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一、被動房的起源
被動式房屋的概念最早源于1988年5月的一次討論,由瑞典隆德大學的Bo Adamson教授和德國達姆施塔特房屋與環(huán)境研究所(Institutfür Wohnen und Umwelt)的WolfgangFeist博士提出。之后,經(jīng)過深入的研究和德國黑森州政府的資助,被動式房屋的概念逐步確立起來。基于德國氣候條件的被動房能效指標包括:單位面積年采暖(制冷)需求≤15kWh/(m2a);一次能源總需求(含采暖、制冷、通風、照明、熱水、輔助能源及家用電器)≤120kWh/(m2a);外門窗的傳熱系數(shù)Uw≤0.8W/(m2·K);建筑物氣密性(詞條“氣密性”由行業(yè)大百科提供)滿足n50<0.6/h,即在室內(nèi)外壓差為50帕的條件下,每小時的換氣次數(shù)不得超過0.6次。
二、被動房對門(詞條“門”由行業(yè)大百科提供)窗物理性能的要求
我國地域遼闊,氣候復雜多樣,需根據(jù)不同區(qū)域氣候特點及建筑類型對采暖、制冷需求及一次能源總能耗需求指標進行相應(yīng)的調(diào)整。嚴寒和寒冷地區(qū),被動房冬季采暖能耗應(yīng)是普通節(jié)能建筑(詞條“節(jié)能建筑”由行業(yè)大百科提供)的1/10-1/4,基本可以消除對傳統(tǒng)化石燃料的依賴;在夏熱冬冷地區(qū),被動房不設(shè)置集中采暖冬季室內(nèi)溫度可達到20℃以上,夏季空調(diào)負荷僅相當于普通建筑的1/3, 最大限度地降低空調(diào)使用時間。
被動房屋對外窗的要求是要具有良好的采光(詞條“采光”由行業(yè)大百科提供)、隔熱和保溫(詞條“保溫”由行業(yè)大百科提供)性能。整窗Uw值可通過下式計算得到:
其中:Uw —整窗的傳熱系數(shù),W/(m2·K);
Ag —中空玻璃(詞條“中空玻璃”由行業(yè)大百科提供)的面積,m2;
Ug —中空玻璃中心的傳熱系數(shù),W/(m2·K);
Uf —型材的傳熱系數(shù),W/(m2·K);
Af —型材的面積,m2;
Lg —中空玻璃邊緣的周長,m;
Ψg —中空玻璃邊緣的線性傳熱系數(shù),W/(m·K)。
從上式可以看出,窗框型材的傳熱系數(shù)U值、中空玻璃中心的傳熱系數(shù)U值以及玻璃邊緣的線性傳熱系數(shù)Ψ值是降低整窗U值的三個主要因素,玻璃的合理選用是門窗能否滿足節(jié)能指標要求的重要途徑。
三、三重節(jié)能的中空玻璃系統(tǒng)
熱量的散失通過輻射、對流和傳導三種方式,中空玻璃三重節(jié)能旨在系統(tǒng)化節(jié)能:使用 Low-E玻璃可減少輻射傳熱,充惰性氣體可降低對流換熱,采用柔性暖邊隔熱條能夠弱化熱傳導。
1、中空玻璃三重節(jié)能技術(shù)措施
(1)合理選用Low-E玻璃。根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點,選用不同品種的Low-E玻璃。
(2)優(yōu)化中空玻璃空氣間隔層,充惰性氣體。
(3)采用柔性暖邊密封技術(shù)。高質(zhì)量的柔性暖邊具有極低的中空玻璃邊緣線性除熱系數(shù)的Ψ值。柔性密封技術(shù)可以適應(yīng)玻璃的呼吸,最大限度地提高惰性氣體的保持率。高質(zhì)量的柔性暖邊還降低了中空玻璃邊緣線性傳熱系數(shù)的Ψ值,使得門窗表面溫度差異更小,降低冷輻射。
(4)采用不同厚度的玻璃,有利于提高外窗的隔聲性能。
2、三重節(jié)能中空玻璃系統(tǒng)整窗的計算
按照歐洲標準,選擇配置三重節(jié)能的中空玻璃系統(tǒng)計算符合被動房要求的整窗配置(見表1)。
根據(jù)式2-1,按照型材占整窗面積25%,高質(zhì)量柔性暖邊ψ=0.02,玻璃周長4.5m,整窗的Uw =0.8,計算窗框型材的傳熱系數(shù):
0.8=0.25×Uf+0.75×0.58+0.02×4.5/(0.75+0.25)
Uf=1.1 W/(m2·K)。
根據(jù)計算結(jié)果可知,只要型材的傳熱系數(shù)能達到Uf≤1.1W/(m2·K),即可以達到被動房整窗傳熱系數(shù)U≤0.8W/(m2·K)的要求。因此,可以根據(jù)設(shè)計要求以及預算選擇不同型材(塑料窗/玻璃鋼窗/實木窗/鋁包木窗)的門窗。
3、不同標準的外窗傳熱系數(shù)計算
計算外窗的傳熱系數(shù),歐洲標準、美國門窗評價委員會標準和我國行業(yè)標準的計算參數(shù)規(guī)定不同,因而計算結(jié)果也有所差異。見表2、表3。
從表3可以看出,由于采用的計算標準不同,玻璃的傳熱系數(shù)計算結(jié)果相差0.2W/(m2·K)左右,對整窗的傳熱系數(shù)將有相應(yīng)的影響。
四、總結(jié)與思考
《被動式低能耗建筑(中德合作) 示范項目手冊》中建議:采用三層Low-E玻璃,玻璃間充惰性氣體(氬氣或氪氣),中空玻璃傳熱系數(shù)Ug≤0.8W/(m2·K),玻璃間隔條采用耐候性良好的非金屬間隔條,中空玻璃的太陽得熱系數(shù)SHGC≥0.5。窗框通常為多腔木框架或塑料(詞條“塑料”由行業(yè)大百科提供)框架,填充高效的保溫芯材,整窗的傳熱系數(shù)值達到0.8-1.0W/(m2·K)。
三重節(jié)能的中空玻璃按照不同的U值將會有多種的選擇,那么選取的型材的種類將更加寬泛,成本更低。使被動房屋的大面積推廣奠定良好的基礎(chǔ)。
被動房的推廣功在當代利在后世,三重節(jié)能中空玻璃系統(tǒng)為我國被動房和低能耗建筑的節(jié)能門窗(詞條“節(jié)能門窗”由行業(yè)大百科提供)提供了經(jīng)濟合理的優(yōu)良產(chǎn)品!就辍


被動房對建筑材料性能的要求較高,傳統(tǒng)的單片玻璃、普通雙層中空玻璃,由于其傳熱系數(shù)偏高、隔熱保溫效果不佳,一直是能源散失和能源消耗的重點部位。

近年來,在住建部和德國能源署的共同推動下,“被動房”的中國化道路,越走越堅定。被動式建筑起源于20世紀90年代的德國,20多年來,從“漢堡之家”成為國內(nèi)首座獲得認證的“被動房”的那一刻起,“被動房”的中國之路從未停止。

隨著建筑對環(huán)境的影響日益明顯,“被動設(shè)計”作為減少建筑對環(huán)境不利影響的一種嘗試,得到了越來越多的重視。