the impact of open sash of exterior window on the use of buildings， the performance analysis of exterior window glass and the development of passive energy-saving habits.

关键词： 外窗建筑能耗损失；外窗玻璃；低辐射镀膜玻璃；绿色建筑节能

Key words： exterior window building energy consumption；exterior window glass；low-emissivity coated glass；green building energy

中图分类号：TU111.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）03-0126-02

1 国外及我国建筑外窗现状

21世纪，人们随着绿色建筑节能工作的推进以及对生活品质的要求，不断提高了对护结构中的门窗工程的要求，从发展角度来看，我国外窗技术已经从使用普通的单片平板玻璃发展到如今使用中空隔热技术和各种高性能的绝热制膜技术如热反射玻璃等。

按照节能设计标准进行设计和建造的即为绿色节能建筑，在使用过程中能够有效的降低建筑的能耗。绿色建筑是指为人们提供健康、舒适、安全的的居住、工作和活动空间，并在建筑物流生产、建筑规划、设计、施工以及运营维护和拆除的全生命周中实现高效率利用能源、土地、水资源以及材料并对环境产生最低限度影响的建筑物。我国现阶段的绿色建筑与发达国家相比仍旧存在一定的差距，在建筑门窗节能方面主要表现在以下几方面：

首先，在建筑能耗方面，由门窗损失的采暖能耗和制冷能耗约占建筑围护结构损失能耗的50%以上。门窗是我国建筑节能工作的薄弱环节，高能耗建筑门窗的耗能要占建筑总能耗的40%。

其次，在节能标准方面，国外发达国家对建筑节能指标已进行多次修订，发达国家对外窗U值上限的规定：德国规定建筑总能效指标，外窗的U值上限为1.7W/（m2·K），外窗玻璃采用充氩气Low-E双层中空玻璃U值上限为1.5W/（m2·K）；我国《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》中规定不同朝向、不同窗墙面积比的外窗传热系数外窗K值在2.3～4.7W/（m2·K）范围内。

最后，经分析后得知外窗工程系统中，外窗玻璃各项参数当中，传热系数K值和遮阳系数SC值对外窗整体的能耗影响最大。

国外发达国家30年代就开始研制生产这种产品，现有产品的品种从双层到四层中空玻璃，其中最常使用的是双层和三层中空玻璃，原来使用空间作为间隔气体，为了提高产品的阻热性能，目前多使用组热性能更好的惰性气体氟硫化合物，最低传热系统为1.3～1.8W/（m2·K）。

2000年后国内先后引进低辐射镀膜玻璃生产线和离线高性能可钢化低辐射镀膜玻璃生产线，对提高外窗系统的整体保温值和降低外窗传热系数值起到很大程度的影响。

2 外窗开启扇对建筑物使用的影响

外窗的设计是住宅设计中一个重要的环节，居住者通过外窗获得采光、通风等，从而改善室内物理环境宜于居住。住宅外窗的规格尺寸及外窗开启扇的尺寸设计是建筑师重点需要考虑的设计部位。如今高层建筑多以内平开窗的形式为主，然而内平开窗对室内空间的影响问题较为突出。因此建筑设计师在外窗样式设计阶段，对开启扇样式和规格尺寸的设计必须考虑对室内空间的影响。

外窗开启上的大小必须能够满足建筑室内自然通风对通风开口面积的要求。根据《住宅设计规范》和《住宅建筑规范》规定，卧室和起居室应当与室外空气形成直接流通的自然通风。采用自然通风的房建其通风开口面积应符合以下要求：

①厨房的通风开口面积除了不能小于该房间地板面积的1/10外，还不得小于0.60m2。

②卧室、起居室或厅、明卫生间的通风开口面积不应小于该房间地板面积的1/20。

③每套住宅的通风开口面积不得小于地面面积的5%。

按照以上要求一般来说，12m2左右的卧室，需要一扇600mm？鄢1000mm的开启扇；20m2左右的起居室，需要两扇600mm？鄢1000mm的开启扇；4m2左右的卫生间，需要一扇600mm？鄢600mm的开启扇；5～6m2左右的厨房，需要一扇600mm？鄢1000mm的开启扇。以上基本满足规范的最小值。一般情况建筑师会在规范要求的最小值基础上，选择一个适中的开启扇尺寸。

3 外窗玻璃对外窗的性能分析

3.1 外窗的隔热性能 外窗玻璃的配置以及外窗型材选择的类别会对外窗的能耗性能产生直接影响外，还会对建筑节能起到至关重要的作用。

夏热冬冷地区同一条件下，不同玻璃配置传热系数及遮阳系数的分析比较如表1所示。

针对夏热冬冷地区推荐南向玻璃可采用遮阳型Low-E中空玻璃，其余方向玻璃可采用普通中空玻璃。

3.2 遮阳型Low-E玻璃性能 ①参数要求：可见光透光率要求≥58%，遮阳系数要求≥0.45；②具有适宜的可见光透过率和较低的遮阳系数，对室内外的强光具有一定的遮蔽性；③具有较低的太阳能透过率，有效阻止太阳辐射进入室内；④具有极高的中远红外线反射率，限制室外的二次辐射进入室内。总之，外窗的采光是在选择遮阳型外窗玻璃时必须考虑的问题，不能为了提高外窗的隔热性能来损失外窗的透光性，否则，节能效果适得其反。

4 培养“被动节能”的习惯

绿色节能建筑的主导形式是利用建筑物本身的建筑材料和性能，对建筑物整体的能耗损失进行控制。建筑外窗是建筑外立面能耗损失构件，在调查中发现住宅建筑外立面凸窗的使用，是增加室内热负荷，增加空调能耗的主要原因。建筑外窗通过太阳光射入室内而获得热能，也是建筑外立面的热构件，因此，在选择门窗材料的时候应当根据当地的气候条件、使用功能和维护部件等情况进行。目前在提高门窗保温隔热性能、降低建筑能耗损失方面虽然能够采取多种措施，但是很多措施在控制建筑物整体能耗损失的时候都是利用的主动能源，并不是利用建筑物本身的材料和性能，即进行的被动式节能。为了有利于建筑物本身的性能以及控制建筑物整体能耗的损失，应当培养人们正确的节能习惯。尤其是空调建筑，白天的热流方向从室外传入室内，因此，这一时段为了加强隔热或遮阳措施尽量少开窗户。而夜间的热流随着气温的下降从室内流向室外，此时为了尽快排除白天室内积蓄的热流，此时应当避免采取任何绝热措施，可以打开窗户或采取强制通风的方法，不仅有利于降低室内气温、减少空调能够以及增加舒适度。冬季的热流基本都是从室内流向室外，因此，在保证人体健康所需要的新鲜空气的前提下尽量少开窗户，特别要注意室内保温，尤其是夜间保温。白天，为了充分利用太阳辐射提升室内温度，尽量在不开窗户的情况下增加采光量，从而改善热舒适性和减少空调能耗。

参考文献：

[1]付祥钊.夏热冬暖建筑节能技术 建筑节能丛书.

[2]黄夏东.建筑外窗及外窗玻璃对建筑节能的影响.

[3]权燕玲，岳敬平.论提高建筑外窗节能效果的途径[J].门窗，2011（04）.