寒冷地区住宅建筑窗墙面积比的确定

摘要：窗户是建筑物围护结构中除墙体之外，热量损失的另一个大户，但住宅建筑窗墙面积比有扩大的趋势，而且窗户的设计需综合考虑各方面的因素，对于居住建筑窗墙面积比不应过分加以限制。本文分析了窗墙面积比与采暖居住建筑耗热量的关系，得出寒冷地区居住建筑窗墙面积比的确定方法。

关键词：住宅建筑 窗墙面积比 耗热

一、引言

在寒冷地区，窗户的热损失在传统的砖混结构居住建筑中占总耗热量的20%左右，在节能建筑中约占30-40%。一般而言，窗户的传热系数远大于墙体的传热系数，所以尽管窗户在护结构表面中占的比例不如墙面大，但通过窗户的传热损失却有可能接近甚至超过墙体。可以看出，窗户是建筑物的围护结构中除墙体之外，热量损失的另一个大户，对窗户的节能必须给予足够的重视。《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ 26-95）中规定：对于窗墙面积比：南向不大于0.35，北向不大于0.25，东、西向不大于0.30。

随着人们经济生活、物质文化水平的提高，对住宅的舒适性要求也在不断的提高，住户越来越偏爱大面积的窗户。住宅开发商考虑住宅市场的需求，住宅窗墙面积比也有加大的趋势，如近几年与生活阳台相连房间一般设计成落地推拉门窗的形式，服务阳台用作厨房，与服务阳台相连的房间一般设计成推拉门窗或只设置门洞。但建筑设计应该以人为本，尤其是住宅建筑更应该首先要考虑住户的需要，所以上述的变化趋势是不应也不易过分加以限制的。总之，窗户面积大小的设计，不能单纯只求绝热，必须全面综合地加以考虑。

二、住宅窗墙面积比与建筑节能

（一）住宅窗墙面积比与建筑耗热量的关系

设窗墙面积比为β，以窗墙面积比为β0＝0.25时住宅的传热耗热增长率η0＝0，以单位面积为计算单元，则窗墙面积比为βi的传热耗热增长率ηi为：

式中ηi－传热耗热增长率，％；

Q0－单位面积墙体窗墙面积比为0.25时的传热耗热量，W/m2；

Qi－单位面积墙体窗墙面积比为βi时的传热耗热量，W/m2。

根据《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ 26-95）中的规定有：

Q0＝（ti-te）・ β0・・K窗・ε窗+（ti-te）・（1-β0）・Kw・εw（2）

Qi＝（ti-te）・ βi・K窗・ε窗+（ti-te）・（1-βi）・Kw・εw（3）

式中ti――全部房间平均室内计算温度，一般住宅建筑，取16℃；

te――采暖期室外平均温度，℃；

ε窗，εw――窗户和墙体传热系数的修正系数；

K窗，Kw――窗户和墙体的传热系数，W/(m2・K)

设β0＝0.25，由（1）、（2）、（3）联立解得：

从以上公式可以得出：（1）住宅的随窗墙面积比（β）变化的传热耗热增长率（η）与墙体、窗户的传热系数及各地的太阳辐射情况有关。当K窗・ε窗

（二） 住宅窗墙面积比与建筑节能

一般情况，南向窗的透明玻璃窗在冬季是有利的，尤其是采用双层窗，与其热损失相比，太阳辐射所起的辅助作用更大些。利用双层玻璃窗或双层窗，对太阳能的摄取超过了它本身的热损失，即使是单层窗，太阳热量的摄取量占热损失的百分比也很大，如在东京约为85％。

建筑节能应该理解成积极有效地利用能源，而不是消极被动地节省能源。基于窗户的热损失主要包括通过窗户传热耗热和通过窗户的空气渗透耗热，窗户的节能应从改善窗户保温性能，减少窗户冷风渗透和控制窗墙面积比三方面着手来提高。建筑的节能不宜过分依靠减小窗墙面积比，应重点提高窗户（包括阳台门的透明部分）的热工性能、加强窗户的气密性和提高建筑围护结构的保温性能，来抵消因窗墙面积比增大给节能带来的负面影响，使住宅建筑达到节能的目的。

三、结论和建议

建筑设计应该以人为本，虽然住宅建筑耗热量随窗墙面积比的增加而增加，但建筑的节能不宜过分依靠减小窗墙面积比，应重点提高窗户（包括阳台门的透明部分）的热工性能、加强窗户的气密性和提高建筑围护结构的保温性能，来抵消因窗墙面积比增大给节能带来的负面影响，使住宅建筑达到节能的目的。

对于严寒和寒冷地区住宅建筑窗墙面积比确定，要依据这一地区不同朝向墙面冬季日照情况（日照时间长短、太阳总辐射强度、阳光入射角大小），冬季室内外空气温度、室内采光设计标准、住户需要以及开窗面积与建筑能耗所占比率关系等因素综合考虑确定。

从节能角度考虑，住宅窗墙面积比可以适当地扩大，但对不同朝向不同窗墙面积比的窗户，其传热系数限值的规定根据具体情况应有所区别。当窗墙面积比超过节能标准规定的数值时，窗户的保温性能适当提高，可以选取比节能标准规定高一级别的窗户，即选取比节能标准规定的传热系数小的窗户。

参考文献：

1、[日]山田雅士著，景贵琴译，建筑绝热[M]，北京：中国建筑工业出版社，1987

2、战余环，寒冷地区窗在围护结构中的节能研究[J]，低温建筑技术，2000（1）

“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”