被動式建筑的發(fā)展
——外窗的要求與應(yīng)用

（北安市環(huán)宇建筑安裝有限責任公司，黑龍江 黑河 164000）

一、被動式建筑的概念、特征及優(yōu)點

（一）被動式建筑的概念

被動式建筑，最初的理念是上世紀八十年代初由瑞典隆德大學的教授波·阿德姆森等人提出的，即在不設(shè)傳統(tǒng)采暖設(shè)施而僅依靠太陽輻射、人體放熱、室內(nèi)燈光、電器散熱等自然得熱方式的條件下，建造冬季室內(nèi)溫度能達到20℃以上、具有必要舒適度的房屋。它是指采用各種節(jié)能技術(shù)構(gòu)造最佳的建筑圍護結(jié)構(gòu)和室內(nèi)環(huán)境，極大限度地提高建筑保溫隔熱性能和氣密性，使建筑物對采暖和制冷需求降到最低。在此基礎(chǔ)上，通過各種被動式建筑手段，如自然通風、自然采光、太陽能輻射和室內(nèi)非供暖熱源得熱等來實現(xiàn)室內(nèi)舒適的熱濕環(huán)境和采光環(huán)境，最大限度地降低對主動式機械采暖和制冷系統(tǒng)的依賴或完全取消這類設(shè)施。

（二）被動式建筑的特征

1.保溫隔熱性能更高的非透明圍護結(jié)構(gòu)；2.保溫隔熱性能和氣密性能更高的外窗；3.無熱橋的設(shè)計與施工；4.建筑整體的高氣密性；5.高效新風熱回收系統(tǒng)；6.充分利用可再生能源。

（三）被動式建筑的優(yōu)點

1.更加節(jié)能。建筑物全年供暖供冷需求顯著降低，嚴寒和寒冷地區(qū)建筑節(jié)能率達到 90%以上。

2.更加舒適。建筑室內(nèi)溫濕度適宜；建筑內(nèi)墻表面溫度穩(wěn)定均勻，與室內(nèi)溫差小，體感更舒適；具有良好的氣密性和隔聲效果，室內(nèi)環(huán)境更安靜；

3.更好空氣品質(zhì)。有組織的新風系統(tǒng)設(shè)計，提供室內(nèi)足夠的新鮮空氣，同時可以通過空氣凈化技術(shù)提升室內(nèi)空氣品質(zhì)；

4.更高質(zhì)量保證。無熱橋、高氣密性設(shè)計，采用高品質(zhì)材料部品，精細化施工及建筑裝修一體化，使建筑質(zhì)量更高、壽命更長。

二、超低能耗建筑外窗的技術(shù)要求

（一）外窗節(jié)能性能的主要因素

外窗是影響超低能耗建筑節(jié)能效果的關(guān)鍵部件，影響外窗節(jié)能性能的主要因素有玻璃層數(shù)、Low-E 膜層、填充氣體、邊部密封、型材材質(zhì)、截面設(shè)計及開啟方式等。

（二）外窗性能基本要求

1.外窗保溫和遮陽性能應(yīng)符合下列要求：

外窗傳熱系數(shù)（k）和太陽得熱系數(shù)（SHGC）參考值

2.外門窗應(yīng)有良好的氣密、水密及抗風壓性能。

（三）外窗配置要求

1.玻璃配置應(yīng)考慮玻璃層數(shù)、Low-E 膜層、真空層、惰性氣體、邊部密封構(gòu)造等加強玻璃保溫隔熱性能的措施。

——嚴寒和寒冷地區(qū)應(yīng)采用三層玻璃，其他地區(qū)至少采用雙層玻璃；

——采用 Low-E 玻璃時，應(yīng)綜合考慮膜層對 K 值和 SHGC 值的影響。

——當需要 K 值較小時，可選擇 Low-E 中空真空玻璃，Low-E 膜應(yīng)朝向真空層；

——惰性氣體填充時，宜采用氬氣填充，填充比例應(yīng)超過 85%；

——中空玻璃應(yīng)采用暖邊間隔條，通過改善玻璃邊緣的傳熱狀況提高整窗的保溫性能。

2.型材應(yīng)采用未增塑聚氯乙烯塑料、木材等保溫性能較好的材料。

3.外窗應(yīng)采用內(nèi)平開窗。

（四）外窗無熱橋設(shè)計要點

1.外窗分隔應(yīng)在滿足國家標準要求的前提下盡量減少，并按照模數(shù)進行設(shè)計；

2.外窗節(jié)點設(shè)計時，宜利用熱工計算軟件，分析不同安裝條件下外窗的傳熱系數(shù)和各表面溫度，進行輔助設(shè)計和驗證；

3.外窗宜采用窗框內(nèi)表面與結(jié)構(gòu)外表面齊平的外掛安裝方式，外窗與結(jié)構(gòu)墻之間的縫隙應(yīng)采用耐久性良好的密封材料密封嚴密；

4.外窗臺應(yīng)設(shè)置窗臺板，以免雨水侵蝕造成保溫層的破壞；窗臺板應(yīng)設(shè)置滴水線；窗臺板與窗框之間應(yīng)有結(jié)構(gòu)性鏈接，并采用密封材料密封。

（五）外窗遮陽設(shè)計要點

1.遮陽設(shè)計應(yīng)根據(jù)地區(qū)的氣候特點、房間的使用要求以及窗口所在朝向綜合考慮。可采用可調(diào)或固定等遮陽措施，也可采用各種熱反射玻璃、鍍膜玻璃、陽光控制膜、低發(fā)射率膜等進行遮陽；

2.超低能耗建筑宜采用可調(diào)節(jié)的遮陽設(shè)施?？烧{(diào)節(jié)外遮陽表面吸收的太陽得熱，傳入室內(nèi)的比例比內(nèi)遮陽或中置遮陽小，并且可根據(jù)太陽高度角和室外天氣情況自動或手動調(diào)整，是最適合超低能耗建筑的遮陽形式。

三、外窗的安裝

窗安裝的不同位置與建筑外保溫的配合關(guān)系可分為A、B、C、D 四種。

（一）A 窗安裝在結(jié)構(gòu)洞口的居中位置，保溫沒有對窗框體進行覆蓋

這種安裝是目前較為普遍的安裝方式，此種安裝便于窗的快速定位和安裝，便于保溫的施工，作為建筑維護結(jié)構(gòu)的最薄弱環(huán)節(jié)，保溫沒有進行有效地覆蓋，不僅會造成很大的熱損失，也會在洞口的位置存在較大的結(jié)露風險，同時影響整個外維護結(jié)構(gòu)的熱工性能，雖然有利于防水，但不利于室內(nèi)的采光，影響建筑得熱。

（二）B 窗安裝在結(jié)構(gòu)洞口居中位置，保溫對窗框體進行覆蓋

同樣是居中安裝，由于保溫對窗框體進行了覆蓋，對窗的保溫性能有所的提高，有效地提高了窗室內(nèi)的表面溫度，對窗的抗結(jié)露性能有了一定的作用，但由于窗的安裝位置太靠近室內(nèi)，窗與結(jié)構(gòu)之間結(jié)露發(fā)霉的問題已然沒有有效解決，13℃等溫線依然穿過結(jié)構(gòu)。

（三）C 窗安裝在結(jié)構(gòu)洞口內(nèi)靠外側(cè)，保溫對窗框體進行覆蓋

將窗的安裝位置更靠近室外側(cè)，首先有利于采光，可提高建筑得熱；可根據(jù)洞口結(jié)構(gòu)的改變提高防水性能，根據(jù)熱工計算可以看出，其溫度梯度進一步減小，有效地將其等溫線移向室外側(cè)，很大程度改善室內(nèi)熱環(huán)境，同時避免了結(jié)構(gòu)產(chǎn)生霉菌的可能。

四、結(jié)論

綜上所述,被動房這種建筑在顯著提高室內(nèi)環(huán)境舒適性的同時，可大幅度減少建筑使用能耗，最大限度地降低對主動式機械采暖和制冷系統(tǒng)的依賴。外窗作為被動式建筑最關(guān)鍵的組成部分，不但要滿足保溫、隔熱要求，還要滿足得熱和采光要求。同傳統(tǒng)意義上的節(jié)能外窗相比，被動式建筑的出現(xiàn)對外門窗提出了非常嚴格的要求。不僅是對傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)的要求，而且是對窗的得熱系數(shù)，采光系數(shù)以及抗風壓性、水密性、氣密性和安裝系統(tǒng)提出了嚴格規(guī)定。