寒冷和严寒地区建筑门窗节能设计和解决.doc

寒冷和严寒地区建筑门窗节能设计和解决方案周佩杰【摘要】本文以寒冷和严寒地区建筑门窗的节能保温为主线，对现行国家标准进行了介绍，指出了影响门窗节能保温的五大因素，对门窗的节能设计和解决方案进行了阐述，可供在实际工作中应用Abstract】In this paper, cold and cold regions insulation building the main line of energy-saving windows and doors on the existing national standards were introduced, and pointed out the windows of the five factors of energy-saving insulation, energy-efficient design on the doors and windows and solutions are described, for in practical work application.【主题词】辐射、传导、对流、通风。

Keywords】Radiation, conduction, convection, ventilation.建筑围护结构节能是建筑节能的重要组成部分，特别是寒冷和严寒地区建筑围护结构节能在我国最为重要，这是该地区的面积约占国土面积的三分之二我国严寒地区是指东北、内蒙古和西部部分地区，最冷 1 月平均温度≤-10℃，7 月平均气温≤25℃；寒冷地区是指中上部和西部部分地区，最冷 1 月平均温度>-10℃~0℃，7 月平均气温 18℃~28 ℃为实现建筑采暖能耗降低 65%左右的节能目标，所有建筑设计必须按此进行设计，并在实际运行中也要持续达到此目标建筑门窗占建筑墙体 30%-50%，是建筑节能的重要环节，为此在寒冷和严寒地区做好门窗的节能保温更为重要一、寒冷和严寒地区节能设计标准GB 560189-2005 《公共建筑节能设计标准》和 JGJ 26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》对寒冷和严寒地区节能设计进行了详细的规定1 为了使建筑围护结构热工性能要求更合理 JGJ 26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》对寒冷和严寒地区进一步划分为 5 个气候子区：气候子区 分区依据 备注严寒（A）区6000≤HDD18严寒（B ）区5000≤HDD1890HDD18：采暖度日数CDD26：空调度日数2 为实现建筑采暖能耗降低 50%左右， 《公共建筑节能设计标准（ GB 50189-2005） 》对公共建筑外围护结构热工设计规定： 2.1 严寒、寒冷地区建筑的体形系数应小于或等于 0.40。

2.2 根据建筑所处城市的建筑气候分区，围护结构的热工性能见下表围护结构传热系数限值(传热系数 K W/(m2·K)) 气候分区 严寒地区 A 区 严寒地区 B 区代表性城市海伦、博克图、伊春、呼玛、海拉尔、满洲里、齐齐哈尔、富锦、哈尔滨、牡丹江、克拉玛依、佳木斯、安达长春、乌鲁木齐、延吉、通辽、通化、四平、呼和浩特、抚顺、大柴旦、沈阳、大同、本溪、阜新、哈密、鞍山、张家口、酒泉、伊宁、吐鲁番、西宁、银川、丹东围护结构部位 体形系数≤0.3 0.3＜体形系数≤0.4 体形系数≤0.3 0.3＜体形系数≤0.4外墙(包括非透明幕墙) ≤0.45 ≤0.40 ≤0.50 ≤0.45窗墙面积比比≤0.2 ≤3.0 ≤3.2 ≤2.80.2＜比≤0.3 ≤2.8 ≤2.9 ≤2.50.3＜比≤0.4 ≤2.5 ≤2.6 ≤2.20.4＜比≤0.5 ≤2.0 ≤2.1 ≤1.8单一朝向外窗(包括透明幕墙)0.5＜比≤0.7 ≤1.7 ≤1.8 ≤1.6屋顶透明部分 ≤2.5 ≤2.6围护结构传热系数限值(传热系数 K W/(m2·K)) 和遮阳系数 SC（东、南、西向/北向）气候分区 寒冷地区代表性城市 兰州、太原、唐山、阿坝、喀什、北京、天津、大连、阳泉、平凉、石家庄、德州、晋城、天水、西安、拉萨、康定、济南、青岛、安阳、郑州、洛阳、宝鸡、徐州围护结构部位 体形系数≤0.3 0.3＜体形系数≤0.4外墙(包括非透明幕墙) ≤0.60 ≤0.50窗墙面积比 传热系数 遮阳系数 SC 传热系数 遮阳系数 SC比≤0.2 ≤3.5 — ≤3.0 —0.2＜比≤0.3 ≤3.0 — ≤2.5 —0.3＜比≤0.4 ≤2.7 ≤0.70/— ≤2.3 ≤0.70/—0.4＜比≤0.5 ≤2.3 ≤0.60/— ≤2.0 ≤0.60/—单一朝向外窗(包括透明幕墙)0.5＜比≤0.7 ≤2.0 ≤0.50/— ≤1.8 ≤0.50/—屋顶透明部分 ≤2.7 ≤0.50 ≤2.7 ≤0.50 ≤3.5 ≤0.35说明 有外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数；无外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数。

2.3 建筑每个朝向的窗（包括透明幕墙）墙面积比均不应大于 0.70当窗（包括透明幕墙）墙面积比小于 0.40 时，玻璃（或其他透明材料）的可见光透射比不应小于 0.402.4 屋顶透明部分的面积不应大于屋顶总面积的 20%2.5 外窗的可开启面积不应小于窗面积的 30%；透明幕墙应具有可开启的部分或设有通风换气装置2.6 外窗的气密性等级不得小于 4 级（2002 年标准） （单位缝长：1.5≥q1 ＞0.5 m3/（·h） ，单位面积：4.5≥q2 ＞1.5 m3/（㎡·h） 2.7 透明幕墙的气密性等级不得小于 3 级（固定部分：0.05＜q≤0.10） ，可开启部分：1.5＜q≤2.5 3 为实现建筑采暖能耗降低 65%左右， 《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准(JGJ 26-2010》 》对居住建筑外围护结构热工设计规定： 3.1 建筑群的总体布置，单体建筑的平面、立面设计和门窗的设置，应考虑冬季利用日照并避开冬季主导风向3.2 建筑物宜朝向南北或接近朝向南北建筑物不宜设有三面外墙的房间，一个房间不宜在不同方向的墙面上设置两个或更多的窗3.3 体形系数限值和窗墙面积比限值不大于下表规定体形系数限值 窗墙面积比限值建筑层数 ≤3 层 (4~8)层 (9~13)层 ≥14 层 朝向 北 东、西 南严寒地区 0.50 0.30 0.28 0.25 严寒地区 0.25 0.30 0.45寒冷地区 0.52 0.33 0.30 0.26 寒冷地区 0.30 0.35 0.503.4 根据建筑所处城市的建筑气候分区区属不同，围护结构的传热系数不得大于下表规定围护结构传热系数限值(传热系数 K W/(m2·K)) 气候分区 严寒(A)区 严寒(B)区 严寒(C)区代表性城市 伊春、海拉尔、黑河、 哈尔滨、齐齐哈尔、富锦、牡丹江、吐鲁番、鸡西、绥芬河、喀什康定、呼和浩特、沈阳、彰武、清源、宽甸、本溪、长春、延吉、乌鲁木齐、大同、四平、酒泉、通辽、集宁、西宁围护结构部位 ≤3 层 (4~8)层 ≥9 层 ≤3 层 (4~8)层 ≥9 层 ≤3 层 (4~8)层 ≥9 层外墙 0.25 0.40 0.50 0.30 0.45 0.55 0.35 0.50 0.60窗墙面积比≤0.2 2.0 2.5 2.5 2.0 2.5 2.5 2.0 2.5 2.5外窗0.2＜比≤0.3 1.8 2.0 2.2 1.8 2.2 2.2 1.8 2.2 2.20.3＜比≤0.4 1.6 1.8 2.0 1.6 1.9 2.0 1.6 2.0 2.00.4＜比≤0.45 1.5 1.6 1.8 1.5 1.7 1.8 1.5 1.8 1.8阳台门下部门芯板 1.2 1.2 1.2围护结构传热系数限值(传热系数 K W/(m2·K)) 和遮阳系数 SC（东、西向/南、北向）气候分区 寒冷（A）区 寒冷（B）区代表性城市唐山、太原、兰州、青岛、拉萨、张家口、丹东、大连、朝阳、锦州、营口、银川、承德、阳城、延安、宝鸡北京、天津、石家庄、济南、德州、郑州、安阳、西安、徐州、保定、运城、传热系数 传热系数 遮阳系数 SC（东、西向/南、北向）围护结构部位≤3 层 (4~8)层 ≥9 层 ≤3 层 (4~8)层 ≥9 层 ≤3 层 (4~8)层 ≥9 层外墙 0.45 0.60 0.70 0.45 0.60 0.70 — — —窗墙面积比≤0.2 2.8 3.1 3.1 2.8 3.1 3.1 — — —0.2＜比≤0.3 2.5 2.8 2.8 2.5 2.8 2.8 — — —0.3＜比≤0.4 2.0 2.5 2.5 2.0 2.5 2.5 0.45/— 0.45/— 0.45/—外窗0.4＜比≤0.45 1.8 2.0 2.3 1.8 2.0 2.3 0.35/— 0.35/— 0.35/—阳台门下部门芯板 1.7 1.7 —说明 有外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数；无外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数。

3.5 外窗及敞开式阳台门应具有良好的密闭性能，气密性能等级不应低于 GB/T 7106-2008《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》的规定，其值是：气密性能限值地区 气密等级单位开启缝长 q1( m3/(m.h) 单位面积 q2/(m3/(m2.h)严寒地区 6 1.5≥q 1＞1.0 4.5≥q 2＞3.01~6 层 4 2.5≥q 1＞2.0 7.5≥q 2＞6.0寒冷地区 7 层及 7 层以上 6 1.5≥q 1＞1.0 4.5≥q 2＞3.03.6 楼梯间及外走廊与室外连接的开口处应设置窗或门，且该窗和门应能密闭严寒（A）区和严寒（B）区的楼梯间宜采暖，设置采暖的楼梯间的外墙和外窗应采取保温措施3.7 居住建筑不宜设置凸窗严寒地区除南向外不应设置凸窗，寒冷地区北向的卧室和起居室不得设置凸窗设置的凸窗凸出不应大于 400mm，其传热系数比普通窗降低 15%，且其它不透明部分和外墙传热系数相等3.8 阳台和直接连通的房间之间应设置隔墙和门、窗当阳台和直接连通的房间之间不设置隔墙和门、窗时，应将阳台作为所连通房间的一部分按相关规定设计当阳台和直接连通的房间之间设置隔墙和门、窗，并符合相关规定的限值时，可不对阳台外表面作特殊热工要求；当大于相关规定的限值时，不透明部分应不大于相关规定的限值的 120%，严寒地区阳台窗的传热系数3mm，为此必须提高框扇的强度来满足抗风压和温差变形对强度要求，也就是在强度设计过程中在寒冷和严寒地区同时要考虑温差变形。

2 季节温差引起的窗框、扇的伸缩与墙体接缝处理由于严寒或寒冷地区一年之中季节的温差变化较大，使得窗外形尺寸在一年内产生变化，从而要处理窗框扇的伸缩问题，特别是与墙洞口的安装缝隙、连接、密封处理非常关健窗框在夏季时的伸长量：（+ΔL）= （t h-t 工 ）×α×L窗框在冬季时的伸长量：（-ΔL）= （t 工 – tl）×α×L式中：t h——夏季时窗外表面温度tl——冬季时窗外表面温度t 工 ——工厂生产窗的环境温度窗与墙洞口之间的接缝宽度：F=｛[ ±ΔL+（t S– t 安 ）×α×L]/φδ｝+ C T/2式中：φ——两侧伸缩取 2，一侧伸缩取 1t 安 ——窗安装时的现场的的温度，一般在 5-30℃范围CT——窗的制造、安装、墙洞口施工误差δ——密封胶的位移能力%在严寒和寒冷地区必须按上式计算出窗与洞口之间的接缝宽度，保证窗与墙体之间有良好的接缝处理和弹性联接，是保证门窗质量最后而最关键的环节3、室内健康环境3.1 温度、相对湿度、结露点温度的关系在严寒和寒冷地区的窗好坏，就是结露问题，为了避免窗结露，必须弄清表面结露与室内外温度、室内相对湿度和窗的传热系数 K 值的关系在给定温度的空气中，只能含有一定数量的水蒸气，当不能再含有更多的水分时，所达到的状态，称为饱和状态。

空气达到饱和以前所能含有。