從建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的角度淺議窗的保溫性能

提要：2013 中國(guó)節(jié)能門(mén)窗產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇是門(mén)窗行業(yè)年度趨勢(shì)唯一權(quán)威發(fā)布平臺(tái)，將在“第二屆中國(guó)（高碑店）國(guó)際門(mén)窗節(jié)”期間舉辦，論壇邀請(qǐng)中國(guó)房地產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)、房地產(chǎn) 企業(yè)負(fù)責(zé)人、歐洲門(mén)窗幕墻協(xié)會(huì)專(zhuān)家、節(jié)能門(mén)窗領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)代表，深度解析中國(guó)節(jié)能門(mén)窗產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向以及與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，探究中國(guó)節(jié)能門(mén)窗產(chǎn)業(yè) 如何實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、跨越式發(fā)展。

中國(guó)建筑科學(xué)研究院林院長(zhǎng)：

門(mén)窗是為了節(jié)能，我還是稍稍拓展一下講我們實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的幾個(gè)重要的技術(shù)途徑，可以澄清一下大家的思路。

第一，建筑節(jié)能無(wú)非就是要降低建筑在使用過(guò)程當(dāng)中的能耗，一個(gè)是降低建筑的耗能負(fù)荷。為什么會(huì)耗能呢?因?yàn)槎�天外面太冷了，屋里的熱量流出去了，所以需要用暖氣片�?lái)補(bǔ)充能量。如果墻做得厚，保溫性能好，那么流出去的熱量少，需要補(bǔ)充的熱量就少。這是最最基本的節(jié)能的途徑，我們的保溫門(mén)窗其實(shí)就是發(fā)揮這樣的作用，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是降低建筑的采暖負(fù)荷。

第二，提高采暖、空調(diào)、照明等系統(tǒng)的用能效率，設(shè)備能效、設(shè)備容量合理、系統(tǒng)控制靈活。

第三，能源的梯級(jí)利用、低品質(zhì)能的利用。大家都看到發(fā)電廠會(huì)冒著呼呼的白氣，其實(shí)這都是在冷凝，冷凝熱用來(lái)發(fā)電不行，但是用來(lái)采暖還是足夠的。所以低品質(zhì)能完全是可以利用到采暖上來(lái)的。

第四，使用可再生能源。使用可再生能源就目前人類(lèi)掌握的技術(shù)水平來(lái)講，付出的代價(jià)還是非常大的，因此更多的還是在節(jié)約常規(guī)能源上下工夫。

第五，科學(xué)合理的運(yùn)行管理。不管什么技術(shù)，最后都需要通過(guò)科學(xué)合理的運(yùn)行管理來(lái)把它的節(jié)能潛力真正發(fā)揮出來(lái)。

我今天報(bào)告的主題是從節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的角度來(lái)講窗的保溫性能，所以要把節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)單說(shuō)一下。我們國(guó)家幅員遼闊，960萬(wàn)平方公里土地，根據(jù)1月份最冷月和7月份最熱月的月平均氣候，把我們國(guó)家分成五類(lèi)氣候地區(qū)，深藍(lán)色的叫沿海地區(qū)，淺藍(lán)色叫寒冷地區(qū)，北京市、高碑店就叫寒冷地區(qū)，綠色是夏熱冬冷地區(qū)，紅色的地區(qū)是夏熱冬暖地區(qū)，冬天問(wèn)題不大，夏天非常大。只有很小的一塊，以昆明為核心的云貴高原叫溫和地區(qū)，其實(shí)這個(gè)溫和地區(qū)冬天還是需要有一點(diǎn)采暖的。我們分別有這樣幾種標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是嚴(yán)寒寒冷地區(qū)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，85年第一版，95年第二版，2003年是第三版。

采暖、空調(diào)負(fù)荷的很大一部分是由室內(nèi)外的溫差傳熱引起的，還有通過(guò)玻璃的太陽(yáng)輻射，其實(shí)傳熱的現(xiàn)象是無(wú)處不在的，出現(xiàn)了溫差就一定會(huì)出現(xiàn)傳熱，傳熱只會(huì)減弱，但是永遠(yuǎn)無(wú)法消除。不管我們的墻、窗做得多么好，都只是減弱傳熱，而不能徹底消除。增強(qiáng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱性能，可以大幅度的降低采暖、空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，從而達(dá)到建筑節(jié)能目的。如果我們冬天穿上很厚的衣服，可能就不需要喝燒酒了，或者少喝點(diǎn)燒酒。就是這個(gè)意思。

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能作用在住宅當(dāng)中作用尤為突出。對(duì)住宅來(lái)說(shuō)，因?yàn)橄到y(tǒng)的形式比較簡(jiǎn)單，不像公共建筑那么復(fù)雜，所以圍護(hù)結(jié)構(gòu)在這當(dāng)中起的作用就更大。

所謂圍護(hù)結(jié)構(gòu)，就是墻、屋頂、窗，包括一些挑出的外露的樓板，就是把房子包起來(lái)的外層的包殼。從技術(shù)上講可以分成兩類(lèi)，一類(lèi)是非透明的，透明的圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要是講窗，現(xiàn)在還有在公共建筑里大量利用的幕墻和采光頂。從傳熱、節(jié)能角度講有大量的不同，非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)只需要考慮溫差傳熱，透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)不僅要考慮溫差傳熱，還要考慮太陽(yáng)輻射透射，太陽(yáng)輻射在北方的冬天希望進(jìn)來(lái)的越多越好，而在南方的夏天是希望它進(jìn)來(lái)的越少越好。非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)阻止溫差傳熱的能力較容易。透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)阻止溫差傳熱的能力不那么容易。

透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，與非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)相比：傳熱過(guò)程既有溫差引起的導(dǎo)熱，又有輻射。夏季室內(nèi)熱負(fù)荷的主要原因之一。冬季特定情況下，也可以成為得熱構(gòu)件。傳熱系數(shù)降低難。單位平米造價(jià)高。

節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的要求。以北京為例，因?yàn)橹袊?guó)的南北氣候差異太大。德國(guó)從南到北直線距離800公里，想想我們中國(guó)是多少，我們分成五個(gè)氣候區(qū)，每個(gè)氣候區(qū)足夠比幾個(gè)歐洲的國(guó)家都要大。

我們國(guó)家第一本建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是86年開(kāi)始搞的，當(dāng)時(shí)對(duì)傳熱系數(shù)提出的比例，北向的窗是3.26，其他方向的窗是6.4，為什么提這樣一個(gè)非常低的要求呢?因?yàn)楫?dāng)年我們門(mén)窗工業(yè)的水平就是這樣，所以只能這樣。從編標(biāo)準(zhǔn)的角度來(lái)講，把數(shù)字很容易寫(xiě)上去，但是必須有足夠的產(chǎn)業(yè)支撐，如果沒(méi)有足夠的產(chǎn)業(yè)支撐，寫(xiě)也是白寫(xiě)，因?yàn)榧夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)不僅僅是反映技術(shù)，其實(shí)還反映了行業(yè)的平均技術(shù)水平。一直到95年，這版標(biāo)準(zhǔn)重新修訂，那時(shí)候門(mén)窗業(yè)的技術(shù)有了比較明顯的進(jìn)步，比如那時(shí)候開(kāi)始出現(xiàn)一些塑鋼的門(mén)窗了，所以那時(shí)候窗的傳熱系數(shù)大概就要求4幾點(diǎn)。從今天來(lái)講，還是屬于比較差的窗戶(hù)，但是如果我們跟6.4來(lái)比，已經(jīng)提高了很多了，必須是一步一步過(guò)來(lái)的。

我們的標(biāo)準(zhǔn)編制、修訂頻率跟發(fā)達(dá)國(guó)家比，顯然是慢了一些。這本標(biāo)準(zhǔn)一直到2010年才進(jìn)行修訂，把窗的傳熱系數(shù)大幅度提高，比如當(dāng)窗墻面積比，就是一面墻上床的面積如果很大的話(huà)，把標(biāo)準(zhǔn)提到到了1.8，但是這個(gè)1.8很難做到。如果窗墻比小，就定在 3.1，如果窗墻比大就定1.3，鍍了膜的雙腔玻璃，當(dāng)然我也希望做提高，但是因?yàn)槭艿叫袠I(yè)發(fā)展水平以及愿意為它付出的代價(jià)、價(jià)格都有關(guān)系。

北京市的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，在北方地區(qū)的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)上又提高了一步，最嚴(yán)格的要做到1.5，這個(gè)數(shù)字其實(shí)編這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候也是反復(fù)討論，寫(xiě)的時(shí)候很容易，但是其實(shí)能不能做得到。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)到現(xiàn)在執(zhí)行一年多了，我聽(tīng)到很多反映，1.5的窗不是找不到，但是大部分房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商還是覺(jué)得太貴，不愿意用。這就是現(xiàn)實(shí)。

除了窗本身的傳熱系數(shù)之外，我們也會(huì)計(jì)算透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)，一個(gè)是透明傳熱，一個(gè)是溫差傳熱，我們把兩個(gè)完全物理機(jī)理不同的方法分開(kāi)來(lái)，也會(huì)幫助你很好的設(shè)計(jì)好門(mén)窗。

我把發(fā)展歷程列在一張表上，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)從4.0-4.7，從1.8-3.1，從1.5-2.0，北京是最嚴(yán)格的城市，我相信天津也會(huì)往這方面走，但是目前為止這是中國(guó)最高的水平了，就是1.5-2.0。從86年到現(xiàn)在為止，要求提高了70%，數(shù)字還是非常大的。當(dāng)然從進(jìn)一步搞建筑節(jié)能來(lái)講，這個(gè)幅度還要繼續(xù)加大。

下面我舉幾個(gè)例子，取了幾個(gè)典型的中層建筑、高層建筑、和低層建筑。按照最常規(guī)的窗墻面積比，按照北京市的氣候條件，算了一下它的節(jié)能效果。主要是說(shuō)它的能耗有百分之多少是從窗出去的，因?yàn)槲乙猜?tīng)說(shuō)窗是一個(gè)節(jié)能的黑洞，黑洞這個(gè)話(huà)非常形象，但是實(shí)際情況是要用數(shù)字說(shuō)話(huà)。可以看得出如果86年的30%的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的話(huà)，在低層、多層、高層建筑，窗占的能耗，低層建筑是35恩%，高層建筑是70%，到了95年，雖然把標(biāo)準(zhǔn)大幅度提高了，但是比例還是維持70%甚至于更高，非常奇怪，北京的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該比國(guó)家的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求更高，但是窗的比例反而提高了，為什么原因?這就是反映出了我剛才說(shuō)的，墻比較好做，增強(qiáng)它的保溫性能，窗比較難做，所以只能尊重這樣一個(gè)事實(shí)。這張圖很形象，白色的就是窗在整個(gè)北京地區(qū)建筑負(fù)荷采暖的比例，就是62%，60%左右的高層采暖負(fù)荷是由于窗戶(hù)造成的。即使是到了2012年北京市更加嚴(yán)格的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，比例還是有升高，67%、65%左右的熱量，或者你家里有十片暖氣片，其中有六片半貢獻(xiàn)出來(lái)的熱量，就是從窗里流走的。如果把窗的保溫性能降低一半，你的暖氣片就可以再少三片，原來(lái)十片，現(xiàn)在就七片就夠了。所以窗確實(shí)是建筑節(jié)能非常非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。這是一個(gè)角度，但是從另外一個(gè)角度，為什么不把窗做好呢?大家都是門(mén)窗界的專(zhuān)家，因?yàn)椴惶�容易做�?/p>

計(jì)算結(jié)果表明，外門(mén)窗耗熱量占圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量的比例，隨建筑層數(shù)的增加而增加。隨著節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，這一比例開(kāi)始是往下降的，后來(lái)是大幅下降，現(xiàn)在反而又升高了，這就反映出來(lái)窗不太好做，間接反映出窗的傳熱系數(shù)限制值的熱工性能限制的實(shí)際情況。

為了減少北京的霧霾，為了降低二氧化碳排放，為了保護(hù)寶貴的能源資源，節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)水平肯定還要提高，未來(lái)對(duì)高透性的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能肯定還要提高。我們走過(guò)了很長(zhǎng)一段路，效果也非常明顯。

我下面給大家舉一個(gè)例子，可能是大家還不太熟知的。國(guó)內(nèi)有一個(gè)原來(lái)是搞軍工科研的，有一種物質(zhì)叫氣凝膠，看起來(lái)好像沒(méi)有東西，但是保溫性能非常非常好，現(xiàn)在它的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)可以做到它的導(dǎo)熱系數(shù)是1.0，用5毫米的白玻加上12毫米的氣凝膠，再加上5毫米的白玻，傳熱系數(shù)可以做到1.0。這個(gè)科研團(tuán)隊(duì)能做到的尺寸是1.3×8，但是目前還只是一個(gè)中試的結(jié)果，還沒(méi)有做到工業(yè)化的結(jié)果。