基于被動(dòng)式建筑理論下的門窗技術(shù)研究

王麗穎，李帥強(qiáng)

（長春工程學(xué)院，長春130021）

1 引言

被動(dòng)式建筑門窗是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱的薄弱環(huán)節(jié)，由門窗等部分散失的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗約占58%左右。因此建筑門窗節(jié)能對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能有著重要的地位，也對(duì)被動(dòng)式建筑有著重要價(jià)值。

2 中德兩國關(guān)于被動(dòng)式建筑發(fā)展歷程對(duì)比

2.1 國內(nèi)被動(dòng)式建筑發(fā)展歷程狀況

目前，中國為響應(yīng)全球節(jié)能減排和氣候變化的號(hào)召，深入分析了中國現(xiàn)有建筑節(jié)能技術(shù)的瓶頸，以及建筑節(jié)能的國際趨勢和中國特殊國情，分析提出建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)2016—2030年的新三步走設(shè)想，即到2030年，30%新建建筑及30%既有建筑改造達(dá)到近零能耗，新建建筑30%能耗來自可再生能源。中國建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)順應(yīng)此設(shè)想，也可提出新的三步走目標(biāo)，即“低能耗節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、超低能耗節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、近零能耗節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)”。希望通過三次節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)提升落實(shí)，使中國在2030年達(dá)至具有良好節(jié)能效益性和環(huán)境舒適性的近零能耗建筑。見表1。

2.2 德國被動(dòng)式建筑發(fā)展歷程狀況

德國是世界上建筑技術(shù)領(lǐng)域最發(fā)達(dá)的國家之一，在1990年，建成了第一座被動(dòng)房（克萊尼斯坦），使其成為第一座能耗小于12k Wh/m2a的住宅建筑。1996年，德國菲斯特教授(Wolfgang Feist)成立了被動(dòng)式住房研究所PHI，已成為現(xiàn)如今全世界建筑節(jié)能公認(rèn)的認(rèn)證評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)[1]。德國最新《節(jié)能法》要求2019年起實(shí)施政府辦公建筑建成為“零能耗房屋”，2021年起實(shí)施新建建筑達(dá)到“近零能耗建筑”，2050年所有建筑存量成為“近零能耗建筑”。見圖1。

圖1 中德兩國建筑節(jié)能規(guī)范發(fā)展歷程對(duì)比

2.3 中德兩國被動(dòng)式居住建筑外門窗傳熱系數(shù)指標(biāo)對(duì)比

隨著中國建筑節(jié)能水平的逐步提高，中國節(jié)能門窗取得了長足進(jìn)步與發(fā)展，但就目前來看，中國與德國相比，建筑門窗節(jié)能仍存在著顯著的差距。見表1。

表1 中德兩國節(jié)能規(guī)范對(duì)居住建筑外門窗傳熱系數(shù)指標(biāo)對(duì)比

3 被動(dòng)式建筑門窗節(jié)能技術(shù)

建筑透明玻璃部分應(yīng)著重解決通風(fēng)，采光，透光，遮陽的熱量問題，而非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)部分密封，保溫，隔熱是其重要處理因素。

被動(dòng)式門窗技術(shù)是建筑節(jié)能的難點(diǎn)與關(guān)鍵，應(yīng)重點(diǎn)處理好門窗的密封性能和保溫性能等要素。門窗的質(zhì)量和性能是建筑房屋品質(zhì)的重中之重。與其他房屋相比，被動(dòng)式建筑節(jié)能對(duì)門窗各部分有著更高標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 被動(dòng)式建筑外門窗安裝技術(shù)

被動(dòng)式建筑外門窗安裝采用外掛式，并且沿窗框周圍盡可能覆蓋外保溫材料。避免洞口及窗框周邊產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，這種安裝方式使外門窗熱量損失減少了20%[2]，其等溫線分布均勻，可有效避免門窗等構(gòu)造部位熱橋問題。但是，外掛式安裝方式，由于自身沉重，經(jīng)過時(shí)間積累，在外部環(huán)境受力作用下容易發(fā)生形變，這樣保溫層隨之產(chǎn)生形變而容易產(chǎn)生熱橋問題。

而采用承窗條的方式就避免了此種缺點(diǎn)，窗框內(nèi)外所貼的防水隔氣膜與防水透氣膜避免結(jié)露發(fā)霉現(xiàn)象發(fā)生，保證了窗框周圍保溫層的耐久性，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式節(jié)能。

為防止霉菌生長，在通常室內(nèi)空氣濕度下，窗戶內(nèi)表面任何位置包括玻璃邊緣溫度至少應(yīng)在13℃以上。窗戶安裝方式，窗戶內(nèi)表面任何位置溫度高于13℃等溫線，即表明建筑與窗之間不會(huì)有發(fā)霉的現(xiàn)象產(chǎn)生。

因此表明被動(dòng)式建筑外門窗采用承窗條的安裝方式，通過技術(shù)構(gòu)造措施，避免了門窗熱橋產(chǎn)生，并保證了門窗的氣密性，提高了建筑保溫性能與舒適性能。

3.2 預(yù)壓膨脹密封帶技術(shù)

為防止雨水倒灌，預(yù)壓膨脹密封帶宜安裝在窗臺(tái)板與外保溫系統(tǒng)交接處外側(cè)，膨脹后的預(yù)壓密封帶應(yīng)將窗框與外墻之間的縫隙填實(shí)。其性能指標(biāo)應(yīng)滿足耐久性及抗風(fēng)雨強(qiáng)度要求。其施工質(zhì)量好壞將影響房屋的保溫性，氣密性和防冷凝性能。

3.3 防水隔汽膜與防水透氣膜技術(shù)

室內(nèi)一側(cè)使用防水隔汽膜，室外一側(cè)使用防水透氣膜；發(fā)泡膠用于窗與墻體間的密封保溫隔聲，室內(nèi)使用防水隔汽膜減少室內(nèi)水分熱量流失，室外防水透氣膜防止墻體保溫材料及窗體構(gòu)件受室外氣候變化侵害，從而確保建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體氣密性,提高建筑節(jié)能效率。

3.4 預(yù)制窗臺(tái)板技術(shù)

預(yù)制窗臺(tái)板的安裝可以采用粘貼或螺釘固定等形式。在窗臺(tái)板安裝過程中，窗臺(tái)板與窗框之間的縫隙應(yīng)用密封膠進(jìn)行封堵，在窗臺(tái)板下部的空隙用聚氨酯發(fā)泡劑進(jìn)行填充。預(yù)制窗臺(tái)板設(shè)置不僅有利于窗臺(tái)排水并能阻止外墻保溫層受潮。

4 節(jié)能窗在吉林省示范樓工程技術(shù)應(yīng)用

該試點(diǎn)示范樓位于嚴(yán)寒B區(qū)吉林省長春市，其實(shí)施建筑節(jié)能技術(shù)措施，結(jié)合我國嚴(yán)寒B區(qū)的氣象條件、經(jīng)濟(jì)條件及產(chǎn)品供應(yīng)等具體情況采用鋼結(jié)構(gòu)，預(yù)制火山渣混凝土夾芯保溫墻板內(nèi)外墻，采用了基礎(chǔ)淺埋的技術(shù)手段，提高了基礎(chǔ)保溫防潮性能，降低了經(jīng)濟(jì)技術(shù)等投資。

本試點(diǎn)工程采用承窗條的安裝方式，整窗傳熱系數(shù)應(yīng)在限值0.8w/(m2.k)以下，該工程是將窗通過固定在外墻邊緣，再進(jìn)行外墻保溫處理。節(jié)能窗采用六腔室結(jié)構(gòu)型材，內(nèi)部多個(gè)氣體空間填充聚氯乙烯保溫泡沫，增加窗框的熱阻值e。保溫玻璃采用了雙“Low-e”鍍層四玻真空玻璃，其傳熱系數(shù)可以達(dá)到0.4w/(m2.k)。其采用正確的安裝保證了門窗安裝的氣密性，避免熱橋產(chǎn)生，保證了建筑節(jié)能目標(biāo)實(shí)施。

5 結(jié)語

被動(dòng)式低能耗建筑具有良好的應(yīng)用前景，我國應(yīng)積極投身于未來建筑節(jié)能領(lǐng)域的發(fā)展。做好門窗節(jié)能這一關(guān)鍵點(diǎn)與核心。三分制作七分安裝，應(yīng)做好門窗企業(yè)與建筑施工企業(yè)良好無縫銜接。制定懲罰獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，使其施工人員門窗安裝規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)門窗全方位節(jié)能。同時(shí)我國被動(dòng)式建筑應(yīng)提高技術(shù)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，進(jìn)一步推動(dòng)我國建筑節(jié)能事業(yè)較快發(fā)展。