摘要：根據(jù)世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會(huì)的報(bào)告，建筑能耗占全社會(huì)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(shù)據(jù)中不難看出，要根本解決中國(guó)的大氣環(huán)境問題，必須首先從提高建筑節(jié)能的環(huán)節(jié)入手。而減少建筑能耗的重中之重又必須優(yōu)先考慮提高建筑外窗的保溫節(jié)能效果。基于以上原因，起源于20世紀(jì)90年代德國(guó)的被動(dòng)式低能耗建筑開始逐漸走入中國(guó)人的視野。

　　1 被動(dòng)式建筑的原理

　　被動(dòng)式建筑(德語Passive House)是德國(guó)建筑物理學(xué)家Feist博士在1980年創(chuàng)建的理念。從1991年至今在全球已建設(shè)了約50000個(gè)被動(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)的居住使用單元。其中德國(guó)的被動(dòng)建筑數(shù)量約占全球總量的一半。這些被動(dòng)建筑的能耗僅為德國(guó)法定能耗的30%～50%。

　　被動(dòng)式建筑的基本原理主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

　　1.1外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫層的厚度與房屋通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗損失成反比

　　當(dāng)房屋的外墻與層頂?shù)谋兀魺嵝阅茏銐驎r(shí)，即當(dāng)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫層達(dá)到一定厚度時(shí)，房屋通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗損失達(dá)到最低。通常在冬季可以憑房屋自然得熱維持室內(nèi)溫度達(dá)到20℃以上，在夏季足以抵抗太陽的輻射傳到室內(nèi)，(u≤0.15w/(m2·k)。

　　(1)當(dāng)房屋的外窗要求采光、隔熱和保溫性能足夠多時(shí)，即室內(nèi)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(nèi)冷負(fù)荷的紅外線隔絕在室外，進(jìn)而最大限度的降低冷負(fù)荷(g≥0.5)。另要求外窗在滿足采光的同時(shí)，窗的傳熱系數(shù)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(fēng)效率≥75%的新風(fēng)設(shè)施，以保證滿足人體新風(fēng)要求的同時(shí)，使每次換氣時(shí)能量損失降到最低。縱觀以上情況，被動(dòng)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(jié)能減排的有效方法。

　　2國(guó)內(nèi)與被動(dòng)式建筑配套的高保溫門窗現(xiàn)狀

　　按照門窗傳熱系數(shù)的模擬計(jì)算公式(1)：

　　Kw ==(Af*Uf+Ag*Ug+Lg*Ψg)/(Af+Ag)

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

　　門窗的傳熱系數(shù)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(dú)立的，用相同結(jié)構(gòu)和配置的材料，則門窗的傳熱系數(shù)主要由門窗框架決定，而門窗框架傳熱系數(shù)又與門窗框架材料密切相關(guān)。

　　根據(jù)被動(dòng)式建筑對(duì)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(duì)這一傳熱系數(shù)，傳統(tǒng)意義上的斷熱鋁型材已不能滿足保溫要求。而實(shí)木和PVC兩種材料也必須經(jīng)過特殊處理才能勝任。

　　由于木窗產(chǎn)品價(jià)格昂貴，因此，能夠接受的客戶群較小。當(dāng)被動(dòng)建筑開始在中國(guó)推廣后很多木窗廠看到了商機(jī)，并紛紛開始推出配套產(chǎn)品。在這眾多的產(chǎn)品當(dāng)中，應(yīng)該說只有個(gè)別的產(chǎn)品能夠滿足被動(dòng)房的要求。

　　此外，對(duì)大多數(shù)傳統(tǒng)塑鋼窗產(chǎn)品而言，由于使用鋼襯來加強(qiáng)PVC型材的強(qiáng)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(dòng)建筑對(duì)門窗的保溫要求。加之中國(guó)市場(chǎng)多年形成的惡意競(jìng)爭(zhēng)，不公正招標(biāo)，自降標(biāo)準(zhǔn)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(guó)的推廣，進(jìn)而給新興的被動(dòng)建筑項(xiàng)目建設(shè)帶來了很大的隱患。可以說目前中國(guó)尚未真正使用從功能上有保證，且價(jià)格上具備應(yīng)用、推廣價(jià)值的能與被動(dòng)房配套的成熟高保溫外窗。

　　3 與被動(dòng)房配套的三款高溫門窗、幕墻產(chǎn)品

　　3.1 德國(guó)Rehua公司Geneo phz系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)型材采用PVC與超強(qiáng)纖維復(fù)合材料共擠技術(shù)，由超強(qiáng)纖維復(fù)合材料替代傳統(tǒng)塑鋼窗中的鋼襯，以達(dá)到增加型材強(qiáng)度的作用。同時(shí)也提高了型材的保溫性能。通常，超強(qiáng)纖維復(fù)合材料由于具有重量輕，強(qiáng)度高的特性，常被用作F-1賽車和飛機(jī)的外殼。加之它也是一種非導(dǎo)熱材料，因此，，當(dāng)用在型材內(nèi)襯時(shí)，不僅提高了強(qiáng)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(cè)與之共擠的PVC材料的作用則體現(xiàn)下面兩個(gè)方面：

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

　　(2)與傳統(tǒng)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(qiáng)纖維復(fù)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(diǎn)完全可以與PVC材料一次性完成切割并能在熱熔焊接時(shí)，一次性將PVC外表和超強(qiáng)纖維復(fù)合材料內(nèi)襯完成焊接。避免了傳統(tǒng)塑鋼窗鋼襯無法焊接的問題，有效的提高了門窗的角強(qiáng)度。

　　除了以上材料特殊性之外，要想達(dá)到與被動(dòng)房配套門窗的U值要求，在門窗生產(chǎn)過程中還必須在影響門窗U值的多個(gè)腔體內(nèi)填充泡沫材料，同時(shí)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(chǎn)的門窗，整窗U值可做到0.73 w/(m2·k)，是歐洲目前生產(chǎn)同類產(chǎn)品的世界紀(jì)錄。

　　3.2 丹麥Wingreen公司 75系統(tǒng)門窗

　　對(duì)于喜歡鋁合金門窗外觀的客戶，尋找一種具備與被動(dòng)房項(xiàng)目配套要求的鋁合金窗一直是他們追求的目標(biāo)。正是在這樣的一種需求下，德國(guó)旭格鋁合金門窗系統(tǒng)公司也曾推出過幾款高保溫的鋁合金門窗。但對(duì)于冷熱的良導(dǎo)體，要達(dá)到如此高的保溫要求談何容易。經(jīng)過對(duì)各種新材料和新技術(shù)組合應(yīng)用，打造出來的傳統(tǒng)意義上的鋁合金高保溫窗，價(jià)格都在4000元/m2以上。這也嚴(yán)重的限制了高保溫鋁合金窗在被動(dòng)房項(xiàng)目上的應(yīng)用。

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

　　分析上圖中Wingreen75系統(tǒng)型材斷面，它的外側(cè)鋁型材主要作用除提供外觀要求外，還將提供與歐標(biāo)U槽五金配合的安裝槽口，但內(nèi)側(cè)鋁型材的作用則主要是創(chuàng)造一個(gè)鋁合金內(nèi)飾面，未來如果將內(nèi)側(cè)鋁型材的外觀作一些變化，設(shè)計(jì)出與木鋁復(fù)合窗相類似的槽口，完全可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)意義上的木鋁復(fù)合，為用戶提供更大的選擇范圍。因此，可以說這款產(chǎn)品在達(dá)到被動(dòng)房對(duì)門窗保溫要求的基礎(chǔ)上，還可以向用戶提供熟悉的鋁合金或?qū)嵞就庥^，同時(shí)也具有優(yōu)于鋁包木窗的性能價(jià)格比。

　　3.3 瑞士Jansen公司VISS HI超高保溫幕墻

　　VISS HI系統(tǒng)是首款符合世界超低能耗建筑嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的鋼框架幕墻系統(tǒng)。它采用類似被動(dòng)房設(shè)計(jì)中的“無熱橋設(shè)計(jì)”原則，將幕墻結(jié)構(gòu)中諸如鋼框，架玻璃，玻璃固定片，固定螺栓等導(dǎo)熱部件均由特殊設(shè)計(jì)的EPDM膠條或高分子材料護(hù)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(tǒng)的Uf值可以達(dá)到0.74 w/(m2·k)。這個(gè)革命性的設(shè)計(jì)也可以在所有JANSEN垂直幕墻中使用。

　　為簡(jiǎn)化常規(guī)幕墻的安裝難度，VISS HI 幕墻系統(tǒng)將傳統(tǒng)幕墻以堵為主的防水設(shè)計(jì)改成堵、疏結(jié)合的防水設(shè)計(jì)。通俗的講也就是取消了傳統(tǒng)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(duì)于少量可能通過膠條與玻璃表面邊界進(jìn)入縫隙的水及玻璃內(nèi)側(cè)的冷凝水則可以通過特殊設(shè)計(jì)的等壓排水孔和EPDM膠條上的排水導(dǎo)流板排出。

　　此外，為配合VISS HI 幕墻的使用，Jansen公司還設(shè)計(jì)了與之配套的入戶門系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(tǒng)，不僅能保證門的保溫效果，而且加大門的設(shè)計(jì)尺寸，為實(shí)現(xiàn)超高入戶門的使用提供了可能。總之，VISS HI 幕墻系統(tǒng)加工簡(jiǎn)便，價(jià)格經(jīng)濟(jì)，不僅可以用于新建項(xiàng)目，同時(shí)也適用于舊式幕墻系統(tǒng)的節(jié)能改造工程。

　　4與被動(dòng)房項(xiàng)目配套的高溫門窗、幕墻方案

　　上海森利門窗不僅已被授權(quán)在中國(guó)使用上述3個(gè)系統(tǒng)的型材生產(chǎn)門窗，幕墻產(chǎn)品，而且還為自已的產(chǎn)品制定了配套被動(dòng)房項(xiàng)目的如下指導(dǎo)原則。

　　(1)為中國(guó)的被動(dòng)房項(xiàng)目提供與歐洲同步的，成熟的門窗，幕墻產(chǎn)品;

　　(2)為降低成本，保證供貨期，森利將在國(guó)內(nèi)使用進(jìn)口材料，并按歐洲標(biāo)準(zhǔn)完成成品窗的加工和配套;

　　(3)按照被動(dòng)房項(xiàng)目的不同要求，為其配套系統(tǒng)產(chǎn)品。即要為被動(dòng)住宅項(xiàng)目配套門窗，又要為被動(dòng)式公建項(xiàng)目配套高保溫幕墻和入戶門;

　　(4)在保證產(chǎn)品功能要求的基礎(chǔ)上，還要結(jié)合項(xiàng)目在中國(guó)不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)，解決可能出現(xiàn)的相關(guān)問題。如保證高保溫門窗在不經(jīng)常開啟的情況下，五金件表面不會(huì)發(fā)生銹蝕等;

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

　　5 結(jié)語

　　綜上所述，被動(dòng)房項(xiàng)目目前在中國(guó)仍屬于新生事物，為使其能在中國(guó)發(fā)展壯大，需要借鑒歐洲已取得的成功經(jīng)驗(yàn)，并避免重走歐洲的彎路。為此，我們衷心希望本文能對(duì)被動(dòng)房項(xiàng)目在中國(guó)的推廣有所幫助，同時(shí)也希望能有機(jī)會(huì)與有志于在中國(guó)建設(shè)被動(dòng)房項(xiàng)目的有識(shí)之士開展戰(zhàn)略性合作。