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从建筑节能角度对窗墙面积比重新定义

来源:中国门窗＆配套材料网收集整理　作者:* 　日期:2009-9-10
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　　引言
　　外窗是建筑必不可少的组成部分，与墙体和屋面相比外窗的热工性最差，是影响建筑环境和建筑能耗的重要因素之一，能其长期使用能耗约占整个建筑长期使用能耗的40-50％，十分可观，因此窗户的节能是建筑节能的重要突破口。近年来我国窗户节能领域出现了很多的新技术，由过去品种单一平窗发展得形

　　引言

　　外窗是建筑必不可少的组成部分，与墙体和屋面相比外窗的热工性最差，是影响建筑环境和建筑能耗的重要因素之一，能其长期使用能耗约占整个建筑长期使用能耗的40-50％，十分可观，因此窗户的节能是建筑节能的重要突破口。近年来我国窗户节能领域出现了很多的新技术，由过去品种单一平窗发展得形式多样，热工性能也更为复杂。凭窗玻层数或窗传热系数，是很难衡量不同类型窗户在实际工况下的节能效果。如何根据不同地区的气象条件，合理选择合理确定窗墙面积比限值以求最精确设计，达到国家节能规划目标，则需要根据实际情况，重新审视一些基本概念，深入研究窗户的实际热工特性，从而科学合理地制定出各种窗户节能效果优劣的标准。

　　随着建筑技术的发展，外窗的样式也得到发展，飘窗和凹窗等新形状的窗户得到广泛应用，但新型窗户的物理性能参数与普通平窗不同，通过实际计算数值比较发现新型窗户与普通平窗有较大热工性能差别，从节能角度来看，现有的窗墙面积比概念是不完善的，从窗户的热工性能角度进行重新定义以适应建筑技术的发展是非常有必要的，对它们进行有依据的换算有利于建筑设计人员采取恰当的节能措施。

　　本文以传统平窗为参照标准，尝试性地提出了等效窗面积系数、等效窗面积、材质热工换算系数、等效窗墙面积比四个新概念。

　　1、传统概念

　　传统窗墙面积比定义：窗户洞口面积与房间立面单元面积（即建筑层高与开间定位线围成的面积）的比值。

　　该定义原指普通平外窗洞口面积与房间立面单元面积的比值，但是近年飘窗等特殊形状外窗得到广泛应用，其概念在热工领域的应用以不能满足要求，譬如飘窗是外凸窗，其各保温性能已发生变化。下面从窗户保温隔热性能、太阳得热性能和密闭性能角度将普通平外窗与飘窗展开对比分析。

　　2、热工性能对比

　　2.1假设模型

　　现假设在北半球北回归线以北，有同纬度两栋相邻结构完全一样的正方体单层建筑，每面外墙面积25（m2），东、南、西、北四个方向均有一个窗户，两建筑的外窗分别采用飘窗和普通平窗，且均为材质相同的对开窗，形状参数如下：

　　平窗：宽*高  2000*2000

　　飘窗：宽*高*突出  2000*2000*600

　　二者区别：飘窗较普通平窗多出左右两片面积均为1.2m2的玻璃，还多出上下面积均为1.2m2的顶板和底板，考虑到顶板和底板的保温隔热效果较优以及为了计算的简便，本文就不将顶板和底板纳入计算范围了。

　　2.2保温隔热性能、太阳得热性能对比

　　在窗户的热工性能参数中，影响空调区能耗的主要因素是保温隔热性能、太阳得热性能和密闭性能。其中，密闭性能相关细节将在下面讨论。在相同气象参数下，窗户的节能效果主要和窗户朝向、窗户的保温性能和太阳得热性能有关，表一就相关细节进行分别统计。

　　东、南、西、北四个方向均有一个窗户，以中午12点为例，飘窗的传热面积和太阳得热的计算原则如表二所示，飘窗和普通窗的传热面积之和和太阳得热面积之和的计算结果也在表二中作了统计，计算结果表明：飘窗的传热面积和太阳得热面积均为普通窗的1.6倍（25.6/16=1.6，6.4/4=1.6）。

　　传热面积和太阳得热面积是外窗的重要形状指标，可见在相同材质情况下，飘窗传递能量的能力明显强于普通窗，而按照现有窗墙面积比定义，飘窗和普通窗的面积计算方法是一样的。故窗墙面积比定义已经不符合实际情况。

　　2.3 雨水渗漏、抗风压、空气渗漏对比

　　雨水和空气主要是通过窗户上的缝隙渗漏进房间的。两窗对比，对于正常的活动连接部位，普通外窗和飘窗的缝隙长度是一样的。但当窗户安装质量不过关或老化时，窗户的玻璃和窗框的连接部位就会存在缝隙，而飘窗的密封条长度（20.4m）是普通外窗密封条长（12m）度的1.87倍，飘窗的雨水渗漏量是要较普通外窗略大一些的。因此，在同样墙洞面积的情况下，飘窗的雨水渗漏量、抗风压能力、空气渗漏量要远大于普通外窗。但是对窗户能耗的影响较保温性能和太阳得热性能相比，只占很小比例，而且以目前的技术水平，可以使窗户达到优良的密闭性能，窗户密闭性能对空调区能耗的影响在某些情况下可以忽略不计。但毕竟还是存在一定差值。

　　3  新定义

　　通过上例可见，从节能角度评判现有的窗墙面积比概念是不完善的，应从窗户的热工性能角度进行补充定义，以适应建筑技术的发展，下面是笔者尝试性提出的几个新概念，以供相关人员开拓思路：

　　等效窗面积系数：假使在某窗户洞口上应用材质不同的窗户，那么，等效窗面积系数=设计用窗消耗的建筑能源年总量/平窗消耗的建筑能源年总量，普通平窗的等效窗面积系数为1。

　　等效窗面积：等效窗面积=等效窗面积系数*窗户洞口面积（即用于该洞口上的同种材质普通平窗面积）

　　窗户热工换算系数：以一种通用窗户材料的综合热工性能作为参照基准，其它窗户材料的综合热工性能与其比值即窗户热工换算系数，用于不同材质窗户间的综合热工性能转换，同种材质同种型号窗户的系数为1.

　　等效窗墙面积比：等效窗户面积/房间立面单元面积（即建筑层高与开间定位线围成的面积）

　　4  新定义算例

　　假设上述两个窗户的得热和失热评价参数（主要依据太阳得热系数、整窗传热系数和空气渗透率等参数考量）综合为：飘窗为100（KW/年），平窗为50（KW/年），且以该种材料的平窗为参照基准。则相关概念关系如下：

　　窗墙面积比=4/25=0.16。

　　等效窗面积系数=设计用窗消耗的建筑能源年总量/平窗消耗的建筑能源年总量=100/50=2。

　　等效窗户面积=等效窗面积系数*窗户洞口面积=2*4=8（m2）。

　　窗户热工换算系数=在同样热工环境，两个窗户洞口面积一样的条件下，设计用平窗消耗的建筑能源年总量/平窗消耗的建筑能源年总量=50/50=1。

　　等效窗墙面积比=等效窗户面积/房间立面单元面积=8/25=0.32。

　　5  结论
　　本定义简洁明了，操作简单。根据新定义，可将现有窗户的类型以及材料的热工性能进行测量统计和实际应用分析，将修正后的相关参数统计成可快速查阅的简洁图表，无须设计人员就此进行纷繁复杂的计算，就可以帮助设计人员迅速准确地计算窗户在具体城市具体朝向使用时的节能效果，从而因地制宜地采用节能措施，避免盲目性。节约了时间，提高了效率，新的定义应用在热工领域比传统窗墙面积比概念更为合理。

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