重视严寒、寒冷地区的门窗、幕墙表面结露指标

李之毅李江岩

节能减排是我国的基本国策，建筑节能减排又是重中之重，而门窗、幕墙在建筑上的能耗又占约50%的分量，公共建筑节能设计标准 （GB50189-2005）对严寒和寒冷地区主要考虑建筑的冬季防寒保温，建筑围护结构传热系数对建筑的采暖能耗影响很大，主要考虑单向的传热过程，因此在严寒、寒冷地区对围护结构传热系数的限制要求较高，并提出了具体要求指标。因此，很多城市和地区对门窗、幕墙提出了高于国家标准的地区要求，而这些要求中重点规定了传热系数U(K)值的指标，这说明了降低门窗、幕墙的传热系数U（K）值，是节能减排的重要措施，全国上下都在认真贯彻这项基本国策。

我们知道，热的传递是通过辐射、对流、传导三个途径，在严寒、寒冷地区阳光充分进入室内，有利于降低冬季采暖能耗，而对流和传导，在严寒、寒冷地区对门窗、幕墙防寒保温来说，都是很主要的因素。因此，公共建筑节能设计标准对外窗的气密性不应低于GB7107规定的4级和透明幕墙的气密性不应低于GB/T5225规定的3级的要求。

为了评估气密性的热损失，我们可作一量的初步计算，在严寒、寒冷地区，由于冬季室内外温差大，室外的冷空气，从窗的缝隙进入室内，而室内的热空气从窗缝隙流出室外，引起热损失：

上式：C——空气比热（kj/kg·K）

ρ——空气密度（千克/米3）

V——漏气量（米3/米2·秒）

工程上通常采用C×ρ值取1.2kj/m3·K

若气密性能为4级的窗，按标准其漏气量在10Pa压差下为4.5>q2>1.5m3/m2即其缝隙的热损失按上式计算q为0.5至1.5W/m2·K。

这就说明如果窗的U值为2.5W/m2·K时，其实际热损失将在2.5W/m2·K至4.0W/m2·K范围，若高层建筑压差更大时，漏气量会更大。

为此笔者对沈阳的冬天作了如下测量记录分析，窗为铝断桥保温大固定平开内倒窗，其U=3W/m2·K，其数据如表：

照片1 照片2

照片3

从表1的实测数据，反推计算出不结露时所需U值，

上式：Tib——窗框、玻璃内侧表面温度

Ti——室内温度

T0——室外温度

hi——室内对流换热系数，按JGJ113-2009标准取8W/m2·K

U——传热系数W/m2·K

先求出室内温度下的水蒸气分压P=RH×Ps

上式：Ps——室内温度下的饱和水蒸气压

RH——室内的相对湿度

再查表2中饱和水蒸气压等于P的温度取值：

例：表1中序1窗表面不结露时的Tib计算如下

P=0.5×15.47=7.735

查表2 P=7.735为饱和水蒸气压时的温度

Tib=7.417

则U= （18-7.417） ×8/（18+24） =2.0W/m2·K

从表1序1窗的实际Tib计算如下：

Tib=18-3.3× （18+24）/8=18-17.33=0.67℃

表2 不同温度下的饱和水蒸气压Ps(mmhg)

计算结果虽然窗表面实际温度在零上0.67℃，但由于冷空气的渗入，故在下框产生结冰 （见照片1）。

从表1的序7、8可看出，该实测表面开始结露的临界点U值为3.3W/m2·K，而窗的U值为3W/m2·K，因此虽然窗的传热系数U=3W/m2·K，但实际上只能达到3.3W/m2·K，这当中就有一个漏气的热损失，如果窗的气密性指标愈大，则热损失就愈大，这样窗检测出的U值就不能真正反映出保温效果，如果综合检测窗的结露点，就能反映出窗的保温真实效果，因此，必须重视严寒、寒冷地区的门窗、幕墙表面的结露指标，建议门窗、幕墙的技术标准增加结露指标，实为提高门窗、幕墙的质量和节能减排效果的一项重要措施。