高層住宅外門窗節能技術分析

文/陳思伊 重慶天舟建筑有限公司 重慶 401520

高層住宅外門窗節能技術分析

文/陳思伊 重慶天舟建筑有限公司 重慶 401520

習近平總書記在杭州G20峰會開幕式講話中提出推進綠色發展，我們所處的是一個高樓林立的現代化社會，高層建筑是人們工作和居家生活的主要場所，外門窗節能技術的應用無疑是實現綠色環保的關鍵途徑，本文就該技術的要點、材料以及新能源的利用幾方面展開分析。

高層；外門窗；節能技術；分析應用

據2014年我國統計局發布的建筑數據統計，門窗面積在年度總竣工面積中所占的比例高達2/5，門窗耗能在總建筑耗能中所占比例將近1/3。由此可見，若要更好地實現建筑節能，就要從門窗節能著手做起。與普通門窗不同，高層建筑用節能門窗有嚴格的規定：節能指標不能低于我國現行節能建筑的1/2，而且要具備空氣滲透、保溫等功能。建筑師們在設計中首先要擴大建筑采光面積，然后又不能失去現代高層的高雅美觀，更要滿足市民的藝術審美，故而要對外門窗的隔音、采光等技術提出更高的要求。

1、高層住宅外門窗設計要點

外門窗的設計主要有兩個原則：控制成本和節約能源。面積相同、朝向相同的門窗和外墻，前者的傳熱系數總會大于后者，窗與墻的面積比例越大，采暖所需要的耗能熱量就會越大。所以，在充分保證門窗的通風性和采光度良好的前提下，應該盡可能地控制窗、墻比例，合理設計保溫窗板和窗簾。換言之，窗、墻比例越小，節能效果就越好。根據當地的氣候特點、住宅區的周邊環境等因素，從朝向、面積、通風性三個方面應用節能技術。

1.1 南北朝向設計：根據相關住宅建筑節能設計標準中的規定，從南偏東30°從南偏西30°為“南向”。若住宅建筑的朝向角度大于“南向”，那么原先在南向的外門窗就會成為“西向”或者“東向”，最終的結果極有可能會提高外門窗的遮陽系數、傳熱系數，造成能源浪費。

1.2 窗與墻的面積比例：高層住宅的節能設計，為了達到相關規范中的要求標準，在實際的施工設計中，難免要稍微調整窗墻比例，要么將實腹門置于北向陽臺的外門位置，要么就是調整外門窗的大小尺寸。為達到保溫效果，實腹門的填充材料通常會選擇玻璃棉、巖棉等，高度在80cm～90cm上下。

1.3 通風性設計：高層住宅的總能耗當中，風能的消耗占據了很大比例，因此外門窗的設計，應充分考慮季節因素，在夏季或者秋冬換季時節提高空氣在室內的交換次數，既能降低空調負荷，又能改善室內空氣環境。

2、高層住宅外門窗的節能材料

2.1 鋁合金的節能性能

鋁門窗在節能方面有著突出的優勢：強度高、可回收利用、框玻小、施工簡單、便于使用、外形美觀，而且不會燃燒，可安全地與建筑防雷設施連接。因此，鋁合金是外門窗框料的最佳節能材料。最普通的鋁合金框料已經能大幅降低外門窗的熱耗能，它的傳熱系數約為5.9kW/（m2·K），但是在冬天，由于室內外溫差，普通鋁合金門窗極易出現結露現象。而斷熱鋁合金則不會有門窗結露現象，它不僅具備普通鋁合金的所有優勢，而且技能性能也有了很大提高，傳熱系數小，通常不會超過2.2 kW/（m2·K）。

2.2 外門窗的節能玻璃

①普通中空玻璃：和斷熱鋁合金材料組合后節能效果非常理想，傳熱系數在3.0～3.2 kW/（m2·K）之間。但在實際施工中，需要根據住宅房間的朝向來定，東西向起居室就不宜使用中空玻璃，因為在冬天采暖環境下，玻璃的“中空”部分的傳熱系數非常低，容易讓采暖能耗提高。

②Low-e鍍膜玻璃：有高透光型與低透光型兩種，前者遮陽系數sc超過0.6，太陽能透射比與可見光透射比相對較高，中空部分傳熱系數在1.8 kW/（m2·K）。后者遮陽系數sc在0.3上下，太陽能透射比與可見光透射比非常低，中空部分傳熱系數與前者相同，遮陽效果好，因此又被人們稱為遮陽Low-e玻璃。但是Low-e玻璃不宜在夏熱冬冷的南向居室安裝，一旦采暖不當就會增大空調能耗，在設計中應采取外遮陽措施降低傳熱系數，以達到節能效果。

③吸熱玻璃：單片玻璃的遮陽系數在0.7上下，大約可吸收60%的太陽輻射透熱量，但吸熱玻璃的隔熱功能較差，傳熱系數并沒有太大改善，所以不宜在上海、浙江、安徽等日照較強的地區使用。

④氬氣中空玻璃：成本低，是國外高層建筑常用的技能材料，而且能夠與Low-e等節能技術聯合應用，但要處理好使用過程中的泄漏現象，密封性較強的氬氣中空玻璃每年的泄露率不會超過0.5%。

⑤熱反射玻璃：在冬季濕冷但又沒有暖氣設備的地區，就需要借助陽光來提高室內溫度，但是熱反射玻璃并不適用于寒冬地區，因為它會將太陽輻射熱阻隔在外，從而提高冬天室內采暖能耗。

3、新能源在高層住宅中的開發利用

3.1 地熱

地下水溫度恒定，幾乎不會受到季節影響，冬天可作為與深水層交換熱量的中間介質，提取地熱能用于室內采暖，夏天也可用來降低室內溫度。蘊藏在土壤中的熱能溫度不高，普通的熱泵就能完成傳輸過程，無需消耗其它熱力，故而可提高地能熱泵的能源利用率。應用該技術實現室內制冷或者采暖，既節省了成本又節約了能源，而且操作簡單，不會造成嚴重的環境污染，是致力于節能研究的設計師們廣泛關注的一種技術。

3.2 太陽能

太陽能是節能環保效果最好的自然能源之一，被愈來愈廣泛地應用于高層住宅建筑中，比如眾所周知的太陽能熱水器就是一個偉大的節能設計創舉。充分利用太陽能為高層用戶提供熱水，經濟實用性強，同時又節省了許多供熱燃燒資源，此外，通過設施設備實現太陽能的轉換和傳遞的研究也已取得重大進展，太陽能不僅可為人們提供家用熱水，還能提供室內供暖。利用太陽能光伏電池可以將太陽能儲存起來，然后轉化為電能，但是因為技術成本很高，需要大量的資金投入才能實現該項技術。因此，太陽能光伏電池的使用范圍并不廣泛，也并不適宜普通高層住宅。

結語：

社會發展進程越快，對能源的需求量就越大。作為最大的發展中國家，我國的建筑能耗已成為急需解決的重大問題，節能減排勢在必行。只有在積極利用新能源的基礎上，將其與先進的節能技術相結合，才能保證我國在綠色環保發展道路上取得可喜成果。

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