寒冷地區(qū) (黑河市)節(jié)能門窗的選型研究

陸書齋，劉守花，郭云飛

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，150040)

我國是能源消耗大國，其中建筑能源消耗占25%以上，為了降低能源消耗，國家進(jìn)行了三次節(jié)能改革。第一次節(jié)能改革將建筑節(jié)能提高到35%，第二次節(jié)能改革將建筑節(jié)能由35%提高到50%，第三次節(jié)能改革是將建筑節(jié)能由50%提高到65%，前兩次是通過鍋爐，建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)以及管理提高來實(shí)現(xiàn)改革目標(biāo)。而現(xiàn)在進(jìn)行的第三次節(jié)約能源改革只抓建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能性能，可在建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)總能當(dāng)中，建筑門窗的能耗占其能耗的49%［1］。建筑門窗為建筑物保溫性能最薄弱的地位，隨著人們生活水平的不斷提高，為了創(chuàng)造一個(gè)舒適的居住環(huán)境，室內(nèi)制冷或采曖方式越來越普遍，門窗作為建筑物的表面維護(hù)之一，直接影響到建筑物的節(jié)能性能，提高門窗的保溫性能是保證建筑物能耗的主要途徑，現(xiàn)在建筑節(jié)能采用節(jié)能門窗的越來越受人們的關(guān)注。同時(shí)，根據(jù)建設(shè)部對(duì)節(jié)能執(zhí)行率的要求，隨著人們節(jié)能意識(shí)的不斷提高以及節(jié)能建筑領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，使節(jié)能門窗有了更廣闊的發(fā)展空間。本項(xiàng)目的研究成果以整個(gè)黑河地區(qū)為例，對(duì)寒冷地區(qū)來說具有重要的意義，可以指導(dǎo)黑河地區(qū)節(jié)能門窗的生產(chǎn)實(shí)踐，滿足建設(shè)部在本省行政地區(qū)新建居住建筑必須采用節(jié)能65%門窗的要求，同時(shí)又能根據(jù)黑河地區(qū)寒冷的自然環(huán)境為其選擇一種既經(jīng)濟(jì)又適用的節(jié)能門窗。

1 研究背景及研究方案

寒冷地區(qū)是指最冷月平均氣溫在－60～－10℃之間的地區(qū)。黑河市最冷月的平均氣溫為－23.2℃，屬于寒冷地區(qū)。

黑龍江省黑河市位于N 55°12'，北鄰中國最北端的大興安嶺，是我國緯度最高的地區(qū)之一，屬大陸性季風(fēng)氣候。這里夏季溫和、短暫而多雨，冬季寒冷、漫長。年最低氣溫可達(dá)－40℃，黑河市是典型的寒冷地區(qū)。黑河市相比哈爾濱的年最低氣溫低近10℃，但是黑河市目前所采用的窗型標(biāo)準(zhǔn)仍參考省會(huì)哈爾濱的，并沒有根據(jù)黑河市自身的氣候特點(diǎn)制定自己的窗型標(biāo)準(zhǔn)，哈爾濱的窗型標(biāo)準(zhǔn)在黑河市是不適用的。本文主要研究適合黑河市的節(jié)能門窗。

所謂真正的節(jié)能門窗［2］，不是單一的采用隔斷橋鋁型材或采用了中空玻璃節(jié)能材料，它是一個(gè)系統(tǒng)的完美組合，型材的設(shè)計(jì)、玻璃的選擇、正確的組裝等各環(huán)節(jié)缺一不可。

門窗傳熱系數(shù)K值是指在穩(wěn)定傳熱條件下，維護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫度差為1℃，1h內(nèi)通過1m2面積傳遞的熱量，單位是W·m－2·℃。從傳熱系數(shù)K值的定義來看，傳熱系數(shù)越小通過門窗傳遞的熱量越少，即門窗的保溫性能越好。

本論文主要解決寒冷地區(qū) (黑河市)節(jié)能門窗選型，確定哪種門窗是最適合黑河市。適合黑河市的門窗一定是保溫性能好的門窗。門窗的保溫性能是以傳熱系數(shù)K值來衡量的。傳熱系數(shù)是在導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀上進(jìn)行的，通過收集數(shù)據(jù)進(jìn)而得出窗戶的傳熱系數(shù) K 值［3－4］。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析

本創(chuàng)新項(xiàng)目在黑龍江省低溫研究所的實(shí)驗(yàn)室鼎力相助下，完成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果見表1(單位:溫度，℃;厚度，mm;功率，W;面積，m2;熱流系數(shù)，W/K;熱導(dǎo)率，W/(m2·K);傳熱系數(shù)，W/(m2·K)

表1 傳熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表Tab.1 Experimental data analysis of the coefficient of heat transfer

3 寒冷地區(qū) (黑河市)節(jié)能門窗的選型

本項(xiàng)目通過對(duì)市場(chǎng)上所使用的門窗進(jìn)行傳熱系數(shù)K值進(jìn)行測(cè)定研究，得出以下結(jié)果見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表Tab.2 Experimental results

根據(jù)建設(shè)部新型節(jié)能建筑節(jié)能65%的要求，新建節(jié)能建筑必須滿足傳熱系數(shù)值小于2.0，從試驗(yàn)結(jié)果看出只有單框三玻的塑鋼窗和單框 (65型材)三玻鋁塑鋁復(fù)合窗的傳熱系數(shù)K值是小于2，符合建設(shè)部新型節(jié)能建筑節(jié)能65%的要求。單框雙玻的門窗不符合規(guī)定。得出單框雙玻的門窗已經(jīng)不再適合黑河市，只有單框 (65型材)三玻的塑鋼窗、鋁塑鋁復(fù)合窗才適合黑河市。但是考慮到單框三玻鋁塑鋁復(fù)合窗的氣密性和水密性不好的缺點(diǎn)，以及試驗(yàn)窗和工程窗的差距，最終得出結(jié)論只有單框 (65型材)三玻復(fù)合窗才最適合黑河地區(qū)。

［1］朱典想，濮文娟.綠色生態(tài)、節(jié)能環(huán)保型人造板機(jī)械開發(fā)方向［J］.森林工程，2010，38(1):4 －8.

［2］錢維思.節(jié)能門窗［J］.經(jīng)營管理者，2011(2):372.

［3］王 濤，王玉芬.住宅建筑中有利于現(xiàn)代居住模式的中介空間設(shè)計(jì)［J］.森林工程，2007，23(4):73 －76.

［4］吳兆春.PVC塑料門窗節(jié)能效果因素分析［J］.塑料制造，2012(2):71－72.