节能窗的发展与门窗能效评定系统

文章编号:100926825(2008)022*******
节能窗的发展与门窗能效评定系统
收稿日期:2007209203
作者简介:于　芳(19782),女,同济大学建筑与城市规划学院硕士研究生,上海　200092
范　飞(19752),男,复旦大学环境科学与工程系博士研究生,讲师,河南大学土木建筑学院,河南郑州　450000
于芳　范飞
摘　要:通过对上海门窗市场的调查,针对目前市场上产品种类繁多且缺乏相关性能说明的现状,介绍了美国的能源之
星门窗计划、门窗评定委员会及其产品评定和标识制度,说明了在我国建立门窗能效评定系统,进行产品标识对于推广节能窗的重要性。

关键词:节能窗,能效评定,门窗产品评定,标识制度中图分类号:TU201.5文献标识码:A
窗户在建筑的整个外围护结构中,担负着与室外环境联系的
重要职责,正是这种联系,实现了建筑内部与室外大自然的各种物质流的交换,从而满足人们对采光、日照、通风、换气、视野、观景等方面的基本要求。

但是,与墙体、屋顶等其他围护结构相比,窗户保温隔热性能很差,是整个外围护体系中的“失能大户”。

提高窗户性能,发展节能窗,是实现建筑节能的重要途径。

1　传统窗概况与节能窗的发展背景
木窗是最传统的窗户形式,木材易受潮产生翘曲变形,造成闭合不严,因此窗户气密性差,冬季冷风渗透严重。

20世纪70年代,为了节约木材,国家大力推广“以钢代木”,开始推广使用钢窗,主要产品有32实腹钢窗、25空腹钢窗、沪68空腹钢窗等。

但是,钢材是热的良导体,钢制窗框隔热性能很差。

单层普通玻璃的木窗和钢窗的传热系数K 值分别为4.7W/(m 2・K )和6.4W/(m 2・K ),为传统240普通粘土砖墙(K =2.0W/(m 2・K ))的2倍～3倍,因此通过单位面积外窗的热损失也是砖墙的2倍～3倍。

同时,窗户室内侧的表面温度低,对人体产生的冷辐射更增强了人体的不舒适感,在北方寒冷地区还会发生结露现象影响视线及卫生环境。

传统窗多使用3mm ～6mm 的普通玻璃,在炎热的夏季,大部分热辐射直接透过玻璃表面进入室内(3mm 普通玻璃的太阳辐射得热系数高达0.87),是引起室内过热的主要原因。

开窗通风、关窗密闭是人们对门窗的理想化要求,然而不良的密封性却使其很难实现。

渗入室内的大量冷热空气加大了不
必要的采暖制冷能耗。

显而易见,这样的窗户损失了大量的能源,同时建筑的热舒适性也很差。

据统计,居住建筑中,虽然窗户面积一般只占外围护结构表面积的1/3～1/5,但是通过窗户损失的采暖和制冷能耗却占到建筑围护结构能耗的1/2以上。

1973年世界性石油危机爆发以来,节能成为世界性的共识,随着对节约能源和生活舒适性要求的日益提高,节能窗技术应运而生并且获得了长足的发展。

节能窗技术的进步,突出表现在改善窗户的保温隔热性能方面,这是因为此方面的性能直接关系到建筑节能和热舒适的问题。

使用节能窗的益处简单概括起来在于:节约能源,提高居住环境的舒适度,减少结露,增强采光和视野,延缓褪色,降低采暖空调费用等。

2　节能窗市场与消费者的困惑
现在,我国市场上的节能窗种类繁多。

在其组成中,窗框根据用材的不同,分为塑料、铝合金、玻璃钢、铝木、铝塑复合窗等。

玻璃多数采用中空玻璃。

配合热反射镀膜、低辐射LOW 2E 镀膜,充填氩气、氪气代替空气,采用优质密封条等措施可以达到更好的性能。

各地市场上占主要份额的是塑料窗和铝合金窗。

与塑料相比,铝材的突出缺点在于它是热的良导体,因此由其制作的窗框型材保温隔热性能差,不利于节能。

断热铝型材的出现则弥补了铝型材的这一缺点,但是价格较高。

同时,即使是同种型材的门窗也有高、中、低不同档次之分,其区分主要表现在型材、玻璃及五金配件的档次,组装加工的精密程度,型材表面的处理等
表1　太阳能热水系统与常规能源效益分析
能源
名称单位能值10t 15℃水升温到
100℃需用热量
10t 15℃水升温到
100℃日常燃料燃料
价格日运行费用/元年运行天数/d 太阳能电辅助运行量90d
年运行费用/元太阳能为主
电 3.6MJ/kW ・h 蒸汽1243.8MJ/t 燃油锅炉
22.02MJ/L
1256.1MJ
2.1827528260
29055348.92kW ・h
0.93143651146101.01t 220元/t 222.203658110357L
5.1元/L
290.7
365
106105
可以看出,太阳能热水系统比常规能源费用低很多。

参考文献:
[1]高林朝,郝庆秀.集体用大面积太阳能热水系统的工程设计
[J ].新能源,1999,21(12):9212.
[2]高　峰,孙成权,刘全根.我国太阳能开发利用的现状及建议[J ].能源工程,2000(5):8211.
Study on the solar central hot 2w ater supply system
NIU Ming 2cheng YANGLei
Abstract :The advantages of solar hot 2water heater are introduced.Taking one residential quarter in Beijing as example ,basic requirements on the design of solar central hot 2water supply system and determination of solar collector area are analyzed and discussed.In addition com parative analysis is made with conventional energy from economic benefits as pect.Results show s olar hot water system has g ood economic and s ocial benefits.K ey w ords :solar central hot 2water supply system ,solar energy ,temperature ,economic benefit ,design
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352・
第34卷第2期2008年1月 山西建
筑SHANXI ARCHITECTURE
Vol.34No.2Jan.　2008
方面。

总体说来,在保温隔热性能相当的情况下,塑料窗的性价
比明显优于铝合金窗,对于普通消费者更具有价格吸引力。

技术的进步使节能窗获得了卓越的性能,但是诸如传热系数、遮阳系数、气密性、隔声性等物理性能单单依靠直观印象根本难以判定。

同时,过于专业的表述也使消费者难以和节能及舒适联系起来。

近几年,上海很多既有居住建筑进行节能改造,由于传统门窗能耗高,住宅冬冷夏热,室内热环境极差,而且无形中“拿走”住户大量的能源费用,深受其害的住户在进行二次装修时首当其冲地就是把旧窗拆掉,换上新窗。

但是,由于普通消费者缺乏专业背景,面对纷繁复杂的产品市场,很难做出明智的选择。

往往只能根据自己的购买力“看钱说话”,但是究竟节能产品的表现如何,能节省多少能源费用,却并不十分清楚。

这就不难知道,为什么消费者面对看起来差不多的产品,价格却相差较多时,主动购买价位高的节能窗的积极性不高,甚至根本就不关心节不节能的问题。

市场上的产品多种多样、性能大不相同,普通消费者只凭借外观上的直观判断,很难考量窗户的保温、隔热、气密性等与节能相关的物理性能。

并且节能的概念是和地区气候条件密切相关的,同一个产品,用在北方寒冷地区节能效果好,多数情况下将其用在南方炎热地区则未必节能。

因此,有效的做法是:1)应准确确定产品的各项性能指标,为不同的产品提供横向的对比基础;2)根据产品的性能为不同节能要求的消费者提供相适合的门窗产品。

下面介绍在美国已较为成熟的做法以供参考。

3　美国的门窗能效评定和能源之星门窗计划
世界各国普遍建立窗户能效评定制度。

美国国家门窗评定委员会(NFRC )是由门窗工业组织创立的一个公共(私营)非盈利性组织,主要由生产商、供货商、建筑师、设计师、标准制定人员和行政官员、公共事业组织和政府机构组成。

NFRC 为门窗产品的能效性能提供统一的评定服务。

认证产品的范围包括窗户、玻璃外门、天窗。

等级的确定经过模拟实验室以及劳伦斯・伯克利国家实验室测定,确保产品性能与确定等级的一致性。

测定的等级均表示门、窗产品的整体性能。

能源之星是美国能源部DOE 和环境保护署EPA 为满足能效标准的节能产品设计的一种标志。

由于门窗节能指标的制定与地区的气候条件密切相关,美国能源之星划分了4个主要气候分区来控制适用于不同地区的门窗产品的节能标准。

4个分区分别是:采暖为主(mostly heating )的北区,采暖兼顾制冷(heating and cooling )的中区北部,制冷兼顾采暖(cooling and heating )的中区南部,制冷为主(mostly cooling )的南区。

紧临NFRC 门窗能效标签的上方,能源之星为特定性能的产品贴上标签,表明此产品适用的气候分区(见图1)。

消费者购买门窗时,只需要查看能源之星标签就可以知道产品在自己居住的地区是否达到节能要求。

在我国,分5个气候带制定各地区的节能标准。

以我国夏热冬冷地区的标准与之做比较会发现:2001年开始实施的《夏热冬
冷地区居住建筑节能设计标准》根据不同朝向、不同窗墙面积比
规定外窗的传热系数,限值取为4.7W/(m 2
・K ),3.2W/
(m 2・K ),
2.5W/(m 2・K ),与美国中部地区2.3W/(m 2
・K )相比仍然偏高。

另外,我国标准中未强制规定外窗的遮阳系数指标,原因在于,如果通过镀覆热反射镀膜、低辐射LOW 2E 镀膜达到一定的遮阳效果,会大幅度增加窗户的造价,与当前我国的经济水平还不是很相符。

因此,我国夏热冬冷地区普遍提倡设置活动式外遮阳设施,比如遮阳篷、遮阳卷帘等,以减少太阳辐射得热,降低夏季制冷能耗。

可见,在美国通过能源之星门窗计划,以及对窗户能效的评定和标识,消费者很清楚要购买怎样的节能产品,并且在市场上能轻松购买到有质量保证的门窗产品。

另外,国家还对购买节能窗的消费者以退税和现金返还的形式进行一定的优惠,这也刺激了消费者购买节能窗的热情。

4　结语
在我国,发达国家普遍采用的合同能源管理、能效标识管理等节能机制,还处于试点和探索阶段。

有效的建筑节能激励政策缺失或不到位,难以形成推动建筑节能的市场机制,对各利益主体的行为难以规范。

《上海市建筑节能“十一五”规划》明确提出,规范市场,引导节能消费,促进节能产品市场供需良性互动的重要性。

最近,国家建设部于6月28日印发并开始实施《建筑门窗节能性能标识试点工作管理办法》。

该办法规定,建筑门窗节能性能标识将在产品的显著位置粘贴。

标识应明确表示门窗产品的传热系数、遮阳系数、空气渗透率、可见光透射比等性能指标。

办法的实施标志着我国开始对门窗的节能性能评定和标识工作的正式起步。

与传统窗户相比,节能窗的性能已经获得了相当大的进步。

市场上已经有了性能很好的产品,如何推广普及节能窗就成为亟待解决的问题。

消费者是市场的主体,节能产品的推广离不开消费者的认同。

因此,一方面需要宣传、普及建筑节能知识,提高公众建筑节能意识。

另外从制度上,还应该推广实施节能产品认定和标识制度,探索建筑节能激励政策,有效引导节能型消费,使消费者自发自愿并且能够轻松地选择到合适的节能产品。

参考文献:[1]J G J 13422001,夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[S].
[2]涂逢祥.节能窗技术[M ].北京:中国建筑工业出版社,2003.16226,2162225.
The development of energy 2saving windows and
energy eff iciency evaluation system of window and door
YU F ang FAN Fei
Abstract :Through investigation of window and door market in Shanghai the situations of window and door at present market are bined with American energy star plan of window and door ,window and door evaluation committee ,production evaluation and labeling sys 2tem the establishment of energy efficiency evaluation system of window and door in our country is elaborated.In the end the im portance of product labeling to the promotion the application of energy 2saving window is discussed.
K ey w ords :energy 2saving window ,energy efficiency evaluation of window and door ,production evaluation ,labeling system
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452・第34卷第2期2008年1月
山西建筑 。