門窗是建筑圍護結(jié)構(gòu)的組成部分，同時也是外圍護結(jié)構(gòu)中保溫最薄弱的環(huán)節(jié)，門窗能耗累計占了建筑能耗的半數(shù)。因而，門窗節(jié)能性能是被動房達到節(jié)能指標的關(guān)鍵。
門窗傳熱系數(shù)指標
先不考慮門窗的密封性，僅就門窗的保溫性能，主要受窗框扇的保溫性能和玻璃的保溫性能的綜合影響。按照《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程》JGJ/T151-2008的規(guī)定，門窗的傳熱系數(shù)計算公式如下：
Ut——整窗的傳熱系數(shù)[W/(m2·K)];
Ag——窗玻璃面積(m2);
Af——窗框的投射面積(m2);
lψ——玻璃區(qū)域的周長(m);
Ug——窗玻璃的傳熱系數(shù)[W/(m2·K)];
Uf——窗框的傳熱系數(shù)[W/(m2·K)];
Ψ——窗框和窗玻璃之間的線傳熱系數(shù)[W/(m·K)]。
線傳熱系數(shù)ψ主要受間隔層材料傳導率的影響。在沒有精確計算的情況下，可采用下表估算窗框與玻璃結(jié)合處的線傳熱系數(shù)ψ：
窗框與中空玻璃結(jié)合處的線傳熱系數(shù)ψ
注：這些值用來計算低輻射的中空玻璃窗，對應(yīng)中部傳熱系數(shù)Ug≤1.8W/(m2·K)的中空玻璃
被動房門窗的選擇
目前，市場上應(yīng)用量最大的三種節(jié)能窗分別是塑料窗、斷熱鋁合金窗和木窗。
(一)窗框材質(zhì)熱傳導性能差別
從材料的熱傳導性能來說，金屬材料的比玻璃的導熱系數(shù)高，而塑料、木材的導熱系數(shù)又比玻璃低。常用門窗相關(guān)材料的導熱系數(shù)見下表。
窗框的熱傳導性能不能單一以材料的熱傳導性能來判斷，因為通過空腔結(jié)構(gòu)或復合結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以改善其熱傳導性能，鋼窗從實芯鋼框發(fā)展為空腹鋼框乃至斷熱鋼框;鋁窗從普通鋁合金框發(fā)展成為斷熱型鋁合金框;木窗從實木結(jié)構(gòu)發(fā)展成為復合結(jié)構(gòu);塑窗從單腔結(jié)構(gòu)發(fā)展成為兩腔、三腔結(jié)構(gòu)，乃至最新出現(xiàn)的七腔、八腔結(jié)構(gòu)的型材。只要設(shè)計合理，導熱性能高的鋼、鋁材料，也能制作成為保溫性能較好的窗框材料。而相比較之下，塑料與木材由于本身具有優(yōu)良的保溫性能，所以這兩種窗框型材的保溫設(shè)計更簡便、保溫程度更高、節(jié)能成本也更低。
(二)常見節(jié)能門窗窗框材料
1、塑料型材
塑料型材的保溫性能主要參照下表所示：
根據(jù)上表顯示，六腔以上結(jié)構(gòu)、80mm以上厚度的平開系列的塑料型材適合用于被動房門窗。
2、斷熱鋁合金型材
斷熱鋁合金型材的傳熱系數(shù)主要與隔熱條的間隔寬度d的大小有關(guān)，按照《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程》JGJ/T151-2008給出的隔熱條寬度與斷熱金屬型材傳熱系數(shù)的關(guān)系見下圖。
由上圖可知，隔熱條寬度尺寸越大，隔熱金屬型材的傳熱系數(shù)越小。由于隔熱條的寬度尺寸受強度等因素限制，所以斷熱金屬型材的傳熱系數(shù)減小空間有限。當隔熱條在達到一定寬度后，還需要解決金屬型材內(nèi)空氣對流傳熱的問題。因此，斷熱鋁合金型材較難達到被動房門窗的要求。
3、木型材或鋁木復合型材
木窗框的保溫性能跟窗框厚度尺寸及木材濕度有關(guān)，按照JGJ/T151-2008標準中給出的木窗框與窗框的關(guān)系圖見下圖。
由上圖可知，軟木材的d需達到170mm以上，其傳熱系數(shù)方達到1.0以下，適用于被動房門窗。
(三)門窗的配置設(shè)計
根據(jù)公式1，門窗中型材與玻璃的配置要求可以通過計算來確定。要保證整窗的傳熱系數(shù)Ut低于1.0，就要求窗框的保溫性能Uf和玻璃的傳熱系數(shù)Ug均低于1.0 W/(m2·K)以下。如果Uf大于1.0，則需要降低玻璃Ug，這從綜合成本的角度，則會表現(xiàn)的性價比較差，這并不是我們所推薦的。以下給出被動房項目用窗與節(jié)能65%、75%的普通房屋用塑料窗的配置方法，見下表。
結(jié)束語
建筑對于門窗的要求是多樣的。被動房門窗除了要考慮與門窗節(jié)能有關(guān)保溫性能、遮陽性能、氣密性能，還要考慮與安全和舒適度有關(guān)的抗風壓性能、水密性能、隔聲性能、采光性能、耐久性能等，這涉及到了設(shè)計、選材、組裝、安裝、維護各環(huán)節(jié)，還與門窗桿件型材、玻璃、密封膠條、五金、配套件各種部件性能有關(guān)。綜合來說，被動房用門窗應(yīng)采用系統(tǒng)思路，合理選擇和搭配相關(guān)配套產(chǎn)品與技術(shù)，來滿足被動房的使用要求。
作者單位：中國安裝協(xié)會|來源：建設(shè)科技
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