[摘要] 摘 要： 被动房是目前建筑节能追求的一个极致目标, 通过房屋的自主调节能力, 能够节约空调和采暖费用, 以实现能源的极大节约。分析了
摘 要： 被动房是目前建筑节能追求的一个极致目标, 通过房屋的自主调节能力, 能够节约空调和采暖费用, 以实现能源的极大节约。分析了窗户用节能中空玻璃节能参数、窗用玻璃组件选型中应该注意的问题。
Abstract： Passive house is an ultimate goal of building energy conservation at present. It can save the cost of air conditioning and heating through self-regulation ability of the house, so as to realize great energy saving.This paper analyzes the problems that should be paid attention to in the selection of energy saving glass components and the energy saving parameters of insulating glass for used in windows.
Keyword： passive house energy saving index coefficient of heat transfer shading coefficient
0、 引言
被动房是针对解决建筑能耗大的问题应运而生的一种新的建筑形态。它是一种被动式超低能耗建筑, 是由德国于上世纪80年代提出的, 不用主动的采暖和空调系统就可以维持舒适室内热环境的建筑。1991年在德国的达姆施塔特 (Darmstadt) 建成了第一座被动房建筑 (Passive House Darmstadt Kranichstein) , 在建成至今的十几年里, 一直按照设计的要求正常运行, 取得了很好的节能效果。位于河北省秦皇岛市在水一方小区是一个被动房示范项目, 该小区采用了被动房建筑。目前其他省份也陆续开始了被动房的建设。
2017年住建部开展被动式建筑科技计划项目, 即被动式超低能耗绿色建筑示范项目。被动式建筑应在满足国家现行相关标准要求基础上, 参照《被动式超低能耗绿色建筑技术导则》, 重点通过适应气候特征的高效保温隔热性能的围护结构、自然通风、天然采光、合理利用太阳能等被动式技术的应用, 较大限度降低建筑能量需求。
被动房要求其所用的围护结构等材料均采用能适应气候特征的高效保温隔热材料, 即节能材料。作为被动房建筑上使用的窗户来说, 要兼具隔热和采光双重性能。我国被动房建筑窗户一般采用的是双腔Low-E中空玻璃和中空复合真空玻璃。其中有一片或者两片玻璃为Low-E玻璃, 其他玻璃采用夹层或者无色浮法玻璃。
1、 影响节能中空玻璃节能效果的因素
对于节能中空玻璃来说, 其节能效果通过以下数据来体现:
(1) 传热系数U (K) 值是温差为1 K时单位时间单位面积内通过玻璃传递的热量。在室内外温差一样时, U值越大传递的热量越多, U值越小传递的热量越小, 即保温性能较好。
(2) 遮阳系数Sc是通过玻璃的太阳能总透过率与3 mm的普通平板玻璃的太阳能总透过率的比值。表示的是玻璃组件阻隔太阳热辐射的能力, 遮阳系数越低, 进入室内的太阳辐射越少, 夏季的空调制冷费用越低。还有一个隐形的节能指标就是可见光透射比, 低的可见光透射比不但会增加照明费用, 也会带来眼睛的不舒适。
2、 节能中空玻璃的选型
虽然被动房项目在我国已经开展了一段时间, 但是人们对被动房窗户的选型往往存在以下误区:盲目选择热传递系数和遮阳系数小的玻璃。在使用的过程中不仅仅要考虑热传递系数和遮阳系数, 还要考虑其使用地区。太阳能总透射比与可见光透射比相关, 较低的遮阳系数意味着较低的太阳能总透射比和可见光透射比。在实际检测过程这种现象也很常见。太阳光直接透射比降低导致可见光透射比也跟着降低, 从而增加了照明投入, 降低用户的舒适度。
3 窗用Low-E中空玻璃的选型
GB 50176mdash93《民用建筑热工设计规范》根据月平均最冷温度和日平均温度le5℃的天数, 把中国划分成严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。不同的地区有不同的采暖需要, 严寒和寒冷地区, 冬季采暖时间基本上是从11月5日到第二年的4月5日, 每年有5个月的时间都需要采暖供热, 而使用空调的时间却很短, 大概只有不到一个月的时间。夏热冬冷地区目前基本上冬季通过空调采暖, 夏季通过空调制冷, 每年温度在-10℃左右的时间为2~3个月, 温度在35℃以上的时间也为2~3个月, 即需要用到空调的时间为5个月左右, 夏热冬暖地区温度在35℃以上的时间约为5个月, 冬天的温度也都在0℃以上, 基本上不需要采暖。
因此窗用玻璃的节能效果不仅和传热系数和遮阳系数的大小有关, 还要考虑其使用地区, 即在不同地区对建筑节能总量贡献的大小。
3.1、 玻璃性能参数的影响
根据JC/T 2360mdash2018《被动房透明部分用玻璃》, 针对这几个采暖地区, 对被动房的光热性能参数:传热系数、可见光透射比、太阳红外热能总透射比、太阳能总透射比、光热比作了规定。具体要求见表1。
表1 不同地区被动房透明部分用玻璃光热参数要求
从表1中可以看出, 传热系数U (K) 值在5个气候带中都要求小于一定的数值, 即U值越低保温性能越好, 因此尽量选择U值小的中空玻璃, 另外Low-E中空玻璃内充惰性气体可以进一步减低其U值。表第2列从上到下U值的最大值的要求依次升高, 这是由夏热冬暖地区和温和地区由于冬季及基本上不需要采暖, 采取降低U值的办法来降低能耗相比于其所花费的费用来说, 不是很合适, 因此不需要用U值很低的中空玻璃。本表中没有给出遮阳系数, 但是给出了太阳能总透射比, 而遮阳系数Sc=太阳能总透射比/0.889, 从表中可以看到严寒地区和寒冷地区都要求太阳能总透射比大于一定的数值, 由于其采暖期长达5个月, 其能耗主要是采暖带来的, 即在冬季要求能有一定的太阳光进入室内, 以降低采暖费用夏热冬暖地区, 夏季持续时间长达5个月, 冬季的温度也基本上在0℃以上, 不需要采暖, 其能耗主要是使用空调制冷带来的, 因此需要限制太阳光进入室内的量, 以节约空调费用。其他地区的用户在选型时应考虑地区特点选择合适遮阳系数的窗用玻璃。同时用光热比使采光和节能处于一个最合理的状态, 即在满足节能性能的同时也满足采光的要求, 尽量降低隐形的能耗。业内通常用选择系数R即可见光透射比与SC的比值来选择合适的玻璃产品, 选择系数越高, 玻璃的照明节能性能越好。
3.2、 膜面位置对节能指标的影响
膜面位置对节能指标的影响见表2和表3。
表2 Low-E膜面的位置对节能指标的影响
注: (1) 该结构中Low-E玻璃为双银低辐射镀膜玻璃其辐射率为0.04, 玻璃结构为10+12A+10+12A+10, 两中空腔内部的所充的气体为体积比为90%的氩气 (2) 中空玻璃安装后, 按照由外到内, 依次为第一、二、三、四、五、六面依次类推。
表3 Low-E膜面的位置对节能指标的影响
注:该结构中Low-E玻璃为双银低辐射镀膜玻璃其辐射率为0.04, 玻璃结构为10+12A+10, 中空腔内部的气体为体积比为90%的氩气。
从表2和表3可以看出, Low-E膜面在同一个腔体内时改变膜面位置中空玻璃的U值不变, 在不同的腔体内时改变膜面位置U值发生变化, 膜面在室外腔体内时的夏季U值比在室内腔体时的略小, 冬季U值比在室内腔体时的略大, 但是差别很小。其影响较大的是遮阳系数, 即太阳光进入室内的量。因此用户在选择中空玻璃膜面的位置时, 主要考虑是要求阳光进入室内的量多, 还是进入室内的量少, 南方建议选择膜面在第二面, 北方建议选择膜面在第五面。另外太阳进入室内的量和低辐射镀膜玻璃的种类有关, 高透遮阳的Low-E玻璃可见光透射比高, 红外热能部分进入室内的少, 夏热冬暖地区可以选用, 用在第二面时防止夏季太阳能向室内的传递, 节省空调制冷的费用, 另外高的可见光透过率能减少白天照明的投入。高透非遮阳型的玻璃可以用在北方, 冬季可以使更多的阳光进入室内, 节约采暖费用。
4、 结语
被动房用窗用玻璃节能参数及窗用玻璃的选型是一项很重要、也很有意义的工作, 合适的中空玻璃能达到节能和采光双重要求, 同时满足经济和舒适诉求。另外窗用玻璃的选型不止要考虑节能参数和采光指标, 还需要考虑装饰效果、颜色、隔音降噪、安全等性能。因此窗用玻璃的选型还需要从设计和性能两方面入手, 来达到良好的使用效果。
