節能玻璃對居住建筑節能標準的適用性分析

    1 前言
    2008年4月1日，《節約能源法》全面實施，建筑節能作為《節約能源法》的重要推廣對象，倍受關注。當前，我國建筑用能已超過全國能源消費總量的1/4，并將隨著人民生活水平的提高逐步增加到1/3以上，建筑能耗狀況成為牽動社會經濟發展全局的大問題。我國的公共建筑節能設計標準已經于2005年開始實施，居住建筑也是建筑節能中的關鍵和重點，而居住建筑中北方的居住建筑的能耗要比南方高很多。但由于北方采暖地區建筑結構形式復雜、采暖系統形式各異，能耗水平參差不齊，節能改造任務量大。因此北方的既有和新建居住建筑的節能問題成為了節能研究的重點和難點。我國目前北方采暖地區集中供熱面積20多億平方米，采暖能耗占當地全社會能耗的20%以上，是建筑能耗的最大組成部分。


    在影響建筑能耗的門窗、墻體、屋面、地面四大圍護部件中，門窗的絕熱性能最差，是影響室內熱環境質量和建筑節能的主要因素之一。就我國目前典型的圍護部件而言，門窗的能耗約占建筑圍護部件總能耗的40%-50%。據統計，在采暖或空調的條件下，冬季單玻窗所損失的熱量約占供熱負荷的30%-50%，夏季因太陽輻射熱透過單玻窗射入室內而消耗的冷量約占空調負荷的20%-30%。我國建筑物外窗熱損失是加拿大和其它北半球國家同類建筑物的2倍以上，增強門窗的保溫隔熱性能，減少門窗的能耗，是改善室內熱環境質量和提高建筑節能水平的重要環節。因此，本文將結合正在制定的嚴寒和寒冷地區建筑節能設計標準，重點研究如何做好節能玻璃與節能標準之間的適用與銜接問題，為研究節能玻璃市場的發展提供一定的參考依據。


    2新的節能標準使居住建筑節能提高到65%

    我國幅員遼闊，各地氣候差異很大。我國北方地區按照氣候類型分為嚴寒和寒冷地區，面積大、范圍廣，超過全國面積1/2，溫差傳熱的熱量損失占主要地位。2005年末，我國嚴寒和寒冷地區城市實有住宅建筑面積共46.4億m2，2005年本地區城鎮又新建住宅竣工面積2.8億m2，此外，本地區農村還新建住宅竣工面積2.7億m2，規模十分巨大。建設部為推進北方地區居住建筑節能工作，將嚴寒和寒冷地區新建、改建和擴建的居住建筑按照65%的節能標準，將1995年發布的行業標準《民用建筑節能設計標準（采暖居住建筑部分）》（JGJ 26--95）進行修訂補充，更名為《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》，現已完成公開征求意見工作，正在進行修改完善，預計將于2009年頒布實施。

    3節能玻璃要適應新標準的要求和市場的需求

    居住建筑的特點是外立面凹凸較多，體型系數復雜。目前，居住建筑為了采光和外觀效果加大采光面積或采用大開扇門窗，窗墻面積比增大，不利于建筑節能。居住建筑節能標準綜合考慮了建筑的體型系數和窗墻面積比，根據嚴寒地區和寒冷地區氣候子區的能耗分析和考慮現階段節能技術成熟程度，確定了圍護結構傳熱系數限值。


    為了使建筑物適應各地不同的氣候條件, 滿足節能要求，使建筑圍護結構熱工性能要求更合理，此標準根據采暖度日數HDD18結合空調度日數CCD26作為氣候分區的指標，將嚴寒和寒冷地區細分為五個不同的氣候小區。根據建筑物所處的建筑氣候分區，確定建筑圍護結構合理的熱工性能參數，分別提出了建筑圍護結構的傳熱系數限值以及外窗玻璃遮陽系數的限值。


    在嚴寒和寒冷地區，采暖期室內外溫差傳熱的熱量損失占主要地位。因此，對窗（包括陽臺門的透明部分）的傳熱系數的要求較高。窗對建筑能耗高低的影響主要有兩個方面，一是窗的傳熱系數影響冬季采暖、夏季空調時的室內外溫差傳熱；另外就是窗受太陽輻射影響而造成室內得熱。冬季，通過窗戶進入室內的太陽輻射有利于建筑節能，因此，減小窗的傳熱系數抑制溫差傳熱是降低窗熱損失的主要途徑之一；而夏季，通過窗口進入室內的太陽輻射熱成為空調降溫的負荷，因此，減少進入室內的太陽輻射以及減小窗或透明幕墻的溫差傳熱都是降低空調能耗的途徑。


    嚴寒地區共分三個子區，三個子區的外窗的傳熱系數要求相同。其中：(A)區的分區指標是 8000 ＞HDD18＞5500，氣候特征冬季異常寒冷，夏季涼爽。代表城市為海拉爾、漠河等。(B)區的分區指標是 5500 ＞HDD18＞5000，氣候特征冬季非常寒冷，夏季涼爽。代表城市為哈爾濱、齊齊哈爾等。(C)區的分區指標是 5000 ＞HDD18＞3800， 通過上文對不同氣候地區的居住建筑進行分析，在采用新的節能標準時，門窗的整體熱工性能必須有一個較大的提高，才能符合節能設計的要求。而門窗性能的提高，在很大程度上將依賴于玻璃選型及組合方式的進一步優化。從本文的計算結果可以看出，目前以Low-E玻璃為主體的節能玻璃將是下一步居住建筑節能市場的首選配置。

同時，新的節能市場也會有效促進一些新型節能玻璃的普及，例如，真空玻璃、太陽能電池玻璃、智能調控玻璃等。雖然節能玻璃在一定程度上提高了一次建造成本，但通過能耗的降低，短時間內就可以回收投資，并且可以提高居住舒適度。達到節能、環保、舒適的建筑節能宗旨。


    4結論

    在門窗節能發展的進程中，門窗幕墻所用的玻璃，繼浮法玻璃、吸熱玻璃、熱反射玻璃之后，Low-E玻璃以其獨特的光學特性，良好的保溫隔熱性能和無反射光污染的環保性能，已經成為近年來市場需求增長最快的節能玻璃。幾年來，在國家建筑節能政策的推動下，Low-E玻璃產量大幅度增加。據不完全統計，到2007年末，國內具有一定規模和質量水平的在線和離線Low-E玻璃生產線20多條，2007年市場銷量達1500-1700萬平方米，部分企業產品出現了供不應求的良好局面。隨著嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準的制定和實施，將進一步推動居住建筑這一領域廣泛應用Low-E 玻璃，居住建筑的節能工作必將為Low-E玻璃及其他節能玻璃的發展提供更為廣闊的發展空間。

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