被动式建筑的发展——外窗的要求与应用

（北安市环宇建筑安装有限责任公司，黑龙江 黑河 164000）

一、被动式建筑的概念、特征及优点

（一）被动式建筑的概念

被动式建筑，最初的理念是上世纪八十年代初由瑞典隆德大学的教授波·阿德姆森等人提出的，即在不设传统采暖设施而仅依靠太阳辐射、人体放热、室内灯光、电器散热等自然得热方式的条件下，建造冬季室内温度能达到20℃以上、具有必要舒适度的房屋。它是指采用各种节能技术构造最佳的建筑围护结构和室内环境，极大限度地提高建筑保温隔热性能和气密性，使建筑物对采暖和制冷需求降到最低。在此基础上，通过各种被动式建筑手段，如自然通风、自然采光、太阳能辐射和室内非供暖热源得热等来实现室内舒适的热湿环境和采光环境，最大限度地降低对主动式机械采暖和制冷系统的依赖或完全取消这类设施。

（二）被动式建筑的特征

1.保温隔热性能更高的非透明围护结构；2.保温隔热性能和气密性能更高的外窗；3.无热桥的设计与施工；4.建筑整体的高气密性；5.高效新风热回收系统；6.充分利用可再生能源。

（三）被动式建筑的优点

1.更加节能。建筑物全年供暖供冷需求显著降低，严寒和寒冷地区建筑节能率达到 90%以上。

2.更加舒适。建筑室内温湿度适宜；建筑内墙表面温度稳定均匀，与室内温差小，体感更舒适；具有良好的气密性和隔声效果，室内环境更安静；

3.更好空气品质。有组织的新风系统设计，提供室内足够的新鲜空气，同时可以通过空气净化技术提升室内空气品质；

4.更高质量保证。无热桥、高气密性设计，采用高品质材料部品，精细化施工及建筑装修一体化，使建筑质量更高、寿命更长。

二、超低能耗建筑外窗的技术要求

（一）外窗节能性能的主要因素

外窗是影响超低能耗建筑节能效果的关键部件，影响外窗节能性能的主要因素有玻璃层数、Low-E 膜层、填充气体、边部密封、型材材质、截面设计及开启方式等。

（二）外窗性能基本要求

1.外窗保温和遮阳性能应符合下列要求：

外窗传热系数（k）和太阳得热系数（SHGC）参考值

2.外门窗应有良好的气密、水密及抗风压性能。

（三）外窗配置要求

1.玻璃配置应考虑玻璃层数、Low-E 膜层、真空层、惰性气体、边部密封构造等加强玻璃保温隔热性能的措施。

——严寒和寒冷地区应采用三层玻璃，其他地区至少采用双层玻璃；

——采用 Low-E 玻璃时，应综合考虑膜层对 K 值和 SHGC 值的影响。

——当需要 K 值较小时，可选择 Low-E 中空真空玻璃，Low-E 膜应朝向真空层；

——惰性气体填充时，宜采用氩气填充，填充比例应超过 85%；

——中空玻璃应采用暖边间隔条，通过改善玻璃边缘的传热状况提高整窗的保温性能。

2.型材应采用未增塑聚氯乙烯塑料、木材等保温性能较好的材料。

3.外窗应采用内平开窗。

（四）外窗无热桥设计要点

1.外窗分隔应在满足国家标准要求的前提下尽量减少，并按照模数进行设计；

2.外窗节点设计时，宜利用热工计算软件，分析不同安装条件下外窗的传热系数和各表面温度，进行辅助设计和验证；

3.外窗宜采用窗框内表面与结构外表面齐平的外挂安装方式，外窗与结构墙之间的缝隙应采用耐久性良好的密封材料密封严密；

4.外窗台应设置窗台板，以免雨水侵蚀造成保温层的破坏；窗台板应设置滴水线；窗台板与窗框之间应有结构性链接，并采用密封材料密封。

（五）外窗遮阳设计要点

1.遮阳设计应根据地区的气候特点、房间的使用要求以及窗口所在朝向综合考虑。可采用可调或固定等遮阳措施，也可采用各种热反射玻璃、镀膜玻璃、阳光控制膜、低发射率膜等进行遮阳；

2.超低能耗建筑宜采用可调节的遮阳设施。可调节外遮阳表面吸收的太阳得热，传入室内的比例比内遮阳或中置遮阳小，并且可根据太阳高度角和室外天气情况自动或手动调整，是最适合超低能耗建筑的遮阳形式。

三、外窗的安装

窗安装的不同位置与建筑外保温的配合关系可分为A、B、C、D 四种。

（一）A 窗安装在结构洞口的居中位置，保温没有对窗框体进行覆盖

这种安装是目前较为普遍的安装方式，此种安装便于窗的快速定位和安装，便于保温的施工，作为建筑维护结构的最薄弱环节，保温没有进行有效地覆盖，不仅会造成很大的热损失，也会在洞口的位置存在较大的结露风险，同时影响整个外维护结构的热工性能，虽然有利于防水，但不利于室内的采光，影响建筑得热。

（二）B 窗安装在结构洞口居中位置，保温对窗框体进行覆盖

同样是居中安装，由于保温对窗框体进行了覆盖，对窗的保温性能有所的提高，有效地提高了窗室内的表面温度，对窗的抗结露性能有了一定的作用，但由于窗的安装位置太靠近室内，窗与结构之间结露发霉的问题已然没有有效解决，13℃等温线依然穿过结构。

（三）C 窗安装在结构洞口内靠外侧，保温对窗框体进行覆盖

将窗的安装位置更靠近室外侧，首先有利于采光，可提高建筑得热；可根据洞口结构的改变提高防水性能，根据热工计算可以看出，其温度梯度进一步减小，有效地将其等温线移向室外侧，很大程度改善室内热环境，同时避免了结构产生霉菌的可能。

四、结论

综上所述,被动房这种建筑在显著提高室内环境舒适性的同时，可大幅度减少建筑使用能耗，最大限度地降低对主动式机械采暖和制冷系统的依赖。外窗作为被动式建筑最关键的组成部分，不但要满足保温、隔热要求，还要满足得热和采光要求。同传统意义上的节能外窗相比，被动式建筑的出现对外门窗提出了非常严格的要求。不仅是对传热系数和遮阳系数的要求，而且是对窗的得热系数，采光系数以及抗风压性、水密性、气密性和安装系统提出了严格规定。