摘要:作为近年来西方发达国家提出并引入我国的一种节能建筑形式,被动式住宅与当今社会倡导的“可持续发展”和“气密材料”的理念高度一致,决定了被动式住宅和节能门以及窗户被广泛使用。虽然现阶段我国还没有大力全面推进这两项工作,但从长远的角度不难发现一系列研究被动住宅和节能门窗的意义。
关键词:门窗 被动房;专用门窗;气密性材料;施工
1 气密性概述
1.1 建筑气密性原理
建筑气密性是指建筑外门窗正常关闭时,组织空气穿透围护结构的能力。在低能耗建筑设计初期,应合理确定各功能用房的位置,并详细标明采暖空间和非采暖空间的位置。应保证建筑物内各使用单元必须有一个连续完整的气密层,包括整个采暖量,围护结构的结构和材料性能应保证围护结构内无结露、霉变等不良现象。在确定建筑围护体系的组成后,应尽快确定气密层的位置。
1.2 气密性对建筑耗能的影响
在风压和热压作用下,气密性是保证建筑外窗保温性能稳定的重要控制指标。从建筑外窗气密性的角度出发,研究了外窗气密性与建筑能耗的关系,得出如下结论:当外窗气密性水平提高时,建筑外窗的采暖和空调能耗在建筑外窗气密性水平提高的同时,建筑外窗的采暖和空调能耗也随之增加减少了房间,增加了外窗的气密性,对降低采暖能耗的作用更加明显。因此,在建筑设计中,必须严格控制外窗的气密等级,尽量采用较高的气密等级,达到节能的目的。对住宅空气渗透的模拟分析表明, ACH50改变一个单位, 因空气渗透引起的供暖能耗改变4%~12%, 平均为7%, 同时总的供暖能耗改变2%~7%, 平均为4%。
1.3 气密性研究现状
20世纪80年代以来,发达国家开展了气密性研究,对房屋和外门窗的气密性提出了标准化要求,其中以德国为代表,对不同层高的建筑提出了不同的气密性要求,下面两层,上面三层。目前的欧洲标准EN13829, 对检测的仪器设备、气密性指标等做了详细要求和说明。美国在《国际节能规范》 (International Energy Conservation Code, IECC) 中提出, 建筑围护结构整体气密性技术指标, 且加州更指定气密性测试为节能房必须做的测试之一。华盛顿是第一个要求对建筑层数超过6层的建筑做整体气密性测试的地区。
然而,目前对建筑围护结构气密性的研究仍停留在墙体、门窗等单个建筑构件上。建筑物整体气密性的设计和控制,大多参照国外的设计和施工标准和方法。基于此,建筑节能不能只考虑门窗,而忽略整个维修结构体系对建筑节能的影响。
2被动房与门窗和遮阳技术
被动住宅的概念最早诞生于欧洲。被动式住宅建筑是指通过传统的采暖和主动空调方式,在冬季和夏季不能实现舒适的室内环境的建筑。这种建筑在显著提高室内环境舒适性的同时,也能显著降低建筑能耗,最大限度地降低对主动式机械加热和制冷系统的依赖。
近年来,我国被动房的兴起仍是近几年的事。作为解决寒冷地区供暖问题的高性能建筑,被动房的概念在我国得到了越来越广泛的认可。
被动房在建筑方面的技术措施主要体现在以下几个方面:
(1)加强建筑围护体系的保温、隔热性能;(2)提高建筑的气密性能;(3)在过渡季节自然通风良好。这三个措施中,门窗保温和遮阳是重中之重。
建筑门窗是建筑围护结构节能的薄弱环节。建筑围护结构的采暖、空调能耗约50%被门窗等透明围护结构所损耗。建筑门窗节能是建筑围护结构节能的关键,也是被动建筑节能的关键。在北方,被动房的关键是保温和密封,因此门窗的保温性能是最重要的,因为门窗在建筑围护结构中的保温性能是最差、最薄弱的部分。如果门窗保温密封不好,被动房的整体性能不能满足要求。在炎热的夏季地区,被动式房间主要是为了降低空调的能耗,建筑的保温和气密性能就不那么重要了。
夏季,更重要的是建筑的保温技术,主要包括围护结构的保温、窗户的遮阳和房间的自然通风散热。夏天的被动房应该像一棵大树,树冠大,叶子厚,可以给人一个凉爽的环境。其中,门窗也是最重要的部分,因为通过太阳辐射,门窗大大提高了室内的热增益,大大增加了室内空调的开启时间,增加了空调负荷。在这种情况下,门窗的开启应根据建筑物的自然通风设计,并在门窗内外进行遮阳和采光调整。
过渡季节,建筑室外环境相对适宜,既不冷也不热。此时,由于太阳的热量获取和室内的热量产生,建筑物的温度高于室外,因此非常有必要进行通风散热,使室内环境达到与室外环境相同的适宜环境。加强过渡性季节的通风和门窗遮阳,使室内环境比室外环境更加适宜。
3 节能门窗在被动房中的应用
3.1节能门窗的安装
作为建筑物外部结构的一部分,门窗的能耗约为建筑物的1 / 2。 因此,被动房在安装节能门窗中的重要意义是不言而喻的。 在安装节能门窗过程中,前提是要满足门窗的基本功能,在此基础上,重点将注意力转移到门窗的密封和保温性能上。 通过对有关建筑物的调查,我们发现,对房屋质量的投诉主要是关于门窗的问题,如漏风、结霜等。 从专业角度来看,这种现象可以归结为门窗质量、保温性能和密封性能的不足。 因此,在被动房中使用节能门窗,不仅需要具备良好的质量,还需要施工人员对门窗的密封或其他相关性能引起足够的重视。主要内容如下: (1) 保证被动房中的节能门窗始终与其外墙的保温层位于同一垂直平面; (2) 在将节能门窗和洞口进行连接时, 应当将所应用的金属材质的连接件通过适当的隔热技术加以处理; (3) 节能窗框与被动房外墙连接处采用防水膜密封系统。被动式房间应选用具有防水、隔汽效果的密封布,被动式房间外部应选用防水、透气的密封布,可保证节能窗的密封性能大大提高。在选择密封布的过程中,施工人员要注意其抗氧化性、使用寿命、延展性等因素,然后在相应的节能窗框上粘贴自粘功能的密封布。(4) 在安装节能门窗的过程中,施工人员应选用自粘专用密封带,使门窗与被动式房间洞口之间的缝隙密封;(5)在被动式房间外墙洞口处被动房应根据边缘区域设置塑料滴水线,尽量减少污水从外墙流向节能门窗外表面。
3.2节能门窗类型
目前,市场上流通的节能门窗存在一定的不足。塑料材料会因温差而变形,对密封性能产生负面影响。铝合金需要增加隔热条以最大限度地发挥其自身的隔热性能。然而,这两种材料的复合材料将由于线性膨胀系数的存在而影响复合门窗的强度。通过调查分析可以发现,综合性能优良的节能门窗有玻璃钢门窗和实木门窗两种,但实木门窗价格相对昂贵,难以在市场上大量流通。因此,本文的主要研究方向是玻璃钢窗。
(1)玻璃钢窗。目前,市场上常见的玻璃钢窗都是通过选择材料和工艺进行设计和生产,没有性能退化问题,在玻璃钢窗结构的设计过程中采用了节能措施,使其与被动房的要求高度一致。
(2) 玻璃钢附框。保温节能在被动式房间门窗的节能中起着非常重要的作用。因此,为保证节能门窗保温性能的提高,有必要对围护结构的节能特性进行研究。通过对橡胶槽的研究和开发,可以最大限度地节约节能门窗的密封效果,满足被动式房间的需要。
结束语
为了在夏天保护建筑物免受酷暑的侵袭,门窗需要有良好的遮阳。做好遮阳工作,首先考虑固定遮阳,然后采用遮阳式节能玻璃,最后采用活动遮阳,解决了遮阳与日照、采光、通风等需求的矛盾。然而,无论在哪个区域,活动遮阳板都是被动建筑的标准配置。其实,门窗和遮阳板的设计不仅是为了节能,也是为了室内环境和使用方便。因此,门窗还应考虑采光、遮阳、遮挡视线、通风、防蚊、开启方便、维护方便、寿命长等。遮阳装置应考虑遮阳、调光、通风、抗风、调节方便、寿命长、美观等。
参考文献
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