深圳市顺嘉高新建材有限公司 杨忠久
作者简介
中国塑料加工工业协会专家，中国塑协塑料异型材专委会专家顾问，中国塑协塑料异型材专委会沿海地区塑料门窗技术研究中心主任、广东省科技人才服务中心注册专家、深圳市专家工作委员会委员兼专家，深圳市顺嘉高新建材有限公司总工程师。
1、绪言
目前我国的建筑节能受到国家与社会的普遍高度重视。门窗节能效益的提高，除隔热、保温等性能外，与其水气密封、遮阳性能有十分密切的关系。在建筑消费的能耗中，门窗空气渗透能源消费约占27％，门窗传热损失约占能源消费28％，两者合计几乎达建筑能耗的一半以上。以前的传热系数测试方法，在检测前，用塑料胶带双面密封窗户的开启缝，只反映单纯热传导，不包含窗户缝隙造成的热对流过程。在北方冬季由缝隙造成的能耗约占窗户能耗的50％。而我国因空气渗透的热损失约是国外的3～6倍。在炎热的南方沿海地区，为节省空调电耗，窗的隔热比保温更为重要，其保温能耗仅占15～20％，而控制辐射得热是窗户节能的关键。窗户的隔热性是指太阳辐射得热通过窗户进入室内的能力。通常用遮阳系数SC和建筑外遮阳系数SD或者用综合系数SW作为窗户隔热性能的设计依据。透过太阳辐射得热越多，窗户的隔热性能越差。因此从节能角度讲，密封性与遮阳越好的窗户，隔热保温性能相应也好。但密封与遮阳性能越好，通风与采光性能势必下降。尤其是随“非典”等疾病的流行，控制室内空气污染物浓度，保持室内品质符合卫生标准的通风换气，受到人们的高度重视。因此如何处理好以上几者之间的关系，是目前业内技术人员值得研究的重要课题。
2、如何处理好隔热与通风的关系。
南方夏热冬暖地区重在隔热，隔热又以保持室内时宜的热环境为准绳。室内热环境质量标准的高低对居住条件、生活水平、身体健康有重大影响。研究表明：空气温度在25度左右，脑力劳动的工作效率最高。以25度时人的工作效率为100%，当空气温度在35度时，人的工作效率只有50％。综合考虑室内热环境质量的效益和能耗费用，并考虑到社会经济发展的不同程度，室内热环境质量标准分为两个等级，一个为舒适热环境质量水平，夏季干球温度24～28度；另一个是可居住性居住热环境标准，夏季平均干球温度≤29度。保持室内通风换气，使室外的新鲜空气进入室内，有利于确保室内的卫生条件，但又消耗大量的能量。当室外气温高于室内温度时，自然通风不但不能改善室内热环境，反而会恶化室内热环境。只有当室外空气状态处于舒适区，低于室内设计温度时，自然通风才能改善室内热环境。要处理好窗户隔热与通风的关系，首先要解决好建筑设计时的通风换气问题。换气共分为五个层次，即室内换气、建筑换气、小区换气、城市换气、区域换气。每个换气都受上一个换气的制约。夏季长江流域受副热带高压的控制，换气不良，造成重庆、武汉、南京等城市“火炉”效应，而深圳的城市换气良好。建筑和室内换气是否良好，主要取决于小区换气是否良好，尤其是用地面积15万m2的以上的小区，若换气不良，小区内各栋建筑和房间很难有自然通风条件，因此，15万m2米以上的小区，应进行气流模拟设计。要善于利用建筑不同墙面处的风压差异产生的自然通风方式。自然风通常应从住宅的一侧流入，通过住宅后从另一侧流出形成穿堂风。可有效地避免单侧通风出现的进排气流参混、短路、进气气流不能充分深入房间内部等缺陷。如果室外风力弱，尽管建筑上了创造条件，仍不能形成穿堂风。穿堂风要取得好的效果，除室外风要有一定的强度外，主要房间的外门应迎风，次要房间（厨、卫等）应背风。同一建筑的外围结构上，如果有两个风压值不同的窗孔，空气动力系数大的窗孔将会进风，空气动力系数小的将会排风。其次是解决好窗户的换气方式，平开下悬窗可以有效改变空气流的流动方向，尽管开启角度很小，但室内浑浊热空气体从窗开启角度的上部排出，新鲜凉空气从开启角度较小的两侧进入。充分利用空气重力差，形成新鲜凉空气与浑浊热空气室内外循环流动。夏季利用电风扇通风换气时，进风面应对建筑阴面，排风面应对建筑阳面。再其次可以通过不同季节的通风时间与合理的换气次数来通风换气。当夏季室外温度<28度时，或早晚当太阳未升起或落山后，开窗换气。夏季夜间通风，室内干球温度≤30℃时，通风量可大大超过1.5次、h。充分利用好建筑物室内外的自然通风，不仅有利于改善室内热环境，而且可减少开空调的时间。当冬季室外温度>10度时，或中午太阳正当头时开窗换气以及在窗户上安装自动通风器，利用通风器定位、定向，定时科学通风。即可利用自然通风换气达到舒适水平，又可尽量减少因通风换气消耗的能量。另外安装空调时，尽量将其安装在背阴处或采取遮阳的方式将空调遮盖好，以充分降低空调能耗。
3、如何处理好遮阳与太阳能利用的关系
外窗采取遮阳等措施，降低夏季外窗的辐射透过率，不但可以可大幅度降低空调设备的能耗，还可以明显改善自然通风条件下的室内热环境。现场实测表明：有效的遮阳，可以使室内空气最高温度降低1.4℃，平均温度降低0.7℃，使室内各表面温度降低1.2℃，从而延长采用自然通风的时间，减少使用空调的时间，获得显著的节能效果。模拟计算表明，仅夏季采取外遮阳一项措施，空调耗电量比相同维护结构条件下，降低约26％以上。因此窗户外遮阳是深圳地区居住建筑节能的最主要的技术措施。当外窗夏季的辐射透过率不大于0。3，再辅以墙体隔热和提高空调设备能效比等措施，就可以达到国家建筑节能50％的指标要求。但在冬天，太阳辐射得热又是提高室内热环境质量的一个有利因素。因此选择合适的建筑开窗朝向，增加外窗的遮阳是减少开窗得热的最直接有效的手段。根据太阳高度角和方位角的变化规律，建筑的南向开窗夏季可以减少太阳辐射得热，冬季可以增加太阳辐射得热，是最有利的建筑朝向。由于深圳夏季的主导风为东南风，东南向建筑有利于自然通风，而太阳辐射得热又不是很强，所以在深圳，东南朝向是推荐朝向。对于无法选择合适朝向的开窗，应进行遮阳考虑，应该优先考虑外遮阳，采用内遮阳时，应选择浅色窗帘。同时还应充分考虑冬季利用太阳辐射改善室内热环境。窗玻璃的冬季辐射透过率应尽可能地大。这就意味着窗玻璃太阳辐射透过率应按季节进行调整。因此夏季设置外遮阳进行隔热时，遮阳设施应是活动的。冬季时可将其移离窗口，避免外窗的遮阳对太阳辐射的阻碍。
建筑物外墙投向附近外窗的反辐射和发射辐射会增加外窗的辐射热，恶化室内热环境。在建筑施工时，应严格按建筑设计规范规定的建筑间距进行控制。东、西、东北向外墙受日照较多，表面温度较高，辐射较强，宜采用绿化遮阳隔热措施，降低其外表面温度，减弱其反射和辐射强度。
4、如何处理好遮阳与采光的关系。
遮阳尽管是深圳地区居住建筑节能的有效的技术措施。但遮阳也是有前提的，在进行遮阳同时不仅要利用好遮阳与太阳能利用问题，同时也要处理好与采光的矛盾。如当窗户的夏季太阳透过率小于或等于0。3时，可不采用外窗遮阳。
镀膜玻璃对遮阳有一定贡献。据有关部门提供的数据知：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；6mmCTS240+12+6mm热反射中空玻璃Sc=0.31。选用隔热型(遮阳系数小)的建筑玻璃。如热反射镀膜玻璃(又称阳光控制镀膜玻璃)，能透过可见光，而又能将40～80%的太阳辐射热阻隔在室外。热反射镀膜中空玻璃，遮阳型的LOW-E中空玻璃等都有较好的遮阳效果。
但是镀膜玻璃同时又阻挡了冬季通过玻璃窗进入室内的太阳辐射率，不利于冬季太阳能采暖利用，同时影响了室内采光。使用那类玻璃品种一定要根据各地区的地理、气候特征、建筑朝向、层次，因地制宜进行优化选择。比如建筑高层或阳光辐射比较充沛的的建筑朝向与部位宜选择吸热玻璃，以充分发挥玻璃的隔热功能，又对室内光线不会造成大的影响。如在建筑底层或阳光辐射不到的建筑朝向采用吸热玻璃，不但隔热效果不明显，反而影响了室内光线。
综合地看，镀膜玻璃节能效果不及活动外遮阳,并且对室内的自然光有负面影响。因此还是采取活动外遮阳比较有利。在太阳辐射热比较强时，以充分发挥遮阳的作用，在没有太阳辐射的阴雨天气或太阳未升起的早晨及落山后的黄昏时间，也可给室内提供充分的自然光，以满足室内采光要求。同时在采取遮阳措施与采光时，还有一个依据建筑需要的侧重点与优化组合问题，在遮阳与采光之间，那个更节能便采取那个措施。
随科学技术发展，还可以利用先进的科学手段采集太阳辐射能量，用于阴暗室内的采光。
5、如何处理好遮阳与风压的关系
实测表明：在深圳通过开窗进行自然通风时，采用布帘，百叶等轻质悬挂的活动遮阳措施来降温，效果并不显著。究其原因，是由于深圳室外风速高，常把遮阳窗帘吹开，太阳辐射仍进入室内，使室内外气温相近。因此在外窗开启的情况下，利用遮阳方法改善深圳市的室内热环境时，遮阳设施应牢固、稳定地固定在窗口。不能被风吹开或损坏，又不能影响室内通风。
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