外窗节能改造（精选九篇）
外窗节能改造 篇1
目前我国的建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列, 成为我国能源消耗的三大“耗能大户”之一, 建筑能耗已占到社会总能耗的25%以上。由于政府及社会各界对建筑节能的重视, 我国建筑节能和发展绿色建筑等成绩斐然。但这些成绩绝大多数体现在新建建筑中, 而在既有建筑节能改造中贡献较少。我国当前既有建筑总面积约400亿m2, 其中既有居住建筑的面积约105亿m2, 这些既有建筑大部分为高能耗的非节能建筑, 与节能工作开展较早的欧洲国家相比, 外墙传热系数K值是其2.6~3.6倍, 屋面是其3.2~4.2倍, 外窗是其1.4~2.0倍, 门窗空气渗透是其3~6倍, 单位面积空调与供暖能耗是其2~3倍。量大面广的非节能型既有建筑的节能改造已成为我国建筑节能的关键, 这方面工作进展的好坏, 对我国建筑节能工作实际成效具有很大的影响, 对实现社会可持续发展具有重大意义。
一般而言, 在既有建筑节能改造中, 降低建筑能耗的途径主要是提高设备能效和提高建筑围护结构的热工性能这两个方面。由于建筑围护结构能耗约占整个建筑能耗的70%, 因此, 围护结构的节能改造是既有建筑节能改造的前提和重点。目前, 南京建造年代较早的既有居住建筑围护结构保温隔热性能普遍很差, 外墙一般为实心粘土砖, 外窗均为普通单层玻璃窗, 屋顶保温措施亦不能满足当前标准要求。本文以南京地区气候特征为基础, 以90年代典型既有居住建筑为物理模型, 利用BECS能耗计算软件, 模拟计算了不同层数 (4层、5层、6层) 的居住建筑在节能改造中外墙、外窗与屋顶同时改造和单独改造的建筑能耗情况, 并进行了分析。
1、物理模型
本文的物理模型为南京地区三幢正南向的典型多层住宅楼, 建筑面积分别为:2356m2、2954m2、3553m2, 建筑高度分别为15m、18m、21m。这三幢住宅楼均只有地上建筑, 层数分别为四层、五层和六层。图1和图2为六层的模型图, 分别是立体图和俯视图, 凸出的为封闭式阳台。 (见图1、2)
三幢住宅楼建筑结构相同, 均为砖混结构, 建筑外墙为240mm实心粘土砖墙, 墙体的传热热阻为2.04 (m2·K) /W。建筑屋顶为钢筋混凝土平屋面, 传热热阻为2.33 (m2·K) /W。三幢建筑的外窗均采用铝合金单层玻璃窗, 传热系数为6.4W/ (m2·K) , 遮阳系数为0.89。建筑屋顶面积约为598m2, 不同层数建筑各朝向的窗墙比如表1所示。
2、软件计算模型
本文利用清华斯维尔节能设计软件 (BECS) 进行能耗的动态模拟计算与分析。
BECS是一套运行在AutoCAD平台上的建筑节能设计软件, 用于居住建筑和公共建筑的节能审查和能耗评估。动态分析模块采用具有自主产权的清华大学Dest计算核心, 可以对建筑物进行全年8760小时的能耗模拟, 并提供详细的中间结果, 便于节能的优化、调整。对于居住建筑还可以进行真实的能耗模拟, 从而可以进行户型能耗标定。在使用过程中只须选择设计项目所在的城市和建筑类型, BECS就会自动判断设计项目所在的气候分区, 并按照相应的节能设计标准进行节能的审查和评估。
DeST-h采用清华大学江亿院士在80年代初提出的用于分析建筑热状况的状态空间法, 对建筑整体直接求解, 列出建筑各个构件 (墙、楼板、窗、室内空气等) 的热平衡方程, 通过数学处理, 可以得到如下的方程:
方程中, 反映各个节点所代表的建筑构件的物理特性, 为各个热扰的扰量大小, 包括外温、太阳辐射、人员、灯光、设备发热等等, 则为各个热扰对每个节点的影响系数。
通过该方程, 进行严密的数学推导, 求解出各个房间中各种扰量 (例如外温、太阳辐射、室内热扰、空调送风等) 对于房间室温的影响系数。然后根据叠加原理 (线性化假设) 把各个扰量计算叠加成房间没有空调供暖时的温度以及需要的空调供暖负荷。
3、围护结构节能改造
3.1 改造措施
本文主要研究不同层数的既有居住建筑外墙、外窗与屋顶经过节能改造增加节能措施之后的能耗情况。根据“结合当地气候特征”、“不破坏原有结构和使用功能”以及“满足防火等级要求”等原则, 外墙、外窗和屋顶的节能改造方式按表2所示进行。
3.2 改造前后的热工性能
围护结构改造前后热工性能的变化, 如表3所示。
从上表中可以看出, 在外墙增加50mm发泡水泥保温板后, 传热系数降低了51.96%;在外窗更换为5+9A+5中空玻璃塑钢窗后, 传热系数降低了51.56%;在屋顶增加60mm岩棉保温层后, 传热系数降低了69.96%。围护结构经节能改造, 其热工性能得到了显著的提高。这是因为发泡水泥保温板和岩棉保温层的导热系数较小, 增加了外墙和屋面系统的传热热阻, 从而改良了外墙和屋面的保温隔热性能。而5+9A+5中空玻璃的使用增加了外窗玻璃的厚度, 更重要的是中空玻璃中间的密闭空气, 导热系数很小, 从而传热热阻较大, 提高了外窗的保温隔热性能。
4、结果分析
4.1 单独改造时的能耗分析
图3~图5给出了4层、5层和6层居住建筑在外墙、外窗与屋顶单独改造时的能耗情况。
从图3~图5中可以看出, 不同层数的居住建筑, 经过外墙、外窗与屋顶的单独改造, 其单位面积的全年能耗量均不能满足标准限值要求。这主要是由于经单独改造后, 虽然空调季的单位面积能耗基本在标准限值以下, 但采暖季的单位面积能耗过高, 从而导致全年的单位面积能耗偏高。这说明, 在夏热冬冷的南京地区, 建筑的围护结构性能, 不仅要考虑夏季的隔热性能, 也要兼顾冬季的保温性能。
4层、5层、6层居住建筑, 经过外墙节能改造, 单位面积的全年能耗量分别降低了17.62%、18.63%和19.39%;经过外窗节能改造, 单位面积的全年能耗量分别降低了8.12%、8.65%和9.06%;经过屋顶节能改造, 单位面积的全年能耗量分别降低了21.47%、18.38%和16.03%。
可以看出, 外墙和屋顶经节能改造, 给建筑带来的节能量是显著的, 主要是由于外墙和屋顶用的保温材料热工性能好, 厚度也较厚, 发挥了良好的保温隔热作用。外窗的节能改造带来的效果没有外墙和屋顶明显, 一是由于居住建筑的窗墙比小, 外窗总面积甚至比屋顶面积还要少30%左右, 二是外窗经更换后的传热系数也比外墙和屋顶还要大不少, 外窗也没有采取活动外遮阳方式, 在夏季进一步阻挡太阳辐射得热, 从而导致外窗经节能改造的节能效果没有外墙和屋顶显著。
此外, 可以看出, 随着楼层的增高, 外墙节能改造带来的节能量越来越大, 屋顶节能改造带来的节能量越来越小。这是由于楼层低的居住建筑, 外墙面积较小, 因而屋顶在节能量占据的比重较大。随着楼层增高, 外墙面积不断增加, 此时屋顶在节能量占据的比例自然降低。
4.2 同时改造时的能耗分析
图6给出了不同层数的居住建筑, 在外窗、外窗与屋顶同时改造时的能耗情况。
从图6可以看出, 不同层数的居住建筑, 经过外墙、外窗和屋顶的同时改造后, 其单位面积的全年能耗量都满足标准限值要求, 并且, 改造后的空调季的单位面积能耗量和采暖季的单位面积能耗量均小于标准限值。这说明, 在节能改造中, 围护结构综合性的改造, 对围护结构整体热工性能的提高是具有实际意义的。
同时可以看出, 4层、5层、6层居住建筑, 经过外墙、外窗和屋顶的同时改造, 单位面积的全年能耗量分别降低了47.22%、45.63%和44.45%。
虽然随着楼层的增高, 居住建筑的相对节能量呈下降趋势, 但是, 居住建筑单位面积的全年能耗量也是呈下降趋势的。这主要是由于外墙的节能改造, 在整体节能量中的比例越来越大, 外墙改造节能收益的增加值, 大于屋顶节能收益的减少值。
5、结论
(1) 对既有居住建筑的外窗进行节能改造, 条件允许时, 应采用热工性能较好的外窗, 并配合安装活动外遮阳设施。这可以大大提高外窗改造带来的节能效果。
(2) 对既有居住建筑围护结构进行节能改造, 条件允许时, 对其外墙、外窗与屋顶同时改造, 才能保证建筑的空调季、采暖季以及全年的能耗指标达到标准要求。本文物理模型条件下, 4层、5层和6层的居住建筑经外墙、外窗和屋顶的同时改造, 单位面积的全年能耗量分别降低了47.22%、45.63%和44.45%。楼层越高, 其单位面积的全年能耗量越低。
(3) 对既有居住建筑围护结构进行节能改造, 条件不允许时, 对于小于等于4层的居住建筑, 应首先考虑屋顶的节能改造, 本文物理模型条件下, 4层居住建筑经屋顶改造, 单位面积的全年能耗量降低了21.47%;对于大于4层的居住建筑, 应首先考虑外墙的节能改造, 本文物理模型条件下, 6层居住建筑经外墙改造, 单位面积的全年能耗量降低了19.39%。
参考文献
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[6]张晓亮, 吴如宏, 燕达.住宅建筑环境模拟软件DeST-h简介.全国暖通空调制冷2004年学术年会.
建筑外窗降低建筑节能性能分析论文 篇2
关键词:建筑耗能;建筑外窗节能性能
建筑外窗是建筑围护结构的组成部分，同时也是外维护结构中保温性能最薄弱的环节，据有关资料显示，当前我国的社会总能耗中建筑能耗就占了三成，而在建筑能耗中，建筑外窗能耗又占了近一半。换句话说，建筑外窗能耗占了社会总能耗的近1/7，因而建筑外窗节能性能是被动房达到节能指标的关键。为此，河北省自5月1日起，省行政区域内申报施工图设计审查的新建(含改建、扩建)居住建筑均执行65%节能标准，5月1日执行75%节能标准。这标志着河北省节能减排工作又向前迈进了一大步。因此，建筑外窗的节能性能在工程应用中显得尤为重要。
一、建筑外窗热量损耗因素分析
众所周知，能量的消耗主要是通过介质的传递来实现，而建筑外窗属于其中的介质。节能建筑外窗的常见节能参数主要就是传热系数(K值)、窗墙比和气密性等。要想降低能耗，其实关键的就是改变节能参数。
二、降低建筑外窗热量损耗的途径
(一)降低建筑外窗的传热系数(K值)。从材料的热传导性能来说，金属材料比玻璃的导热系数高，塑料的、木材的导热系数又比玻璃底，常有的建筑外窗相关材料的导热系数见表1。影响建筑外窗传热系数的因素主要是材料的传热系数和玻璃的传热系数，因此要想降低建筑外窗的传热系数关键是要降低建筑外窗型材的传热系数和玻璃传热系数。1.型材的选用。目前市场上占据主导地位的建筑外窗主要是断桥铝合金建筑外窗和塑钢建筑外窗。断桥铝建筑外窗是在传统的铝合金建筑外窗和塑料建筑外窗的基础上利用结构原理制作出来的一种新型建筑外窗。(1)断桥铝复合材料制作的主要工艺是利用高隔热材料(尼龙隔热条，隔热性高于铝型材1250倍)，将室内外两层铝合金既隔开又紧密地连接成一个整体，构成一种新的隔热型的铝型材。针对断桥铝合金窗型材，降低断桥铝合金窗型材的传热系数最有效的途径。首先是在满足型材强度规范的前提下加高隔热条的高度并降低热量传导，其次是在断桥内填充保温材料用来降低空气对流的影响。断桥铝合金型材的传热系数主要与隔热条间隙宽度大小有关，按照《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ151-给出的隔热条宽度与断桥铝合金型材的传热系数的关系如图1所示。此外，“65系列”的断桥铝型材可实现建筑外窗的三道密封结构，合理分离水汽腔，有效实现气水等压平衡，大幅度增加建筑外窗的水密性和气密性。(2)塑钢型材针对于塑钢型材，主要就是增加塑钢型材的腔室以降低空气对流的影响进而达到降低型材传热系数的目的。塑钢型材保温性能见表2。(3)木型材或铝木复合型材与窗框厚度尺寸及木材湿度有关，按照《JGJ-T151-2008建筑门窗玻璃幕墙加工计算规程》中给出的木窗框与窗框的关系图如图2所示。2.玻璃的选用。(1)中空玻璃，中空玻璃是由两片或多片玻璃组成，玻璃间用内部灌有干燥剂的空心铝管隔离，同时将中空部分充入干燥空气或惰性气体，并用丁基胶、聚硫胶或结构胶进行密封处理，形成干燥空间的玻璃，其传热系数优于单层玻璃的传热系数。(2)低辐射镀膜玻璃，低辐射镀膜玻璃又称Low-E玻璃，该玻璃有较好对光学的控制性能，对波长以0.3～2.5mm的太阳光有良好的反射和吸收能力，能够明显减少太阳光的辐射能的传递，低辐射镀膜玻璃也可以做成中空玻璃，对节能有更好的效果。(3)真空玻璃，真空玻璃是将两块平板玻璃的四周密封，将其中间间隙抽成真空后密封排气孔，两片玻璃之间的间隙通常为0.1～0.2mm，真空玻璃的两片一般至少有一片是低辐射玻璃，这样将通过真空玻璃的传导、对流和辐射方式散失的热量降到最低。以上三种玻璃都具有很好的隔热保温性能，因此能有效地达到节能目的。3.窗型的设计。如建筑节能设计标准、被动房塑料窗的配置图3所示。就建筑外窗产品而言，节能建筑外窗的窗型主要是平开窗和固定窗两种，推拉窗因窗扇四周密封性能较差，不能很好地降低热传递，所以推拉窗不是真正意义上的节能建筑外窗，平开窗和固定窗四周均有很好的`密封，能有效地降低能量的消耗，因此平开窗和固定窗都属于节能建筑外窗的范围就节能效果而言，单从窗型上来说，固定窗的保温效果要优于平开窗，因为平开窗虽然开启部位密封效果很好，但毕竟是开启部位，主要是利用密封胶条实现封闭效果，但与固定窗还是存在一定的差距。因此，固定窗的密封效果优于平开窗，能量消耗也同样优于平开窗。所以，在窗型设计方面，在满足通风和消防规范的前提下，应尽量减少开启部位的设计，进而达到建筑外窗节能目标。4.建筑外窗的制作。在建筑外窗制作过程中，要严格控制建筑外窗制作工艺和质量要求，严格把控建筑外窗的加工精度，保证建筑外窗各部位的配合间隙，同时对密封胶条的选用也要严格控制，建议使用三元乙丙材质密封胶条，三元乙丙材质的密封胶条使用寿命长、生产能耗低、伸缩强度大、密封性能好，这也是建筑外窗节能的保证。重点推荐：90铝包木内开系列门窗，开启方式：固定/平开(对平开)/平开上悬(对平开上悬)/悬开(上悬、下悬)/推拉;玻璃配置：双层玻璃5+15A+5，三层玻璃5+9A+5+9A+5;5+12A+5+12A+5;密封配置：EPDM软硬共挤复合型胶条、斯劳格密封胶条;铝材配置：窗系列铝材壁厚≥1.4mm，门系列铝材壁厚≥2.0mm;纱窗配置(备选项)：一是外挂式纱窗，二是金刚网一体纱窗;产品性能：抗风压性能-8级，空气隔声性能-4级，保温性能-8级;特点：具有纯木窗特点，外观更加豪华大气，外铝颜色多样，可与建筑物融为一体，铝材耐腐性能优良，可延长产品寿命，市场认可度高，清洁方便，容易保养。图5图65.对外窗透明部分的基本性能要求玻璃的透明部分性能是较为复杂的，需同时满足如下要求：玻璃的传热系数应满足K≤0.8W/(m2K);玻璃的太阳能总透射比G≥0.35;玻璃的选择性系数S，愈大愈好;并满足S=TL/g≥1.25的要求;其中TL是可见光透射比。
三、结语
在当下的建筑外窗市场下，各种各样的建筑外窗琳琅满目，为更好地更有效地达成节能减排、保护环境的目标，降低建筑耗能是关键，而大力发展节能建筑外窗就是最有效的途径。
参考文献：
[1]邹明妍.《门窗节能的重要性》.
[2]张锐.《浅谈建筑门节能窗》.
[3]王戊已.《浅谈建筑节能门窗的设计与应用》.
[4]被动房之家.《如何选择被动房门窗》.
大豆加工节能改造实践 篇3
关键词：大豆浸出 豆粕筛 风机变频 蒸汽冷凝水
中图分类号：F426.82 文献标识码：A文章编号：1672-5336（2014）20-0078-01
目前，国内大豆加工行业已显现出产能过剩带来的后果，大豆加工量过剩，豆粕库存量时常处于严重高位的局面，同时受养殖业利润压缩的影响，豆粕价格跌宕起伏，并长时间处于价格低位。大豆油脂市场持续低迷，价格下滑。越是在整体市场不乐观的情况下，企业更是要从自身出发，做好节能减排工作，降低生产成本。我司在今年开展了车间设备大机修项目，充分从改善加工工艺、提高产品指标、降低消耗等方面出发，耗时一个月，车间生产状况产生了较大幅度的改观。以下是我部门实施的几个项目，希望能给大家在节能减排方面提供一些参考。
1 豆粕分级筛增设项目
目前油脂加工厂仅生产片状豆粕已不能满足客户的需求，根据养殖业养殖种类的不同，粉状豆粕的需求量和质量需求都在上升，大多数油脂加工厂从DTDC出来的豆粕都需要经过粉碎机粉碎后再进行包装。豆粕粉碎机每台每天处理量约为1000吨，我司两台粕粉碎机（额定功率为200KW）同时24小时工作，每小时实际耗电约240KW，耗电量很大。根据粉碎后粕粒的物理特性，从节电方面进行考虑增添了粕分级筛。
本项目的设计方案为：在豆粕进入粉碎工段前增设一台粕分级筛，该筛为平面回转筛，筛网设计为一层，筛孔直径为5mm，电机动力为11KW。通过筛体的回转运动豆粕根据颗粒大小在筛面上进行分级，筛下物从筛体中下部出来通过溜管直接输送至豆粕绞龙，再通过提升机输送至打包车间。而筛上物运动至筛体尾端，落料至豆粕暂存罐，再进入粉碎机进行粉碎，但此时仅需要开启一台粉碎机即可。
通过这个项目，实际生产加工中每小时可节电约120KW，增加筛子、制作溜管等硬件设施的投资很快就可以得到回收。
本项目的整体实施过程虽然并不复杂，但却要注意几个细节：（1）要安装吸风管。豆粕在筛体内运动，势必会产生一定的粉尘。（2）要安装回料溜管。一旦生产中筛子发生任何问题需要停下来进行维修，需要关闭筛子进料口闸门，豆粕全部从回料管进入暂存罐，回料溜管不需要安装闸门，但注意溜管的尺寸要按照豆粕的全部产出量来设计，不宜过小。
2 风机变频技术改造项目
变频技术在工业自动化中已得到广泛的应用，油脂工业发展到今天，泵的变频已得到了应用和认可，变频技术在风机的应用上却少之又少，这是基于操作工根据生产状况的变化只是一味的调节风门，这已然成为了一种习惯。
下面通过两项改造项目和大家进行一下交流：
（1）穿流烘干机风机变频改造。为了满足浸出时对料胚水分的要求，料胚水分高时，鼓风机的风门就要开大，反之，风门就要关小。通常风门开度仅需开百分之三十即可。
根据公式P1v=[0.45+0.55（Q/QN）2]P1e，Ki=。
每台风机额定功率为17.5KW，Q/QN为0.6—0.7，改造为变频器驱动，估算节电率：取Q/QN为0.65，节电率Ki=0.6，P1v=11.94KW，年节电量（按300天计）高达51580KWH，效益很可观。
（2）DTDC风机变频。DTDC风机的使用情况类似于烘干机风机，电机额定功率200KW，根据公式Q/QN取为0.75，Ki=0.44，P1v=151.875KW，则年节电量为481140KWH，节电效果更佳明显。并且DTDC风机一般都处于室外，风门机械性的调节会随着时间的延续变得困难，改造后更有利于操作工操作。
3 蒸汽冷凝水的综合利用项目
高温的蒸汽在设备内经过热量交换就会被冷却而产生冷凝水，然而此时的冷凝水中仍然含有较高的热量。经过设计和改造，在一些设备上实现了冷凝水热量的重新利用。（1）取暖上应用。空调是常用的取暖设备，功率消耗大且空气干燥。利用冷凝水通过散热片将热量散发出来进行取暖，不但节约了大量电能，人的舒适感也增强了。（2）热风加热器应用。将原本用蒸汽加热的抽湿热风加热器更改为用冷凝水加热，DN40的管径，正常生产时蒸汽压力1bar左右，约每小时消耗蒸汽0.1吨，蒸汽得到有效节约。浸出车间DTDC热风加热器采用蒸汽冷凝水作为预热热源，预热后再用蒸汽加热，同样节约了大量的新鲜蒸汽。（3）膨化料加湿。大豆原料水分较低时，将蒸汽冷凝水通过膨化机销钉喷孔对膨化料进行加湿，提高膨化水分，不但有利于浸出操作，而且产生了一定的经济效益。
4 结语
作为高能耗的加工型企业，即便是一个小小的改进都会带来一定的经济效益和社会效益。上述几点改造希望能给大家带来一些帮助和参考。
参考文献
[1]油脂制取与加工工艺学/刘玉兰主编.北京：科学出版社，2003.
生态节能住宅的外窗节能设计研究 篇4
生态节能住宅是以生态环保、节能减耗为宗旨,根据自然环境,综合运用生态学、建筑学的基本原理,遵循气候设计和节能的基本方法,在保证舒适、健康的室内热环境基础上,以人为本,从人、建筑、自然所构成的整体环境出发,对住宅进行节能设计,并最大限度地减少能源,实现可持续发展的目标。生态节能住宅具有节能和利用再生资源的典型特征。
2 外窗节能设计
2.1 合理控制窗墙比
窗墙比是指某朝向的外窗总面积(包括阳台门的透明部分)与同朝向的墙面总面积(包括该朝向上的窗、阳台门的透明部分)之比。其确定需要考虑以下因素:
1)玻璃层数。
增加玻璃的层数,在内外层玻璃之间形成密闭的空气层,可大大改善外窗的保温性能。双层窗的传热系数比单层窗降低将近1/2,而三层窗又比双层窗降低近1/3[1]。为了减少玻璃窗的散热损失,应该采用双层玻璃乃至三层玻璃。
2)朝向及地区气象条件。
朝向对窗节能效果有很大影响。有资料表明:南向窗户的窗墙比增加时,单层窗节能率下降,而双层钢窗却上升。东向和北向的单层窗节能率随窗墙比增加而下降,而双层窗却略有增加[2]。这说明南向双层窗的辐射得热量大于窗的热耗量。
窗节能效果还与建筑所在地区气象条件有关。有关资料表明:北京冬季使用双层钢窗可使室内的日辐射得热量大于窗的热耗损失量而成为得热构件,而在长春,即使采用双层窗也依然是耗热构件[2]。因此,住宅节能设计要根据不同地区,不同朝向选择窗墙比。例如:武汉绿景苑地处北纬30°,夏至太阳与地面的夹角为83°左右,基本与南向门窗平行,使太阳辐射对室内影响最小;冬至太阳与地面的夹角为40°左右,与南向门窗夹角为50°左右,此时太阳辐射对室内最大。所以,为了更好地利用太阳能,小区所有住宅的南向立面设计为大面积的全玻璃塑钢落地门[3]。
3)提高外窗的气密性。
气密性是指建筑物围护结构阻止空气流通的严密程度。外窗气密性的等级不应低于GB 7107-2002建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法中规定的要求。在节能设计时提高外窗气密性的方法有:a.设置弹性良好、经久耐用的泡沫塑料密封条;b.使用新型的、密闭性能良好的门窗材料;c.提高窗用型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确度;d.提高门窗制作及安装质量,严格验收;e.增厚户门和阳台门,应选用填充聚苯板或岩棉板的实心门,并与防火、防水要求相结合;f.对窗框进行断热处理,用高效保温材料镶嵌于金属窗框之间或利用空腹钢窗内的空气间层增加窗框热阻。例如:武汉绿景苑小区外窗和阳台门全部采用中空玻璃窗,门窗框料由PVC型材与钢衬料制成,同时选用与之配套的五金件和密封件,并按国家标准集中加工和安装,以提高门窗的密封性能。据权威检测单位检测,该批门窗的气密性达到国家Ⅱ级标准。进户门采用全钢结构,由钢板与型钢制作而成,门芯充填岩棉等复合保温材料的双开保温隔音防盗门,门框与门扇之间增设防火密封条,具有保温防火、隔音防盗等多种功能[4]。
4)合理选择窗户类型。
目前,符合节能标准要求的塑料门窗已在全国各类建筑工程中得到普遍的应用,如钢塑共挤窗、铝塑复合窗、玻璃钢窗、复合木窗、断热铝合金节能窗的开发等都有了较好的开发和应用。配合节能窗的开发,低反射玻璃、Low-E玻璃等具有高科技含量的中空玻璃不断投入市场。根据实测结果,一般单层钢或铝型材框窗的传热系数为4.7 W/(m2·K)<K≤6.4 W/(m2·K),大约为一块黏土砖的传热系数K值的2倍～3倍,即使是节能效果较好的单框双玻璃窗或双层窗,其传热系数也远远大于普通黏土砖墙,故窗型的选择对节能的影响也非常大[5]。
5)增设有效外遮阳体系。
太阳辐射对建筑有相当的影响。根据美国研究,发现通过玻璃进入室内的太阳辐射量是墙体的30倍以上。但如果附加了一定的遮阳措施,这种热通过量则明显减少,大约只占原先的1/3左右[3]。因此,《住宅设计规范》中规定西向外窗应设置外遮阳,夏热冬冷地区以及寒冷地区空调负荷大的建筑外窗(包括阳台的透明部分)宜设置外部遮阳。
同时由于外遮阳对建筑立面造型影响很大,需要建筑师通过分析立面上遮阳板造成的阴影,合理地计算出所需遮阳板的尺寸、形式和位置,设置有效的屋面遮阳装饰架,并且结合所选取的产品,使遮阳和住宅构件如阳台、晾衣挡板有机结合,统一地考虑。另外还可以进一步安装光、温感元件及电动构件以实现智能化的全自动控制,以降低太阳辐射的影响,节约能源。
6)居住建筑不宜设置凸窗。
客观地说,凸窗确实拥有外观漂亮、房内阳光充足等优点,然而,凸窗增加建设成本,增加能耗,隔热性差,易出现结露等问题影响房间的正常使用。因此从节能的角度出发,严寒地区不应设置凸窗,寒冷地区及夏热冬冷地区A区和B区北向的卧室、起居室不应设置凸窗。但节能并不是居住建筑设计所要考虑的唯一因素。设置凸窗时,凸窗凸出(从内墙面至凸窗内表面)不应大于600 mm。凸窗的传热系数应比普通平窗降低10%,其不透明的顶部、底部、侧面的传热系数应不大于外墙的传热系数,并应采取隔热断桥和保温措施。计算窗墙面积比时,凸窗的窗面积和凸窗所占的墙面积都按窗洞口面积计算。
2.2太阳能与建筑外窗一体化
1)直接得热式:冬季让太阳从南面窗直接射入房间内部,用楼板层、墙及家具设备等材料作为吸热和储热体,当室温低于这些储热体表面温度时,这些物体就会向室内辐射供热[6]。为了减少热损失,必须提高窗户的保温能力,可以采用双层或多层高效保温玻璃或在窗户内外安装可活动的保温板或保温卷帘,以消除或减少窗玻璃内侧面的凝结水。此外,采用直接得热式的设计时,南向表面的最佳朝向是正南的15°之内,且朝南的表面不需要全部位于同一墙面上。2)附加阳光间:是指那些由于直接获得太阳热能而使温度产生较大波动的空间。一般与主体建筑相连,可以利用南向的阳台和顶部的露台,构造简单,容易实施。冬季白天吸收太阳辐射而得热,通过主体建筑的孔洞、门窗传入室内或作为主体的缓冲区,夜间释放热量,为室内供暖,减少建筑的热损失[6]。夏季白天应防止阳光间过热,可以采用遮阳和顶窗开启散热;或将玻璃房的外层玻璃窗打开,形成一个热通道,使建筑物后面的凉空气穿堂而过。另外,在阳光间种植植物、花卉形成富氧的室内空间。阳光间的玻璃房还可以创造独特的建筑造型。
3结语
本文所介绍的仅是生态节能住宅设计中的外窗节能设计部分,而住宅的生态节能设计是一项综合性的系统工程,它涉及建筑材料、住宅设计及围护结构设计、建筑物理等多个专业领域,需要多个行业部门协同行动才有可能实现。况且我国占地面积大,气候差异也较大,自然资源与能源的储备和环境、生态状况也不一样,加之各地区技术经济、民族文化呈现明显的地域差异与特点,因此建筑生态与节能的设计需要各个设计部门的配合,大胆创新,积极实践,将生态技术和建筑节能科学运用到建筑设计中,以提高能源利用率。
参考文献
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[6]宋菁菁.节约型建筑设计策略研究[D].上海:同济大学硕士学位论文,2006.
建筑外窗节能因素分析探讨 篇5
1 影响外窗节能效果的因素
1.1 传热系数
传热系数是表征门窗保温性能的指标, 表示在稳定传热条件下, 外门窗两侧空气温差为1K, 单位时间内, 通过单位面积的传热量[1]。外窗传热系数主要取决于型材的结构性能、玻璃的结构性能和整体密封效果。一般情况下, 传热系数越小, 通过外窗的热损耗就越小。
1.2 密封性能
气密性能是外门窗在正常关闭状态时, 阻止空气渗透的能力;水密性能是外门窗在正常关闭状态时, 在风雨同时作用下, 阻止雨水渗漏的能力[2]。当室内外存在温差或压差的情况下, 气密性差则空气渗透量大, 通过空气对流方式损耗的能量就大, 所以气密性能是外窗节能与否的一个重要指标;外窗的气密性对热量损耗会产生直接影响, 当然, 室外的风力对室内温度的影响也是不容忽视的, 可见气密性等级越低, 热量损失越大, 对室温的影响就更大。
1.3 玻璃辐射
普通的玻璃具有很好的反射率, 极易将热量辐射到冷物体上, 外窗大部分热量的损失都是由于玻璃的辐射造成的;另一方面由于玻璃的热阻较小, 主要依靠两侧空气边界层的热阻起作用, 所以普通单层玻璃热传导的能耗也不可忽视。目前市场上的玻璃种类较多, 为我们提供了多样化的选择, 能否选择高质量的玻璃对于外窗节能很重要。
1.4 窗型选择
在影响外窗节能性能的诸多因素之中, 窗型是第一要素。平开窗和固定窗的节能效果比较好, 推拉窗的节能效果较差。这是因为平开窗和固定窗的密封比较好, 在窗扇关闭之后, 很难形成对流, 减少了热量损失。而推拉窗为便于窗扇安装和推拉滑动, 框扇间留有较大间隙, 所以不管是采用哪一种材料作框扇, 推拉窗窗扇上下都有较为明显的对流热量损失。
1.5 窗墙比
窗墙比是指建筑外窗的面积与外墙面积之比, 窗墙比是建筑和建筑热工节能设计中常用的技术指标, 国家相关设计规范中对窗墙比的系数有详细的要求。建筑的热、冷消耗量随窗墙比的变化而不同, 通常情况下墙体的传热热阻要比外窗的传热热阻大很多, 因此建筑的冷、热消耗量随窗墙比的增加而增加。所以在窗户满足采光通风等功能的情况下, 为降低外窗能耗, 在设计过程中必须根据建筑的层高、朝向等因素来确定合理的窗墙比也很重要。
2 提高外窗节能效果的措施
2.1 优化节能设计
节能设计要结合节能建筑所在地区的实际情况进行设计。要灵活运用, 根据建筑所在地的气候环境及对建筑舒适性的要求, 并充分考虑太阳辐射和空气流动的影响。在外窗设计时应分析建筑的朝向、建筑之间的距离以及建筑之间的相互位置关系。综合考虑影响节能的外部环境因素, 在保证采光、通风、观赏和建筑美感的同时, 优化窗墙比例、确定合适的窗型, 增强建筑外窗的密封性能, 降低冷空气渗入量, 减少外窗传热。确保对外窗节能设计的科学化、合理化, 使自然资源得到有效利用。
2.2 选择节能型材
建筑外窗面积的15%到30%都被框架所占, 边框是外窗的支撑体系, 由金属型材、非金属型材或复合型材加工而成。不同型材的传热性能存在着很大差异, 非金属型材的热阻远大于金属型材的热阻, 同类型材随断面结构的不同传热性能差别也很大。框架是热传导能耗的一个主要部位, 正确合理选用型材对提高外窗节能效果很重要, 铝塑复合型材和隔热断桥铝型材具有一定优势。铝塑复合型材由于内侧采用了PVC材料, 保温性能好;外侧的铝合金型材和内层的塑料异型材全部使用专用插角连接, 抗风压强度高;新型的密封结构设计加强了密封性能。隔热断桥铝型材在保留了加工精度高和耐老化变形方面优点的基础上, 在型材的内部、外部安装了冷热桥技术, 窗框具有多种断面形式以及较高的强度, 隔温性能和机械性能良好, 还大幅度降低了传热系数。选用优质的铝塑复合型材和隔热断桥铝型材对提高外窗节能效果有明显作用。
2.3 应用节能玻璃
玻璃是外窗重要构建之一, 其作用不仅仅是采光, 还具有导热性和遮阳性, 外窗的最大导热和辐射面积就是玻璃, 是能耗的主要部件。普通单层白玻不能很好的解决能耗和提高抗风压性能, 现已被中空玻璃系列节能产品所取代。中空玻璃通过增加空气层厚度或层数, 向空气层中填充惰性气体, 使空气层无空气对流, 降低传热, 提高节能效果, 具有良好的保温、隔音和防结露等特点, 与窗扇形成整体刚性比较好, 增加了受力杆件的强度, 改善了外窗保温性能和抗风压性能 (抗风压性能好, 窗框扇不易变形, 可减少对流热量损失) ;low-E玻璃既能降低太阳光的直接辐射传热, 也能大幅降低对流传导传热, 具有阻止热辐射直接透过的作用。节能玻璃种类较多, 功能各不相同, 应根据不同地域环境条件合理选用, 如北方地区要重点考虑保温性能, 降低冬季采暖的能耗, 南方地区要重点考虑遮阳性能, 以降低夏季空调的能耗。
2.4 配装优质附件
在附件的选择上, 人们常认为五金件和密封条是配件, 忽视了它们在节能方面的重要作用, 结果使外窗在使用过程中的整体质量和节能效果受到严重影响。外窗的力学性能 (启闭力、悬端吊重、反复启闭性能等) 和物理性能 (抗风压性能、密封性能、保温性能等) 都与五金件有直接的关系, 各种窗型的独特功能都依赖于五金件的配置来实现。密封条是用来加强外窗密封性能, 提高保温性能最直接的附件, 所以材质必须具有足够的拉伸强度, 良好的弹性和耐老化性能, 外形尺寸要与型材协调匹配;密封条质量的好坏及安装的正确与否, 直接影响到建筑外窗的密封性能。所以选择高品质的五金配件、密封材料并安装调整到位, 对于改善外窗的密封性能, 提高整体节能效果也是相当重要的。
3 结束语
节能不仅是经济可持续发展的需求, 也是环境保护的必然要求, 面对能源紧张和资源缺乏的严峻形势, 提高外窗节能效果具有现实意义。外窗的节能应从型材的选择、附件的配置、节能玻璃的应用等多方面来控制, 通过科学设计、优化组合共同完成, 从整体上达到节能的最佳效果。
摘要：外窗是建筑外围护结构中热工性能最薄弱的部分, 是建筑物能耗的关键部位。本论述通过分析与探讨建筑外窗节能的主要影响因素:传热系数、密封性能、玻璃辐射、窗型选择、窗墙比的影响。提出外窗节能措施, 通过优化节能设计、应用节能玻璃、正确选择节能型材及优质附件, 从而达到提高门窗节能效果的目的。
关键词：建筑外窗,节能,影响因素,措施
参考文献
[1]GB/T 8484-2008.建筑外门窗保温性能分级及检测方法[S].2008.
[2]GB/T 7106-2008.建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法[S].2008.
建筑外窗节能影响与检测 篇6
1 外窗的构造对建筑节能的影响
1.1 窗型
如今建筑大多使用平开窗、推拉窗以及固定窗这三种类型。在设计上, 推拉窗的窗扇上方都有比下窗框边缘高的空间, 即使窗体内侧有毛条, 但是窗扇上方和下方的轮滑仍存在间隙, 这样就可以形成一个热流和冷气的循环, 虽然可以调节室内空气, 然而这种窗型也有能量损耗, 其损耗多在于窗材的热传导、玻璃的辐射以及渗透耗热。
平开窗有内、外平开窗之分, 在窗扇间、窗扇与窗框之间都有橡胶密封, 当窗户关上之后, 橡胶密封严实, 不易透热, 但是由于窗材的导热和玻璃的辐射的原因, 仍有大量能量损耗。
固定窗的窗框是嵌在墙体内的, 玻璃直接安装在窗框上, 并用密封胶封实, 所以不会产生对流热损失, 其主要热损耗来自于窗材的热传导和玻璃的辐射。固定窗窗框嵌在墙体内, 玻璃直接安在窗框上, 玻璃和窗框的接缝用密封胶四边密封, 有良好的水密性和气密性, 空气很难通过密封胶形成对流, 因此对流热损失极少, 主要热损是玻璃的辐射和窗材的热传导。从窗型结构上讲, 固定窗节能性最好, 其次为平开窗, 再次为推拉窗。
1.2 窗玻璃
从上述的窗型因素来看, 主要的热损耗大多是因为窗玻璃。要想从窗玻璃入手做好节能设计, 就要设计成双玻结构, 提高玻璃对波长在0.3 mm~2.5 mm范围内的太阳光的反射能力和吸收能力。从玻璃的性价比来看, 最佳选择为单框双玻结构和热反射镀膜玻璃。单框双玻璃结构的采光性能和隔热隔音性能都可以和中空玻璃媲美, 其隔热效果主要是靠是二层玻璃间密封的空气层, 空气的导热系数为0.028 W/m·K, 但玻璃的导热系数为0.77 W/m·K, 两者的导热系数存在很大的差异, 并且两层玻璃间被密封起来了, 导热主要是通过空气层, 热阻效果很明显, 这也是提高外窗玻璃节能性的方法之一。通过实验选用不同的玻窗结构作为保温层, 最后发现单框双层玻璃铝合金窗能够有效地降低外窗热损高达60%。目前热反射镀膜玻璃已经能够满足一般节能窗的需求, 如果有更高的要求, 可以用中空玻璃或是低辐射镀膜玻璃等等。
1.3 窗框用材
现在的窗框用材大多是塑料型材、不锈钢、木材以及铝合金型材, 其中金属材料的使用最为多见。金属材料的窗框用材具有很大的传热系统, 不利于建筑节能性设计。根据笔者的多年从业经验, 窗框用材大多是由于热传导从而产生热损。要想降低热损, 就要降低外窗“热桥”的影响。
1.4 窗墙结合形式
在安装外窗的施工过程中, 要将窗口周围用砂浆抹实, 严格按照施工规范要求去做, 尽可能地解决施工错误问题。因为窗墙结合形式是提高外窗节能性的有效方法, 所以对于施工中的问题一定要给予足够的重视。
2 建筑外窗检测方法
在对影响建筑节能效果的外窗因素进行分析的前提下, 除了要保障科学的设计和施工方法, 还要对外窗项目进行检测, 以确保预期的节能效果能够实现。窗的物理性能有隔声隔热、遮阳防水、抗风耐压等, 窗有“三性”即气密性、水密性、抗风压性, 下面我们就主要以这“三性”为例, 阐述具体的检测方法。
2.1 建筑外窗气密性能检测
气密性指的是在外窗关闭的前提下, 外窗能够阻止空气渗透的能力。检测外窗气密性的两大指标是“单位缝长空气渗透量”和“单位面积空气渗透量”。前者指的是在标准状态下, 单位时间内通过单位缝长的空气量, 后者指的是在标准状态下单位时间内通过单位面积的空气量。在检测时, 要将试件上可开启的缝隙和镶嵌缝隙密封, 其次按照各自特定的检测加压程序进行加压, 读取数据, 然后将密封措施去掉之后再次加压, 最后计算两次加压的数据得出结果。在计算时要注意单位换算以及正负压分别计算, 分别定级。
2.2 建筑外窗水密性能检测
水密性值得是在风雨的条件下, 关闭的外窗阻止雨水渗漏的能力。确定外窗水密性分级的指标依据是严重渗漏压力差的前一级压力差。在检测过程中, 如果出现水喷溅出试件或是存在渗漏现象, 就被认定为严重渗漏。稳定加压法就是以淋水量为2L (m2·min) 均匀淋水于试件上, 然后按照检测要求对试件逐渐加压, 直至出现严重渗漏位止。
2.3 建筑外窗抗风压性能检测
抗风压性指的是在风压的条件下, 关闭的外窗不发生损坏和功能障碍的能力。对外窗抗风压性的检测有三个部分, 分别是变形检测、反复加压检测以及定级检测。
在变形检测中, 风荷是逐渐增加的, 并且相邻两级的压力差要小于250 Pa, 观察试件是否有损坏和功能障碍。将变形检测压力值记为P1, 反复加压检测是以P1的1.5倍作为压力差值, 同样观察试件是否有损坏和功能障碍, 而定级检测是以2.5倍P1作为压力差值, 检测方法同变形检测和反复加压检测相同。在经过三部分的检测后, 试件没有发生损坏和功能障碍, 即被视为符合工程设计要求。
2.4 其他检测内容
除了气密性、水密性以及抗风压性三种检测之外, 外窗的检测内容还包含传热系数检测、玻璃可见光透射比检测、中空玻璃露点检测、玻璃遮阳系数检测、保温材料的导热系统检测等。
3 结语
影响外窗节能效果的主要是窗材的热传导、玻璃的辐射以及渗透耗热这三个方面, 所以要想提高外窗节能的效果, 就要从降低传热量、降低太阳辐射能以及降低渗透量这三个方面进行技术改造。另外还可以改变窗墙比, 整体调整的外窗朝向, 利用建筑阴影等的方式, 以此来降低太阳辐射。百分之百的节能效果是不现实的, 但是做为设计人员, 要能够抓住节能设计的关键, 尽全力提高外窗节能性能。当然也可以为各个建筑单位制定节能工程检测, 并且严格按照标准执行, 为建筑节能提供制度标准, 以保证建筑的节能效果。
参考文献
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民用建筑节能外窗安装质量控制 篇7
1 事前控制
1.1 审查安装企业的质保体系
1) 审查安装企业是否具备节能工程施工资质, 施工现场是否建立了有效的质量管理体系和质量控制、检验制度;2) 施工人员在上岗前应经过培训, 审查其有无上岗证, 是否在有效期内。
1.2 审查节能专项施工方案
对总包单位上报的建筑外窗节能工程专项施工方案的符合性 (符合设计、规范要求) 、针对性 (针对本工程的内容) 、合理性 (工艺、工序等) 、保证性 (质量、功能、安全等) 进行审核, 并签署审核意见。
1.3 严格材料进场验收
1) 观察、检查外观质量。对外窗型材、玻璃及密封材料的外观、品种、类型、规格、开启方式等进行检查验收, 审查其是否符合设计要求和相关标准规定, 经监理 (建设) 单位确认后, 形成相应的质量记录。2) 审查出厂质量合格证明文件的合法性和有效性。a.检测报告必须具有“CMA”或“CAL”标志;b.检测机构应具备见证检测资质和节能试验项目的计量认证 (因目前建设部关于检测结构资质管理办法 (第141号建设部令) 中尚未包括节能专项检测资质) , 否则视为无效;c.检测报告中各项试验信息的填写要真实、完整, 各项指标要符合设计要求和相关标准规定, 签字、盖章要有效。若某种材料为进口材料, 应按规定提供出入境商品检验报告。3) 见证外窗和中空玻璃的抽样复试。根据天津地区的气候特点, 应对外窗的保温性能、气密性能、抗风压性能、水密性能以及中空玻璃的露点温度进行抽样复试。抽样必须在监理 (建设) 人员百分之一百见证的情况下从施工现场随机抽取, 2007年6月1日施行的《天津市民用建筑节能工程质量验收规程》 (以下简称“本验收规程”) 规定:同厂家生产的门窗按单项建设工程面积不大于10 000 m2时取1组, 每组为3樘;面积大于10 000 m2时取2组, 每组为3樘;单项建设工程项目, 同一厂家生产的中空玻璃取1组 (不少于4块) 做露点温度复试。4) 监理 (建设) 单位见证人、施工单位抽样人要在“材料进场验收记录”中签字, 待复试报告结论满足设计要求和有关标准规定后方可安装。
2 事中控制
2.1 安装准备阶段
1) 室内外墙面、地面湿作业要基本完成, 具备外窗安装条件, 以减少外窗被污染的几率。2) 按设计图纸检查门窗型号、规格、开启方向等, 符合要求后方可安装。3) 按设计图纸对洞口逐个进行检查, 并形成书面资料提供给土建抹灰班组, 要求其将洞口抹灰尺寸和窗框之间的缝隙统一控制在15 mm左右;如果外墙有面砖, 应当外墙完成面砖排版后, 根据面砖排版确定门窗的水平线、垂直线和进出线, 进而检查洞口尺寸。
2.2 安装阶段
1) 要求现场安装施工人员严格按照生产企业制定的详细技术要求或国家、行业规范进行操作。2) 严格工序质量控制。督促施工单位严格按设计文件和节能标准要求施工, 并实施上道工序未经验收不准进行下道工序的施工。3) 安装窗框时要反复检查框角的垂直度, 变形严重、缝隙超标、密封条不密闭的窗扇不能上墙。4) 采用焊接、膨胀螺栓或射钉等方法固定。若门窗洞口留有预埋件, 采用焊接方法固定, 但焊接操作时, 严禁在铝框上接地打火, 并用石棉布保护好铝框。若未留预埋件且洞口两侧为混凝土墙体时, 可用射钉枪射入ϕ4～ϕ5射钉紧固;若是砖砌墙体, 应用冲击钻钻入不小于ϕ10 mm的深孔, 用膨胀螺栓紧固连接件, 严禁用射钉固定。5) 窗框与墙体之间的间隙要采用弹性高效保温材料 (例如发泡聚氨酯等) 填充, 然后在窗户的两边与墙体的交界处用密封胶封闭, 防止雨水侵入。严禁采用水泥砂浆堵塞, 由于砂浆的干缩, 必然造成缝隙的空气渗透。粘贴密封条或挤注密封膏时, 应事先将接缝处清理干净并使其干燥, 无灰尘和污物。6) 密封胶必须选用弹性好、耐老化的材料, 一般以三元乙丙和氯丁橡胶为宜, 劣质的密封条将过早老化失效, 会给用户带来极大的不便和经济上的损失。严格控制密封胶的浇筑质量, 胶层厚度不能过薄, 不能出现裂缝、鼓泡、断胶的现象, 打胶之前, 一定要将铝型材的保护膜除净, 以保证密封效果。7) 按照本节能规范的规定, 对窗框与墙体之间缝隙的保温填充进行隐蔽工程验收, 并要有详细的文字和图片资料。
3 事后控制
3.1 外窗气密性现场实体检测
本验收规程第14.1.5条规定:建筑外窗气密性的现场实体检验, 应在监理 (建设) 人员见证下抽样, 其抽样数量可以在合同中约定, 其数量不得低于本验收规程的要求, 当无合同中约定时应按照下列规定抽样:每个单位工程外窗至少抽查3樘, 当一个单位工程外窗有两种以上品种、规格和开启方式时, 每种品种、规格和开启方式的外窗应抽查不少于2樘。检测结果必须符合设计要求。
3.2 观感验收
1) 用眼观察外窗的安装质量, 既要查看安装是否端正、牢固, 又要亲自开、关窗扇看其是否灵活;扇与扇的留缝是否符合门窗安装允许偏差要求;2) 密封条镶嵌是否牢固, 接头处是否有开裂、脱槽现象, 关闭门窗时密封条是否接触严密;3) 中空玻璃的内表面不得有妨碍透视的污迹或粘结剂飞溅现象, 按门窗检验批划分的检查数量抽查5%且不少于10件。
3.3 工程资料验收
本节能规范将节能工程定位为分部工程, 将工程质量验收划分为分项工程和检验批。1) 分项工程和检验批的划分是否正确。2) 外窗与玻璃分项工程和检验批验收是否有单独记录。3) 检验批的验收应按“主控项目”和“一般项目”验收。检验批验收合格的条件:“主控项目”全部合格;“一般项目”至少应有90%以上的检查点合格, 其余不得有严重缺陷;有完整的施工操作依据和质量验收记录。4) 分项工程验收合格的条件:所含检验批均应合格;所含检验批质量验收记录完整。
4 结语
为了实现建筑节能65%的第三阶段目标, 必须抓住外窗节能的薄弱环节。1) 把好材料质量控制关, 严格进场验收和见证取样复试;2) 把好工序质量控制关, 严格检验批质量验收, 做到上道工序质量验收合格后才能进入下道工序;3) 把好节能分项工程验收关, 严格按本节能规范要求进行节能工程验收, 做到只有节能分项验收合格, 才能进行节能分部验收和单位工程竣工验收。
参考文献
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住宅建筑外窗能耗对建筑节能的影响 篇8
关键词：建筑节能,建筑外窗,外窗材料,外窗特性
0引言
近年来,随着经济快速发展,节约能源已成为影响社会可持续发展的重要因素,也是建筑可持续发展战略的一个关键环节,建筑节能是建筑技术进步的一个重大标志。建筑是用能大户,建筑物在使用过程中所消耗的能量即建筑能耗,在社会总能耗中占有很大的比例。我国尽管社会经济发展水平和生活水平都还不高,但建筑能耗已占社会总能耗的20%～25%,正逐步上升到30%[1]。建筑能耗状况如何是牵动社会经济发展全局的大问题,建筑节能已成为我国节能工作关注的重点。
1住宅建筑外窗与建筑能耗的关系
住宅外窗是建筑外围护体系中节能的重要环节,也是建筑物整个外围护结构中保温隔热的薄弱环节,其节能问题直接影响室内热环境质量。据统计,在采暖或空调的条件下,冬季单玻璃窗所损失的热量约占供热负荷的30%～50%,夏季因太阳辐射热透过玻璃窗射入室内而消耗的冷量约占空调负荷的20%～30%[2]。因此,提高门窗的保温隔热性能,减少门窗能耗,是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。另一方面,住宅建筑门窗承担着隔绝与沟通室内外环境这两个互相矛盾的任务,要求它具有良好的保温隔热性能及通风、日照、采光、隔声等功能性要求。因此,从建筑节能的角度考虑,无论是在建筑设计、施工,以及节能改造各个环节,围绕外窗的节能涉及的问题相对于外围护结构中的墙体和屋顶而言较为复杂。
1.1 住宅建筑外窗的传热特点
建筑物为了将冬、夏季建筑室内的空气温度控制在设计参数范围内(冬季18 ℃,夏季26 ℃)并保证一定的通风换气量(采暖、空调时换气次数不少于1次/h),采暖、空调设备必然要消耗一定的能量才能够维持舒适、卫生的室内热环境要求。通过外窗的传热损失主要包括3个部分:1)通过门窗材料玻璃和窗框的温差传热;2)透过门窗玻璃的太阳辐射得热;3)由空气渗透和正常的通风换气引起的加热或制冷进入室内空气的热损失。3种传热过程在任何季节都是同时存在的,只是在不同地区、不同季节,它们在窗的总体能耗损失中所占的比重不同,因此对室内热环境的影响强度也不一样。冬、夏季建筑外窗的传热过程见图1。
1.2 外窗材料对节能性能的影响
窗户的物理性能与构成窗户材料的特性密切相关,外窗节能性能的提升很大程度上取决于外窗材料及构造技术。玻璃和窗框型材是对外窗节能性能影响最大的两类材料,其技术进步对外窗性能提升起到至关重要的作用。为满足现阶段的节能标准,通常住宅建筑在选择窗的材料时,根据季节和当地的气候环境,可选择适宜的外窗材料。
1.2.1 窗玻璃
玻璃占窗户的面积比例根据窗框材料的不同,可以达到70%～80%,占窗子面积的绝大部分。除了共有的反射和吸收性能,透明材质与非透明材质的光学性能的最大不同在于透明材质的透射性能,即辐射波可以直接透过玻璃进入另一空间。因此,不同玻璃的性能在很大程度上影响整个窗户的各项性能。
就普通玻璃而言,太阳辐射的绝大部分可以直接透过普通玻璃,其余的少部分被反射和吸收。被吸收的太阳辐射又使得玻璃自身温度升高,升温后的玻璃进行二次辐射通过对流换热和辐射换热的形式向低温环境散热。透射热能和二次散热两部分的总和构成了室内的太阳辐射得热总量,普通玻璃的太阳辐射得热系数很高,太阳辐射热大量进入室内,对于夏季的室内热环境极为不利。
虽然增加玻璃厚度可以增加玻璃热阻,但是普通玻璃的常用厚度一般在3 mm～6 mm之间,厚度增加有限,对玻璃的传热系数影响不大,如3 mm,6 mm普通玻璃的传热系数分别为6.17 W/(m2·K),6.03 W/(m2·K)。普通玻璃的传热系数为普通砖墙的3倍多,不能够有效阻挡常温热能通过,对于冬季控制室内热量散失是不利的。
近年来,出现了比普通玻璃的遮阳性能和保温性能较好的节能性玻璃[3],包括:1)着色玻璃;2)热反射玻璃;3)低辐射玻璃;4)中空玻璃。
1.2.2 窗框材料
窗框的传热主要是因室内外温度不同而形成的温差传热过程,窗框的传热系数是影响窗户保温性能的重要因素,它除了与材料本身的导热系数密切相关外,还和窗框断面的腔体构造、空腔数量等有关。由于材料的导热性能不同,不同材料制作的窗框其保温性能有明显的不同,其中木制窗框的保温性能明显优于铝合金、钢材等金属窗框。
但是,由于金属材料的制作工艺不同于木材,因此用铝合金和钢材制成的窗框的传热系数与木窗框并没有太大的差异。除了传统的木窗框和实腹钢窗框以外,多数金属材料的窗框并非都是实体断面,而是由一定厚度的实体材料与空气空腔组合而成的多腔薄壁断面型材,空腔及型材间隙等非金属贯通部分与铝合金相比,其传热相对而言是极其微弱的,完全可以忽略。对于塑钢窗而言,塑料多腔型材通过运用内封闭腔室中空气相对不流动原理可大大提高热传递阻力,使空气冷热对流速度相对减缓,从而可有效地降低型材自身传热系数,提高保温性能。
2外窗特性对住宅建筑能耗的影响因素
2.1 建筑朝向
窗的朝向对获取太阳辐射热具有决定性的影响,南向窗在冬季接受的太阳辐射水平最高,而夏季又很低,南向的窗相对于其他朝向的窗户而言,可以在冬季争取日照、夏季避开暑热。因此,住宅建筑朝南设计的窗从节能的角度讲,无论在冬、夏季都具有优越性。但是在某些大进深的住宅及一梯多户的塔式高层住宅建筑中,东西向山墙部位开窗在所难免,在此情况下应采用有效的遮阳措施予以弥补。
在具体工程中,在对住宅的平面布局和窗的布置时要根据具体地区的气候特点和夏季主导风,并综合考虑日照和通风的要求进行设计,以保证建筑获得良好的通风,同时减少炎热季节太阳直射影响,冬季又有充足的阳光入室。
2.2 窗墙面积比
窗墙面积比是指窗户洞口面积与房间立面单元面积的比值。窗墙面积比是建筑节能设计标准的一个重要指标。窗墙面积比对于采暖及空调能耗的影响主要在于:1)开窗面积过大会导致建筑全年的采暖空调总能耗指标随之升高,所以控制外窗的面积可有效控制建筑采暖和空调的能耗;2)窗墙面积比对空调冷耗指标的影响比对供暖热耗指标的影响显著得多。但在夏季,在缺少有效的遮阳措施的情况下,开窗面积大会使得因太阳辐射得热带来的空调制冷能耗大幅度增加。
因此,在不同地区,住宅建筑设计应综合考虑窗墙面积比与节能、通风、采光等方面的综合影响,保证最佳的节能效果。
2.3 窗的开启方式
外窗的开启方式对节能的影响主要在于以下两个方面:1)开启方式与窗户的气密性有关,进而影响其保温性能;2)相同尺寸、位置的窗户,因开启方式使得其实际的可开启面积、开启角度、导风效果等均不同,通过风量、风速以及流场分布等因素影响房间的自然通风效果。
从常见的平开窗、推拉窗、固定窗、悬窗几种窗型来讲,固定窗的气密性最好,平开窗、悬窗次之,推拉窗往往最差。城市住宅出于安全考虑,推拉窗使用相对最多,它具有安全、五金件简便、成本低等优点,但开启面积只有50%,不利于通风。平开窗通风面积大,且气密性较好。但是由于外平开窗,其窗扇常向外成90°开启,当风向投射角较大时,使风受到很大的遮挡,减少进入室内的风量从而影响室内通风效果。
2.4 传热系数
外窗传热系数是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温度为1 ℃,1 h内通过1 m2面积传递的热量,单位是W/(m2·K)。传热系数的大小反映传热能力的强与弱,它直接影响由于温差引起的围护结构传热量,要降低这部分的热量流动,就要求有尽可能小的传热系数。传热系数低的外窗其采暖负荷也低,对于空调房间,亦可以减小其制冷负荷;另外,窗的内表面温度与室内温度接近,从而减少窗对人体的壁面辐射影响。
2.5 外窗的气密性及遮阳系数
住宅建筑外窗的气密性是指门窗关闭的状态下空气透过外窗缝隙的性能,是表示外窗节能的重要物理性能指标之一。气密性高可以减少渗入室内的冷(热)风量,从而减少因加热(冷却)这一部分空气而消耗的能量。
按照国家规定的标准,建筑外窗的气密性,底层和多层建筑不应低于3(Ⅲ)级,高层建筑不应低于4(Ⅳ)级。此外,空调房间中,通常是保持室内正压(≤50 Pa),即室内压力大于室外压力,冷气外渗亦不利于室内的冷量保存。因此,为了提高窗户的气密性降低窗的能耗损失,在窗的加工和施工安装过程中均应进行严格的质量控制。
外窗的遮阳系数,无外遮阳时等于玻璃的遮阳系数;有外遮阳时等于玻璃的遮阳系数与外遮阳系数的乘积,即外窗综合遮阳系数。这一点在建筑设计时主要是根据各地区不同的气候条件和特点,选择适宜的遮阳方式和遮阳水平。
3结语
文章在对住宅外窗能耗的影响因素做具体的分析之后,接着从分析外窗的传热特点入手,分析了外窗材料对节能的影响,外窗特性对住宅建筑能耗的主要影响因素,其中涉及住宅外窗的传热系数、气密性、遮阳系数、窗墙面积比、窗的开启方式、建筑朝向等特性。住宅外窗的各种相关因素对住宅建筑节能的作用是相互影响和联系的,在实际的应用中节能窗设计需要结合这几种因素均衡考虑,只有协调好各个因素的关系才能达到全面节能的目的。
参考文献
[1]付祥钊.夏热冬冷地区建筑节能技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2002:1,124.
[2]涂逢祥.节能窗技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2003:108-121.
[3]柳孝图.建筑物理[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2000.
外窗节能改造 篇9
现代建筑能耗已经成为社会总能耗的主要构成部分。而在建筑能耗中,空调能耗占了很大份额,例如在广州市,空调用电负荷占全市总用电负荷的比重高达30%～40%[1]。玻璃外窗作为现代建筑不可或缺的组成部分,具有建筑采光、通风、视野和美观等功能。但是,由于玻璃本身的保温隔热性能较差,特别是在夏热地区,夏季室外气温高,太阳辐射强烈,导致建筑外窗引起的空调能耗很大[2]。
针对玻璃外窗热工性能对建筑空调能耗的影响,马晓雯等[3]分析了广州、重庆、北京三地窗户的运行状态和外窗传热系数对居住建筑夏季空调总能耗的影响,结果表明外窗传热系数的变化对居住建筑夏季空调总能耗的影响很小;赵书杰[4]认为提高窗的热工性能和遮阳控制是夏季防热和降低空调负荷的重点,并对各种形式的建筑遮阳技术应用进行了探讨;卜增文等[5]选取6种不同传热系数和遮阳系数的窗玻璃进行空调负荷和能耗模拟计算,结果表明对空调负荷以及全年能耗影响最大的是玻璃的遮阳系数,其次是传热系数;孙甜甜等[6]模拟分析了外窗综合遮阳系数对建筑物不同朝向能耗的影响,结果表明南向遮阳系数的改变对能耗的影响最大,且活动式遮阳的效果远好于固定式遮阳。
本文以广州某办公建筑为例,利用建筑环境模拟软件DeST-c[7]进行详细的模拟计算,分析玻璃外窗的保温隔热性能对建筑空调能耗的影响,以期为新型建筑节能玻璃材料热工性能的优化[8,9,10]和建筑空调节能提供参考。
1 建筑概况及模拟条件
该建筑为广州某3层办公楼,坐北朝南,首层层高4.2 m,二、三层层高均为3.6 m,总建筑面积2 415 m2。该办公楼首层建筑平面如图1所示。建筑外墙为加气混凝土墙,传热系数为1.161 W/(m2·K);屋顶为加气混凝土保温屋面,传热系数为0.812 W/(m2·K)),符合《<公共建筑节能设计标准>广东省实施细则》(DBJ 15-51-2007)[11]4.2.2条(强制性条文)对夏热冬暖地区围护结构传热系数限值的规定。根据建筑的基本情况,利用DeST-c建立的该办公建筑模型如图2所示。
该办公建筑空调系统运行时间为周一至周五的7:00至18:00,空调房间的温度、相对湿度,不同类型房间人均占有的使用面积,照明功率和电器设备功率密度,以及人员逐时在室率、照明开关时间和电器设备逐时使用率均按照《<公共建筑节能设计标准>广东省实施细则》(DBJ 15-51-2007)[11]设定。
2 外窗热工性能对空调能耗的影响
外窗的热工性能参数主要是传热系数K和遮阳系数Sc,为使模拟结果具有普遍性,参照常用外窗的热工性能参数[11],选取外窗传热系数K值分别为2.0～6.0 W/(m2·K);遮阳系数Sc值分别为0.2～0.9。该办公建筑的南向窗墙比为50%,当计算传热系数K值的变化对空调能耗的影响时,取遮阳系数Sc=0.35;当计算遮阳系数Sc值的变化对空调能耗的影响时,取传热系数K=3.0 W/(m2·K)。利用建筑环境模拟软件DeST-c对该办公建筑进行全年空调能耗模拟计算,结果如图3所示。
2.1 传热系数对空调能耗的影响分析
从图3中可看出,若保持外窗的遮阳系数Sc=0.35不变,传热系数从6.0 W/(m2·K)减小至2.0 W/(m2·K),空调耗冷量指标非但没有减少,反而增加约9.5%。同样,文献[7]针对单、双层窗对建筑夏季空调能耗的影响进行了比较,在全天关窗(室内外换气取为1次/h)情况下,利用DeST模拟计算的结果是采用双层窗后,空调能耗却增加了8%。这是因为从传热过程来看,双层窗的传热系数比单层窗要小,因此在夏季室外温度较高时,有利于隔绝室外的热量向室内传递,起到保温的作用;但在夏季夜间或过渡季,室外温度相对室内温度较低时,双层窗反而不利于室内向外散热,因此全年空调能耗随着外窗传热系数的减小反而增加。而在间歇开窗(关窗时室内外换气取为0.5次/h,开窗时室内外换气取为10次/h)情况下,采用双层窗会使空调能耗降低约10%。
因此,在间歇开窗的情况下,减小外窗的传热系数可以降低空调能耗;但在换气次数为1次/h或更少的情况下,减小外窗的传热系数会增加空调能耗。而本文中的办公建筑能耗模拟正是在全天关窗条件下进行的。
2.2 遮阳系数对空调能耗的影响分析
从图3中还可以看出,若保持外窗的传热系数K=3.0 W/(m2·K)不变,遮阳系数从0.9减小到0.2,空调耗冷量指标降低约26%,即外窗遮阳系数每减小0.1,空调耗冷量指标平均减小约3.7%,说明在夏热冬暖地区,采用低遮阳系数的外窗可有效降低全年的空调能耗。同时也说明对于以夏季空调能耗为主的夏热冬暖地区而言,研究外窗遮阳系数对建筑节能的影响是非常必要和重要的。
3 外窗遮阳系数对空调节能率的影响
为了进一步研究减小外窗遮阳系数对空调节能的影响,下面分别计算采用较小的外窗遮阳系数Sc值相对于外窗遮阳系数Sc值为1.0时该办公建筑的空调节能率[6]
式中 P——空调节能率,%;
E1——外窗遮阳系数Se为1.0时的空调冷负荷,kW;
E2——外窗遮阳系数分别为0.2～0.9时的空调冷负荷,kW。
当遮阳系数Sc变化时,取传热系数K=3.0 W/(m2·K)。
3.1 遮阳系数对全年空调节能率的影响分析
采用不同的外窗遮阳系数Sc值时,利用DeST-c计算该办公建筑的全年空调节能率结果如图4所示。可以看出,若保持外窗的传热系数不变,遮阳系数从0.9减小至0.2,对应外窗遮阳系数Sc为1.0的全年空调节能率从1.3%上升至26.9%,可见减小遮阳系数可以显著提高全年空调节能率。但是,全年中每个小时的空调负荷都是变化的,为了加深对空调节能率影响的理解,有必要进一步对逐时空调节能率进行深入的分析[12,13]。
3.2 遮阳系数对全年逐时空调节能率的影响分析
通过DeST-c进行逐时负荷模拟,当外窗遮阳系数为1.0时,统计得到该办公建筑全年有空调冷负荷的时刻为2 741 h。选取遮阳系数分别为0.8、0.6、0.4和0.2,计算得到该办公建筑的全年逐时空调节能率随外窗遮阳系数Sc为1.0时空调负荷的变化如图5所示,各图中所有时刻的平均节能率分别等于图4中相同遮阳系数对应的全年空调节能率。
首先,从图5中可以看出,空调负荷越小,节能率越高;空调负荷越大,节能率则越低。这是由于本文在计算不同遮阳系数Sc值对应的空调负荷时,假定外窗的传热系数K均为3.0 W/(m2·K),参考前述在全天关窗条件下,全年空调能耗随着外窗传热系数的减小反而增加的原因,是不难理解的。因为空调负荷较大时,室外气温较高且太阳辐射很强,良好的围护结构保温性能反而使室内得热难以传出室外,导致空调负荷增加,空调节能率降低。而负荷较小时,情况则刚好相反。从图5中还可以清楚地看出,随着遮阳系数的减小,由于中、高空调负荷对应的时刻空调节能率显著上升,使得全年空调节能率能够得以大幅提高。
4 结论
通过模拟计算并深入分析建筑外窗传热系数和遮阳系数对空调能耗及节能的影响,得到如下结论,对于以夏季空调能耗为主的夏热冬暖地区的建筑节能具有一定的参考意义:
(1)在全天关窗的情况下,若保持外窗的遮阳系数不变,当外窗的传热系数从6.0 W/(m2·K)减小至2.0 W/(m2·K),空调耗冷量指标增加约9.5%,即减小外窗传热系数会增加空调能耗。
(2)在保持外窗传热系数不变的情况下,当遮阳系数从0.9减小至0.2,空调耗冷量指标降低约26%,而且对比外窗遮阳系数为1.0的建筑全年空调节能率从1.3%上升至26.9%,表明减小遮阳系数可以显著降低空调能耗,提高全年空调节能率。
(3)对该办公建筑在外窗遮阳系数Sc值为1.0时全年有空调负荷各时刻的逐时空调节能率进行分析,发现随着遮阳系数的减小,较大空调负荷所对应的时刻空调节能率的上升是全年空调节能率大幅提高的原因。