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冬冷夏热地区节能门窗解决方案

来源:德国旭格集团  作者:温弗里德·霍伊斯勒  日期:2013-12-18
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  许多亚洲国家人口密集,经济膨胀。这增加了对居住空间和资源的需要,并对生活品质提出了更高的要求。由此导致原材料和能源的短缺。为对抗这种现象,必须将资源的消耗限制到可持续发展水平。在此,建筑扮演着至关重要的角色[1]。今天我们在建成环境中所犯下的错误将造成经济、生态和社会文化的长期负荷。节能门窗是解决方案之一。还可采用另外两种方法:被动和主动概念[2,3,4]。两者对生态、经济、社会文化而言都有利弊,在此我们会做一探讨。

  两种建筑类型的质量对比结果如下。就投资成本而言,两者不相上下。空调系统的成本和认知型建筑外立面额外成本的数额相当。认知型建筑外立面增加的清洁和维护成本与省下的能源互相抵扣。在生态评估方面两者也相差无几。被动型建筑在材料效率方面的优势被较低的能源效率所忽略。在社会文化评估方面,认知型建筑---由于用户的可控性实现自然通风和更多光照---赢得更多用户的青睐。

  5被动型住宅和主动型住宅对比

  然后是对两种典型的温带被动型住宅楼和主动型住宅楼做一对比。被动型住宅拥有一个结实而高度隔热的建筑外立面,玻璃面积相对较小。一个带热回收功能的机械通风系统保证全年舒适的室内环境。当代的主动型住宅也具备良好的隔热性能,虽然玻璃面积较大—这都是为了用日光改善室内光照,并在寒冷季节被动使用太阳能。它们根据对操作便捷和操作安全的要求符合动态建筑系统或控制型建筑系统的原理。窗户允许自然通风。在被视为市场黄金领域的高档住宅,大型的推拉系统提供了与阳台或露台的完美(视觉)衔接。室外遮阳设备防止室内过热(在夜间,它们还有部分监控功能并起到临时隔热作用)。窗户和遮阳系统由手动或使用电机进行操作(根据标准不同)。两种类型在经济和生态方面的评估得分相同。然而就如同上述提到的主动型办公楼,主动型住宅也因自然通风、增加的曰光利用率和用户可控性更受用户欢迎。

  6被动型高层建筑和主动型高层建筑对比

  在很多亚洲国家,城市化的发展趋势也伴随着建筑高度的不断增加。高层建筑的数量不仅在大城市有所上升。使用传统窗户进行通风、在室外安装遮阳设备在风力负荷高的情况下达到自身极限,因此大多数办公室和住宅楼都设计了被动型幕墙,由全年耗能、维护集中的机械通风设备进行操作(主要是为了空调)。

  多年来一至少在市场高端地带一出现了使用双层幕墙[12]的趋势。它们由高隔热的内层幕墙和带防雨通风开启单元的单层玻璃外层幕墙组成。室外幕墙和内部连接,减少风力负荷,尤其是减少狂风的副作用。这样一来,传统的遮阳系统(通常是室外百叶窗)可有效使用。内部区域也作为热缓冲地带,减少热量流失,增加被动太阳能源。对于更简单的双层幕墙而言,室外通风开启单元很坚固,内层幕墙具有固定玻璃。这类建筑(虽然玻璃面积很大,遮阳设备可移动)符合被动房标准。通风或空调系统保证室内全年舒适。

  另一种选择是内层幕墙带通风窗户的动态型建筑系统。由用户操作的窗户可进行通风,创造一个舒适的环境,并与内部热质量结合实现夜间制冷。开启窗户也改善了对被动太阳能的使用。大多数情况下,这允许通风或空调系统体积更小,开启时间也缩短了50%以上。由此节省的投资和操作成本也抵消了双层幕墙的额外成本。在最佳条件下,可彻底省去通风和空调系统。和前文提到的被动概念相反,自然通风的可能性及提高的光照利用率(可使用大面积窗户)增加了用户的满意程度。然而对于动态型双层幕墙而言,这存在用户操作窗户不合时宜的风险。在冬季,这可能造成内部冷凝,在夏季由于内部过热的空气导致不允许的内部采暖。使用控制型双层幕墙系统可阻挡这些风险,该系统防止用户在不适宜的条件下操作窗户。或选择临时的认知型双层幕墙(图2 ),外层幕墙由电动控制的玻璃百叶窗组成。认知型系统可通常优化对窗户的操作,这样较高的投资成本可与降低的能源成本相平衡(通风创造舒适环境、进行夜间制冷、利用被动太阳能)。

  中庭、凉廊和玻璃空中花园[6]与双层幕墙(图3)目的相同,也可整合进动态型、控制型和认知型建筑系统。在办公楼里,它们可作为临时公共区域,或在高层中作为临时的延伸居所。如果外层幕墙配备隔热玻璃和电动开启件,可增加整个幕墙的使用寿命。

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