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从建筑节能标准角度浅议门窗保温性能
点击次数:959 发布时间:2015-11-25

    门窗是为了节能,我们实现建筑节能的几个重要的技术途径,可以澄清一下大家的思路。
      *,建筑节能无非就是要降低建筑在使用过程当中的能耗,一个是降低建筑的耗能负荷。为什么会耗能呢?因为冬天外面太冷了,屋里的热量流出去了,所以需要用暖气片来补充能量。如果墙做得厚,保温性能好,那么流出去的热量少,需要补充的热量就少。这是zuizui基本的节能的途径,我们的保温门窗其实就是发挥这样的作用,简单的说,就是降低建筑的采暖负荷。
      第二,提高采暖、空调、照明等系统的用能效率,设备能效、设备容量合理、系统控制灵活。
      第三,能源的梯级利用、低品质能的利用。大家都看到发电厂会冒着呼呼的白气,其实这都是在冷凝,冷凝热用来发电不行,但是用来采暖还是足够的。所以低品质能完全是可以利用到采暖上来的。
      第四,使用可再生能源。使用可再生能源就目前人类掌握的技术水平来讲,付出的代价还是非常大的,因此更多的还是在节约常规能源上下工夫。
      第五,科学合理的运行管理。不管什么技术,zui后都需要通过科学合理的运行管理来把它的节能潜力真正发挥出来。
      我今天报告的主题是从节能标准的角度来讲窗的保温性能,所以要把节能标准简单说一下。我们国家幅员辽阔,960万平方公里土地,根据1月份zui冷月和7月份zui热月的月平均气候,把我们国家分成五类气候地区,深蓝色的叫沿海地区,浅蓝色叫寒冷地区,北京市、高碑店就叫寒冷地区,绿色是夏热冬冷地区,红色的地区是夏热冬暖地区,冬天问题不大,夏天非常大。只有很小的一块,以昆明为核心的云贵高原叫温和地区,其实这个温和地区冬天还是需要有一点采暖的。我们分别有这样几种标准,一个是严寒寒冷地区的建筑节能设计标准,85年*版,95年第二版,2003年是第三版。
      采暖、空调负荷的很大一部分是由室内外的温差传热引起的,还有通过玻璃的太阳辐射,其实传热的现象是无处不在的,出现了温差就一定会出现传热,传热只会减弱,但是永远无法消除。不管我们的墙、窗做得多么好,都只是减弱传热,而不能彻底消除。增强建筑围护结构的保温、隔热性能,可以大幅度的降低采暖、空调系统的负荷,从而达到建筑节能目的。如果我们冬天穿上很厚的衣服,可能就不需要喝烧酒了,或者少喝点烧酒。就是这个意思。
      建筑围护结构的节能作用在住宅当中作用尤为突出。对住宅来说,因为系统的形式比较简单,不像公共建筑那么复杂,所以围护结构在这当中起的作用就更大。
      所谓围护结构,就是墙、屋顶、窗,包括一些挑出的外露的楼板,就是把房子包起来的外层的包壳。从技术上讲可以分成两类,一类是非透明的,透明的围护结构主要是讲窗,现在还有在公共建筑里大量利用的幕墙和采光顶。从传热、节能角度讲有大量的不同,非透明围护结构只需要考虑温差传热,透明围护结构不仅要考虑温差传热,还要考虑太阳辐射透射,太阳辐射在北方的冬天希望进来的越多越好,而在南方的夏天是希望它进来的越少越好。非透明围护结构阻止温差传热的能力较容易。透明围护结构阻止温差传热的能力不那么容易。
      透明围护结构的特点,与非透明围护结构相比:传热过程既有温差引起的导热,又有辐射。夏季室内热负荷的主要原因之一。冬季特定情况下,也可以成为得热构件。传热系数降低难。单位平米造价高。
      节能标准对透明围护结构的要求。以北京为例,因为中国的南北气候差异太大。德国从南到北直线距离800公里,想想我们中国是多少,我们分成五个气候区,每个气候区足够比几个欧洲的国家都要大。
      我们国家*本建筑节能设计标准是86年开始搞的,当时对传热系数提出的比例,北向的窗是3.26,其他方向的窗是6.4,为什么提这样一个非常低的要求呢?因为当年我们门窗工业的水平就是这样,所以只能这样。从编标准的角度来讲,把数字很容易写上去,但是必须有足够的产业支撑,如果没有足够的产业支撑,写也是白写,因为技术标准不仅仅是反映技术,其实还反映了行业的平均技术水平。一直到95年,这版标准重新修订,那时候门窗业的技术有了比较明显的进步,比如那时候开始出现一些塑钢的门窗了,所以那时候窗的传热系数大概就要求4几点。从今天来讲,还是属于比较差的窗户,但是如果我们跟6.4来比,已经提高了很多了,必须是一步一步过来的。
      我们的标准编制、修订频率跟发达国家比,显然是慢了一些。这本标准一直到2010年才进行修订,把窗的传热系数大幅度提高,比如当窗墙面积比,就是一面墙上床的面积如果很大的话,把标准提到到了1.8,但是这个1.8很难做到。如果窗墙比小,就定在3.1,如果窗墙比大就定1.3,镀了膜的双腔玻璃,当然我也希望做提高,但是因为受到行业发展水平以及愿意为它付出的代价、价格都有关系。
      北京市的节能标准,在北方地区的建筑节能标准上又提高了一步,zui严格的要做到1.5,这个数字其实编这个标准的时候也是反复讨论,写的时候很容易,但是其实能不能做得到。这个标准到现在执行一年多了,我听到很多反映,1.5的窗不是找不到,但是大部分房地产开发商还是觉得太贵,不愿意用。这就是现实。
      除了窗本身的传热系数之外,我们也会计算透明围护结构,一个是透明传热,一个是温差传热,我们把两个完全物理机理不同的方法分开来,也会帮助你很好的设计好门窗。
      把发展历程列在一张表上,大家会发现从4.0-4.7,从1.8-3.1,从1.5-2.0,北京是zui严格的城市,我相信天津也会往这方面走,但是目前为止这是中国zui高的水平了,就是1.5-2.0。从86年到现在为止,要求提高了70%,数字还是非常大的。当然从进一步搞建筑节能来讲,这个幅度还要继续加大。
      取了几个典型的中层建筑、高层建筑、和低层建筑。按照zui常规的窗墙面积比,按照北京市的气候条件,算了一下它的节能效果。主要是说它的能耗有百分之多少是从窗出去的,因为我也听说窗是一个节能的黑洞,黑洞这个话非常形象,但是实际情况是要用数字说话。可以看得出如果86年的30%的节能标准实施的话,在低层、多层、高层建筑,窗占的能耗,低层建筑是35恩%,高层建筑是70%,到了95年,虽然把标准大幅度提高了,但是比例还是维持70%甚至于更高,非常奇怪,北京的节能标准应该比国家的节能标准要求更高,但是窗的比例反而提高了,为什么原因?这就是反映出了我刚才说的,墙比较好做,增强它的保温性能,窗比较难做,所以只能尊重这样一个事实。这张图很形象,白色的就是窗在整个北京地区建筑负荷采暖的比例,就是62%,60%左右的高层采暖负荷是由于窗户造成的。即使是到了2012年北京市更加严格的节能标准,比例还是有升高,67%、65%左右的热量,或者你家里有十片暖气片,其中有六片半贡献出来的热量,就是从窗里流走的。如果把窗的保温性能降低一半,你的暖气片就可以再少三片,原来十片,现在就七片就够了。所以窗确实是建筑节能非常非常关键的一个环节。这是一个角度,但是从另外一个角度,为什么不把窗做好呢?大家都是门窗界的专家,因为不太容易做。
      计算结果表明,外门窗耗热量占围护结构耗热量的比例,随建筑层数的增加而增加。随着节能标准的发展,这一比例开始是往下降的,后来是大幅下降,现在反而又升高了,这就反映出来窗不太好做,间接反映出窗的传热系数限制值的热工性能限制的实际情况。
      为了减少北京的雾霾,为了降低二氧化碳排放,为了保护宝贵的能源资源,节能标准水平肯定还要提高,未来对高透性的围护结构的热工性能肯定还要提高。我们走过了很长一段路,效果也非常明显。

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