摘要：根據世界可持續發展工商理事會的報告，建筑能耗占全社會總能耗的40%，而在建筑能耗中占50%的又是建筑外窗能耗。從這一組數據中不難看出，要根本解決中國的大氣環境問題，必須首先從提高建筑節能的環節入手。而減少建筑能耗的重中之重又必須優先考慮提高建筑外窗的保溫節能效果。基于以上原因，起源于20世紀90年代德國的被動式低能耗建筑開始逐漸走入中國人的視野。

　　1 被動式建筑的原理

　　被動式建筑(德語Passive House)是德國建筑物理學家Feist博士在1980年創建的理念。從1991年至今在全球已建設了約50000個被動式建筑標準的居住使用單元。其中德國的被動建筑數量約占全球總量的一半。這些被動建筑的能耗僅為德國法定能耗的30%～50%。

　　被動式建筑的基本原理主要體現在以下三個方面：

　　1.1外圍護結構保溫層的厚度與房屋通過外圍護結構的能耗損失成反比

　　當房屋的外墻與層頂的保溫，隔熱性能足夠時，即當外圍護結構的保溫層達到一定厚度時，房屋通過外圍護結構的能耗損失達到最低。通常在冬季可以憑房屋自然得熱維持室內溫度達到20℃以上，在夏季足以抵抗太陽的輻射傳到室內，(u≤0.15w/(m2·k)。

　　(1)當房屋的外窗要求采光、隔熱和保溫性能足夠多時，即室內可通過外窗引入的自然光滿足照明要求，從而將用電照明的能耗降到最低。此外，將造成室內冷負荷的紅外線隔絕在室外，進而最大限度的降低冷負荷(g≥0.5)。另要求外窗在滿足采光的同時，窗的傳熱系數要足夠的低，以保證有效的降低通過窗的傳熱量(U≤0.8 w/(m2·k)。

　　采用通風效率≥75%的新風設施，以保證滿足人體新風要求的同時，使每次換氣時能量損失降到最低。縱觀以上情況，被動式建筑可以保證在建筑成本僅增加3%～15%的前提下，使建筑物的能耗降低50%以上。因此，不失為一種節能減排的有效方法。

　　2國內與被動式建筑配套的高保溫門窗現狀

　　按照門窗傳熱系數的模擬計算公式(1)：

　　Kw ==(Af*Uf+Ag*Ug+Lg*Ψg)/(Af+Ag)

　　Kw-整窗的傳熱系數 W/m2·k;Kg-玻璃的傳熱系數 W/m2·K;Ag-玻璃的面積m2;Kf-窗框加部份的傳熱系數 W/m2·k;;Af-型材的面積m2 ;Lg-玻璃可視面的周長m;Ψg-玻璃周邊的線性傳熱系數W/m2·k

　　門窗的傳熱系數是由門窗框架部份和玻璃部份兩部分組成。如果把玻璃看作獨立的，用相同結構和配置的材料，則門窗的傳熱系數主要由門窗框架決定，而門窗框架傳熱系數又與門窗框架材料密切相關。

　　根據被動式建筑對門窗保溫性能的要求，與之配套的高保溫窗整窗U值必須小于0.8 w/(m2·k)。如果把配套玻璃的U值限定為0.6 w/(m2·k)，則框架材料的U值最大不得超過0.79 w/(m2·k)。針對這一傳熱系數，傳統意義上的斷熱鋁型材已不能滿足保溫要求。而實木和PVC兩種材料也必須經過特殊處理才能勝任。

　　由于木窗產品價格昂貴，因此，能夠接受的客戶群較小。當被動建筑開始在中國推廣后很多木窗廠看到了商機，并紛紛開始推出配套產品。在這眾多的產品當中，應該說只有個別的產品能夠滿足被動房的要求。

　　此外，對大多數傳統塑鋼窗產品而言，由于使用鋼襯來加強PVC型材的強度，因而削弱了型材的保溫性能，至使這類型材也無法滿足被動建筑對門窗的保溫要求。加之中國市場多年形成的惡意競爭，不公正招標，自降標準等問題的影響，也從多方面限制了歐洲成熟的配套材料在中國的推廣，進而給新興的被動建筑項目建設帶來了很大的隱患。可以說目前中國尚未真正使用從功能上有保證，且價格上具備應用、推廣價值的能與被動房配套的成熟高保溫外窗。

　　3 與被動房配套的三款高溫門窗、幕墻產品

　　3.1 德國Rehua公司Geneo phz系統

　　該系統型材采用PVC與超強纖維復合材料共擠技術，由超強纖維復合材料替代傳統塑鋼窗中的鋼襯，以達到增加型材強度的作用。同時也提高了型材的保溫性能。通常，超強纖維復合材料由于具有重量輕，強度高的特性，常被用作F-1賽車和飛機的外殼。加之它也是一種非導熱材料，因此，，當用在型材內襯時，不僅提高了強度，而且使保溫性能更佳。目前，GENEO是歐洲唯一一款可以不使用鋼襯的PVC型材。

　　至于外側與之共擠的PVC材料的作用則體現下面兩個方面：

　　(1)使傳統PVC門窗加工設備和工藝不用做任何改動即可用在加工GENEO型材上。

　　(2)與傳統PVC型材配合的外裝飾材料，如覆膜和噴漆，也可同樣用于GENEO型材。

　　此外，由于GENEO型材使用的超強纖維復合材料作了改良處理，使其具有與表層PVC材料有相近的加工性能和熔點完全可以與PVC材料一次性完成切割并能在熱熔焊接時，一次性將PVC外表和超強纖維復合材料內襯完成焊接。避免了傳統塑鋼窗鋼襯無法焊接的問題，有效的提高了門窗的角強度。

　　除了以上材料特殊性之外，要想達到與被動房配套門窗的U值要求，在門窗生產過程中還必須在影響門窗U值的多個腔體內填充泡沫材料，同時在窗框，扇閉合處更換帶空腔的等壓密封膠條。

　　采用以上材料和工藝生產的門窗，整窗U值可做到0.73 w/(m2·k)，是歐洲目前生產同類產品的世界紀錄。

　　3.2 丹麥Wingreen公司 75系統門窗

　　對于喜歡鋁合金門窗外觀的客戶，尋找一種具備與被動房項目配套要求的鋁合金窗一直是他們追求的目標。正是在這樣的一種需求下，德國旭格鋁合金門窗系統公司也曾推出過幾款高保溫的鋁合金門窗。但對于冷熱的良導體，要達到如此高的保溫要求談何容易。經過對各種新材料和新技術組合應用，打造出來的傳統意義上的鋁合金高保溫窗，價格都在4000元/m2以上。這也嚴重的限制了高保溫鋁合金窗在被動房項目上的應用。

　　作為一種特殊的鋁合金外觀高保溫窗，wingreen75系統門窗則給人以耳目一新的感覺。它的內、外二側雖采用鋁合金型材，但內外二側型材之間完全由大尺寸的特殊高分子實心材料隔開，這種高分子材料不僅實現了內、外兩側鋁型材的斷熱，而且在強度及防水等方面也優于傳統意義上的鋁合金門窗。

　　分析上圖中Wingreen75系統型材斷面，它的外側鋁型材主要作用除提供外觀要求外，還將提供與歐標U槽五金配合的安裝槽口，但內側鋁型材的作用則主要是創造一個鋁合金內飾面，未來如果將內側鋁型材的外觀作一些變化，設計出與木鋁復合窗相類似的槽口，完全可以實現傳統意義上的木鋁復合，為用戶提供更大的選擇范圍。因此，可以說這款產品在達到被動房對門窗保溫要求的基礎上，還可以向用戶提供熟悉的鋁合金或實木外觀，同時也具有優于鋁包木窗的性能價格比。

　　3.3 瑞士Jansen公司VISS HI超高保溫幕墻

　　VISS HI系統是首款符合世界超低能耗建筑嚴格標準的鋼框架幕墻系統。它采用類似被動房設計中的“無熱橋設計”原則，將幕墻結構中諸如鋼框，架玻璃，玻璃固定片，固定螺栓等導熱部件均由特殊設計的EPDM膠條或高分子材料護套隔開，使其無法形成冷和熱的通路。加之使用了新型聚乙烯斷熱部件，使VISS HI 幕墻系統的Uf值可以達到0.74 w/(m2·k)。這個革命性的設計也可以在所有JANSEN垂直幕墻中使用。

　　為簡化常規幕墻的安裝難度，VISS HI 幕墻系統將傳統幕墻以堵為主的防水設計改成堵、疏結合的防水設計。通俗的講也就是取消了傳統幕墻上的打膠工藝，而由EPDM膠條來完成第一道的堵水效果。對于少量可能通過膠條與玻璃表面邊界進入縫隙的水及玻璃內側的冷凝水則可以通過特殊設計的等壓排水孔和EPDM膠條上的排水導流板排出。

　　此外，為配合VISS HI 幕墻的使用，Jansen公司還設計了與之配套的入戶門系統。該系統采用與幕墻框架相同的型材，并配以特殊的大承重鉸鏈及門下邊密封系統，不僅能保證門的保溫效果，而且加大門的設計尺寸，為實現超高入戶門的使用提供了可能。總之，VISS HI 幕墻系統加工簡便，價格經濟，不僅可以用于新建項目，同時也適用于舊式幕墻系統的節能改造工程。

　　4與被動房項目配套的高溫門窗、幕墻方案

　　上海森利門窗不僅已被授權在中國使用上述3個系統的型材生產門窗，幕墻產品，而且還為自已的產品制定了配套被動房項目的如下指導原則。

　　(1)為中國的被動房項目提供與歐洲同步的，成熟的門窗，幕墻產品;

　　(2)為降低成本，保證供貨期，森利將在國內使用進口材料，并按歐洲標準完成成品窗的加工和配套;

　　(3)按照被動房項目的不同要求，為其配套系統產品。即要為被動住宅項目配套門窗，又要為被動式公建項目配套高保溫幕墻和入戶門;

　　(4)在保證產品功能要求的基礎上，還要結合項目在中國不同地區的氣候特點，解決可能出現的相關問題。如保證高保溫門窗在不經常開啟的情況下，五金件表面不會發生銹蝕等;

　　(5)在滿足被動房項目對門窗，幕墻要求的前提下，為用戶提供高性能價格比的產品。即將售價控制在2000～2500元/m2范圍之內，真正解決用戶想用卻用不起的后顧之憂。(注：以上價格不包含安裝費用，且針對U<0.8 w/(m2·k)。如果U值提高，價格將有所下降)。

　　5 結語

　　綜上所述，被動房項目目前在中國仍屬于新生事物，為使其能在中國發展壯大，需要借鑒歐洲已取得的成功經驗，并避免重走歐洲的彎路。為此，我們衷心希望本文能對被動房項目在中國的推廣有所幫助，同時也希望能有機會與有志于在中國建設被動房項目的有識之士開展戰略性合作。