被动式建筑外窗节能技术的研究现状_安徽省振兴节能科技有限公司，中空玻璃，百叶窗玻璃，强化玻璃

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被动式建筑外窗节能技术的研究现状

发布时间：

2025-03-02

被动式建筑已经在国内取得明显的成效，是未来建筑的发展方向。被动式超低能耗建筑具有加大建筑外保温、避免建筑热桥、增强建筑气密性以及高性能的暖通空调系统等特点。建筑外窗是建筑能耗最薄弱的环节，面积仅占建筑整体外围结构的1/10左右，但是建筑外窗能耗损失却高达建筑整体损失的2/5，甚至1/2。文章将从外窗的传热系数计算出发，阐述提高外窗热工性能对降低建筑能耗的至关重要性。
毫与工业玻璃
1 建筑外窗的传热系数
整窗的传热系数是评价建筑外窗热工性能的个衡量标准，现有对于被动式建筑的外窗标准是外窗传热系数必须小于0.8W/(m'K)。在计算整窗的传热系数时，需要考虑玻璃、间隔条、窗框和安装等4个因素。为了整体提高窗户的热工性能，可以从外窗的玻璃、窗框、暖边间隔条和安装等4个方面入手加以优化，以改善整窗的热工性能。
整窗的传热系数Uw值计算如下:U1/Aw(UG AG+U A.+LG YGE+L. y)(1)式中:Aw--洞口面积，m;Ug--玻璃传热系数，W/(m°·K);Ag-玻璃面积，m;U窗框平均传热系数，W/(m'·K);AF--窗框面积，m';LG--玻璃周长，m;Ψ--暖边间隔条热桥损失系数，W/(m·K);L--窗框安装部位周长，m; Ψr窗框安装热桥损失系数，W/(m·K)。
2 外窗构件
2.1 外窗玻璃
国外被动式建筑研究涉及领域不仅包括外窗玻璃单一的热工性能方面，重点还研究混合交叉领域。现在大多西方国家主要的研究方向不仅关注外窗配比在被动式建筑中合理的应用，更重视人们对其舒适性的感官方面的评价。随着我国建筑领域技术的高速发展，研究方向逐渐转向建筑外窗，并取得了很大的进步。
Aubrey Dyer等研究融合电色素和光电器件,在玻璃上获得自供电方式或者光电致变色等设备。通过太阳能设备进行发电，操控和更改窗户的颜色可改变外窗玻璃的采光系数等，进而减少建筑的热损失。
Erdem Cuce等使用隔热太阳能玻璃，可以达到降低外窗热损失的效果。隔热太阳能玻璃能够生成一侧的VP光伏电力，将Ti0,材料进行表面涂层，通过太阳能转化为电能，供耗电系统和设备使用。已有实验数据表明，隔热太阳能玻璃远比一般的玻璃性能好，相同条件下的太阳能吸收量将近两倍，而全年的建筑能耗可以降低一半之多。
许威等提出相对于中空玻璃，真空玻璃具有如透射率更高、传热系数更小、光热比和太阳能总透射比都可以调节等优点。通过偏振光检测和观测外观等方法，得出真空玻璃性能更好，更加符合被动式超低能耗建筑的要求。
2.2 外窗窗框
王昊源等根据气候条件和环境因素，计算冬天和夏天两个季节的窗框比限值，研究了被动式超低能耗建筑的窗框比。冬季有最大窗框比，而夏季有最小窗框比。
总结得出被动房上午最大窗框比与很多系数都有关。冬天的窗框比是一个有效值，比例为rw<28.19%但是夏天时窗框比就是一个无效值，因为在夏天时需要考虑遮阳问题。夏天时需要用一些合适的遮阳措施或者设备去实现建筑节能。陈昱彤根据窗框的材质不司，热传导性能也自然不同。经过对比分析了塑料型材、断热铝合金型材和铝木复合型材3种常见节能外窗窗框材料，总结出节能外窗窗框材质的选择。常规断桥铝型材如图1所示。聚氨酯隔热铝型材如图2所示，

断桥铝型材如图1所示。聚氨酯隔热铝型材如图2所示，
2.3 外窗暖边间隔条
暖边间隔条在外窗上的应用改善了外窗整体的热工性能，降低了窗户玻璃与窗框之间散出去的热量即热桥损失。林广利对非金属材质的暖边间隔条进行了模拟实验分析，结果显示，采用暖边间隔条后，外窗的热工性能提升，平均提升1/5;整窗的性价比也随之提高，暖边间隔条价格仅占整窗价格的3%。
吕艳艳选择了几种常用的暖边间隔条，分别是铝合金暖边间隔条、不锈钢暖边间隔条、TGI不锈钢复合暖边间隔条、Super Spacer柔性暖边间隔条。分析不同材质的暖边间隔条对外窗整体传热系数影响大小，结果表明，暖边间隔条对于铝合金材质的建筑外窗的传热系数影响最大，其次是铝包木制品，最后是塑钢制品。采用不同材质的暖边间隔条时导热系数如表1所示。

3 外窗安装方式
魏贺东提出，在现有的技术体系中，外挂式安装性价比过低。虽然也能满足现有的节能标准，但是并不极致。因此提出了半外挂式的安装方式。将半外挂式在安全问题、施工问题和成本问题这3个方面分别与外挂式进行对比，结果均是强于外挂式。因此得出半外挂式更适合现有标准，也更节能。金松涛总结了3个外窗安装的节点，分别是建筑外窗外挂在窗洞口、悬挑在窗洞口以及内嵌在窗洞口。随后使用HEAT2软件进行了热工性能模拟，将其汇总对比分析，认为如果需要安装的外窗数量比较多，推荐选择内嵌式:如果安装数量比较少，施工条件足够，选择外挂式，被动窗外挂式安装效果如图3所示。

4结语

被动式超低能耗建筑外窗对建筑整体节能的作用明显，在追求超低能耗，甚至近零能耗的同时，应重视外窗的玻璃、窗框、暖边间隔条和外窗安装方式对建筑能耗的影响。对于外窗玻璃而言，不同地区的气候条件和采光条件不一样，在选择玻璃种类和材质时，还需要进一步详细分析。现在节能外窗市场中，窗框的材质普遍选择聚氨酯断桥铝型材。合理的外窗安装方式对外窗的保温性能有着很大的影响。经过对比分析可知，半外挂式的安装更适合现行的被动式超低能耗建筑外窗标准。另外，暖边间隔条技术仍有很大的研究空间，应加大研究力度，将其正确地应用于被动式超低能耗建筑中。