试论建筑外窗的夏季节能
迄今为止，我国尚无建筑外窗夏季隔热性能标准和非采暖地区民用建筑节能设计标准。本文根据华南夏热冬暖地区建筑气候特点和热工设计要求，提出了空调建筑外窗夏季隔热节能综合性能指标体系与措施的建议，以及该地区建筑外窗的选择意见。对于我国中部夏热冬冷地区（以夏季防热为主，兼顾冬季保温）建筑外窗夏季隔热节能，本文亦有参考意义。
1 前言窗户作为建筑外围护结构的开口部位，不但要满足人们采光、日照、通风、视野等基本要求，还要具有优良的保温、隔热、隔声性能，才能为人们提供舒适、宁静的室内环境，才能满足人们节约能源、保护环境，改善热舒适条件，提高生活水平，实现社会可持续发展的要求。我国建筑能耗（包括建造能耗和使用能耗）约占全国能源消耗总量的1/4，建筑使用能耗占建筑能耗1/2以上，而采暖、空调能耗又占建筑使用能耗1/2左右。建筑节能的重点就是采暖和降温能耗[1]。　　窗户是薄壁的轻质构件，是建筑保温、隔热、隔声的薄弱环节。普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑物冬季保温或夏季降温能耗的一半以上，其隔声量25dB左右，只有厚重外墙隔声量的一半。因此，窗户是改善室内热、声环境和建筑节能的重中之重。　　我国地域广阔，从北方严寒的东三省到南国炎热的海南岛，从干燥的西北内陆到潮湿的东南沿海，气候环境差别巨大。只有根据各地建筑气候特点与设计要求，才能正确进行建筑外窗的选择和节能工作的开展。
2 夏热冬暖地区建筑气候特点与基本要求夏热冬暖地区，即通常所谓华南地区，是《民用建筑热工设计规范》GB 50176—93（以下简称《热工规范》）规定的热工设计分区之一，属于我国《建筑气候区划标准》GB 50178—93规定的第IV建筑气候区。该地区位于我国南部，包括海南、台湾全境；福建南部；广东、广西大部以及云南西南部和元江河谷地区，北回归线横贯其北部，属地理学中南亚热带至热带气候。该区长夏无冬，温高湿重，气温年较差和日较差均小，由于有海陆风的调节，居民已习惯该地气候，不感到闷热。该区最冷月（1月）平均气温高于10℃，最热月（7月）平均气温25～29℃，极端最高气温一般低于40℃，年日平均气温≥25℃的日数为100～200d，年平均相对湿度为80%。该地区雨量充沛，是我国降水最多的地区，多热带风暴和台风袭击，易有大风暴雨天气；太阳高度角大，日照较少，太阳辐射强烈。　　对夏热冬暖地区建筑的基本要求是：建筑物必须充分满足夏季防热、通风、防雨要求，冬季可不考虑防寒、保温。
3 《热工规范》对夏季防热与空调建筑外窗热工设计要求建筑物的夏季防热：应采取自然通风、窗户遮阳、围护结构隔热和环境绿化等综合措施。　　空调建筑的外窗：（1）窗墙面积比 当采用单层窗时，不宜超过0.3;当采用双层窗或单框双层玻璃窗时,不宜超过0.4 (2)向阳面特别是东、西向窗户，应采取热反射玻璃、反射阳光涂膜、各种固定式和活动式遮阳等有效的遮阳措施（3）气密性等级不应低于国标III级水平（q0≤2.5m3/m•h） （4）部分窗扇应能开启。
4 国家有关建筑节能设计标准对外窗的要求国家标准《旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准》GB 50189—93（以下简称《旅馆空调节能标准》）对夏热冬暖地区建筑围护结构的一般规定是：应满足夏季遮阳隔热要求。对外窗的热工设计要求是：（1）外窗的面积不宜过大，主体建筑标准层的窗墙面积比不宜大于0.45 （2）外窗玻璃的遮阳系数，严寒地区应大于0.80；非严寒地区应小于0.60,或采取外遮阳措施 （3） 外窗的保温性能, 严寒地区不应低于II级,寒冷地区不应低于III级 ,其它地区不宜低于IV级 （4）外窗的气密性能不应低于II级。其中，保温性能是对我国法定采暖地区的外窗要求，不适于夏热冬暖地区。　　行业标准《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ 26—95是适用于严寒和寒冷地区，也不适于夏热冬暖地区。

5 国家建筑外窗性能标准要求　　我国建筑外窗性能国家标准共有六项：（1）抗风压性能（GB 7106-86）；（2）空气渗透性能（GB 7107-86）；（3）雨水渗漏性能（GB 7108-86）；（4）保温性能（GB 8484-87）；（5）空气声隔声性能（GB 8485-87）；（6）采光性能（GB 11976-89）。建筑外窗的保温性能指标是在模拟冬季采暖建筑室内、外温差条件（室内18℃；室外：单层窗检测为-10℃，双层窗或单框双玻窗检测为-20℃，风速为3.0m/s）下,测得的窗户冬季传热系数K值(W/m2•K)(不包括窗缝隙的传热),不能直接作为窗的夏季传热系数，不能作为建筑外窗的夏季隔热性能指标，只能作为窗的传热性能比较参考。保温和隔热是有区别的。保温是指外窗在冬季几十度的温差条件下，阻止室内向室外的温差传热；隔热是指外窗在夏季隔离太阳辐射热和阻止室外向室内的温差（<10℃）传热，其中因太阳辐射产生的热量远比因温差产生的热量大。
根据窗的传热系数计算公式K =1/（1/αi+RW+1/αe）,内表面换热系数αi，冬季和夏季为同样取值8.7(W/m2•K);而外表面换热系数αe,冬季为23.0(W/m2•K), 夏季为19.0(W/m2•K)[2]。现假设以窗体本身传热阻RW=1/6.4带入以上公式，分别带入冬季和夏季外表面换热系数αe计算，则可得出冬季窗的传热系数K冬=3.2；夏季窗的传热系数K夏=3.1，由此可见窗的传热系数K值冬季与夏季是不一样的。　　按美国ASHRAE标准条件计算窗的传热系数U值（即K值）：冬季夜间UW值是在室外温度-18℃，室内温度21 ℃，风速为24kph,无日光条件下计算；夏季白天US值是在室外温度32℃，室内温度24℃，日光强度为789W/㎡， 风速为12kph条件下计算。5mm透明浮法玻璃UW值6.25，US值5.85；6mm透明浮法玻璃UW值6.19 ，US值5.85。
6 建筑外窗隔热性能指标夏季空调建筑中，通过窗户进入室内的热量包括室内外温差得热和太阳辐射得热两部分，由于夏季时室内、外平均计算温差通常仅6℃左右，因此，通过窗户的温差得热所占比例较小；而通过向阳面窗户特别是东、西向窗户的太阳辐射得热是窗的总得热的主要部分，是构成空调负荷的主体。空调建筑中窗户的隔热功能就在于减少窗户的太阳辐射得热和室内外温差得热[3]。因此，应将窗玻璃的遮阳系数（实际透过窗玻璃的太阳辐射得热与透过3mm透明窗玻璃的太阳辐射得热之比值）和窗户的夏季传热系数K作为窗户的隔热性能指标。显然，遮阳系数和传热系数愈小，则窗户的隔热性能愈好，反之亦然。目前，我国尚未有建筑外窗隔热性能标准和外窗夏季传热系数的试验实测数据；《旅馆空调节能标准》规定“非严寒地区，外窗玻璃的遮阳系数应小于0.60，或采取外遮阳措施”；其它有关标准尚未有我国南方地区外窗玻璃遮阳系数值的具体规定。但窗玻璃的生产厂家一般在产品说明书中给出玻璃的遮阳系数，如深圳南玻集团给出的数据：6mm单片透明玻璃遮阳系数Sc=0.99；6+12A+6透明中空玻璃Sc=0.87；6mm单片热反射CTS240 绿色镀膜玻璃Sc=0.45；6mm CTS240+12+6mm热反射中空玻璃Sc=0.31。

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