一、前言
被動式房屋(Passive House)是歐洲倡導(dǎo)的一種新型節(jié)能建筑，在歐洲尤其是德國發(fā)展的較為迅速，這正是得益于德國政府重視節(jié)能。德國的門窗節(jié)能規(guī)范要求高,目前北京執(zhí)行的75%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為整窗（詞條“窗”由行業(yè)大百科提供） 值小于2.0 W/(m ²·K)，落后德國整整20年。在中國大力推行建筑節(jié)能工作的時候，“被動房”成為一個很總要的平臺。被動房的研發(fā)和推廣對我國建筑節(jié)能政策的推進(jìn)和門（詞條“門”由行業(yè)大百科提供）窗節(jié)能技術(shù)的提升有著非常重要的意義。
二、鋁合金型材熱工性能研究
1.隔熱條寬度對型材熱工性能影響
筆者采取不同隔熱條截面寬度的隔熱鋁合金（詞條“隔熱鋁合金”由行業(yè)大百科提供）型材，隔熱條截面高度取為14.8mm、18.6mm、24mm、30.0mm、34mm、35.3.0mm、41.0mm、44mm、50mm、54mm、和64mm，熱工性能計算結(jié)果見表2、表3：
從表2中可以看出，隔熱條截面高度從14.8mm增加至24.0mm時，型材節(jié)點(diǎn)的傳熱系數(shù)從3.28w/㎡.k 降低至2.64w/㎡.k ，降低幅度為0.64 w/㎡.k ;若按框窗比30%計算，整窗的傳熱系數(shù)可降低約0.2 w/㎡.k 。因此，增加隔熱條截面寬度可改有效善鋁合金窗（詞條“鋁合金窗”由行業(yè)大百科提供）節(jié)能效果。
同時結(jié)合表3的折線圖中可以看出：做近似計算，隔熱條截面寬度每增加5mm，隔熱條對型材傳熱系數(shù)降低的貢獻(xiàn)大約為0.3 w/㎡.k，對整窗傳熱系數(shù)降低的貢獻(xiàn)大約為0.1 w/㎡.k 。
2. 框扇多道密封對框扇節(jié)點(diǎn)熱工性能影響研究
筆者對比了雙道密封和三道密封的熱工結(jié)果，對比結(jié)果如圖1：
采用三道密封時，即框扇空腔內(nèi)部多了鴨嘴膠條，而扇下側(cè)隔熱條設(shè)計為T形從上圖可以看出，使用雙道密封時模擬計算結(jié)果為2.923 w/㎡.k ;使用三道密封時模擬結(jié)果為2.729 w/㎡.k ，降低幅度0.194 w/㎡.k 。經(jīng)熱工計算，整窗傳熱系數(shù)降低約0.058 w/㎡.k 。
3.框玻膠條形式對型材熱工性能影響
筆者對比了普通膠條和長尾膠條的熱工結(jié)果，對比結(jié)果如圖2：
使用普通膠條時模擬結(jié)果為2.923w/㎡.k ;使用長尾膠條時模擬結(jié)果為2.877w/㎡.k ，降低幅度0.046w/㎡.k 。經(jīng)熱工計算，整窗傳熱系數(shù)降低約0.014w/㎡.k 。
4.泡沫填充對型材熱工性能影響
筆者對比了未填充泡沫和填充泡沫的熱工結(jié)果，對比結(jié)果如下圖3：
未使用泡沫填充時模擬結(jié)果為2.923 w/㎡.k ,使用泡沫填充時模擬結(jié)果為2.843 w/㎡.k ，降低幅度0.08 w/㎡.k 。經(jīng)熱工計算，整窗傳熱系數(shù)降低約0.024 w/㎡.k 。
5.玻璃墊塊對型材熱工性能影響
筆者對比了未填充泡沫和填充泡沫的熱工結(jié)果，對比結(jié)果如圖4：
未使用玻璃墊塊時模擬結(jié)果為2.923w/㎡.k ,使用玻璃墊塊時模擬結(jié)果為2.777 w/㎡.k ，降低幅度0.146w/㎡.k 。經(jīng)熱工計算，整窗傳熱系數(shù)降低約0.044w/㎡.k ).
5.隔熱條Low-e膜對型材熱工性能影響
筆者對比了未使用Low-E隔熱條和使用Low-E隔熱條的熱工結(jié)果，對比結(jié)果如圖5：
未使用隔熱條Low-E膜時模擬結(jié)果為2.923 w/㎡.k ,使用隔熱條Low-E膜時模擬結(jié)果為2.795 w/㎡.k ，降低幅度0.128 w/㎡.k 。經(jīng)熱工計算，整窗傳熱系數(shù)降低約0.038 w/㎡.k ).
6.綜合方案對型材熱工性能影響
最后，筆者對比了初始方案和使用上述所有優(yōu)化方案的熱工結(jié)果，對比結(jié)果如圖6：
綜合上述，使用24mm隔熱條的隔熱復(fù)合型材Uf值模擬結(jié)果為2.923 w/㎡.k ,使用上述5中優(yōu)化方案后時模擬結(jié)果為2.451 w/㎡.k ，降低幅度0.472 w/㎡.k 。經(jīng)熱工計算，整窗傳熱系數(shù)降低約0.142 w/㎡.k ).
二、暖邊熱工性能影響：
與鋁（詞條“鋁”由行業(yè)大百科提供）間隔條相比，能有效改善中空玻璃邊部導(dǎo)熱性的間隔條就是暖邊間隔條。暖邊間隔條大多使用導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料替代傳統(tǒng)鋁條，有效降低玻璃邊部的熱量流失和提升玻璃邊部內(nèi)表面溫度，提高居住舒適度。
依照J(rèn)GJ/T 151-2008 ，整樘窗的傳熱系數(shù)計算公式為：
根據(jù)表4可以得出，常見窗型使用暖邊間隔條后，整窗傳熱系數(shù)可以改善(降低)0.14~0.18w/㎡.k ，同時可以有效地提升外窗內(nèi)表面(包括玻璃邊緣)溫度。筆者分別使用鋁間隔條和暖邊間隔條模擬同一個節(jié)點(diǎn)，比較溫度曲線差異，結(jié)果如圖7所示：
根據(jù)《被動式超低能耗技術(shù)導(dǎo)則》第30條可知：被動式超低能耗外窗為防止結(jié)露，外窗內(nèi)表面溫度(包括玻璃邊緣)不應(yīng)低于13°C,且平均大于17度。上圖使用鋁邊間隔條的節(jié)點(diǎn)內(nèi)表面溫度為12.2°C，小于13°C，未能達(dá)到被動式超低能耗用窗的要求;而使用暖邊間隔條的節(jié)點(diǎn)內(nèi)表面溫度為14.4°C，大于13°C，符合被動式超低能耗用窗的要求。
綜上可知,使用暖邊間隔條可以較大程度改善整窗的傳熱系數(shù);并且可以提升外窗內(nèi)表面溫度，使用暖邊間隔條的內(nèi)表面溫度比使用鋁邊間隔條的內(nèi)表面溫度高出2.2度，可以有效降低玻璃邊緣結(jié)露的可能性，提升了居住的舒適性。可以有效降低玻璃邊緣結(jié)露的可能性，提升了居住的舒適性;可以更好迎合四步節(jié)能的趨勢，并且滿足被動式用窗的相關(guān)指標(biāo)要求。
三.超低能耗綠色建筑鋁合金門窗解決方案
根據(jù)《被動式超低能耗綠色建筑應(yīng)用技術(shù)導(dǎo)則》中的相關(guān)規(guī)定，對不同氣候區(qū)外窗的傳熱系數(shù)有著嚴(yán)苛的規(guī)定。從圖中我們可以看出，外窗的傳熱系數(shù)值為0.8 w/㎡.k 、1.2 w/㎡.k 、1.5 w/㎡.k 和2.0 w/㎡.k 這4個值是非常重要的“分水嶺”。筆者針對不同氣候區(qū)設(shè)計了不同的鋁合金門窗配置的解決方案：
四、結(jié)論
(1)整窗U值小于0.8w/㎡.k 的外窗傳熱系數(shù)配置需要使用54mm以上的隔熱條，并且64mm隔熱條的解決方案已經(jīng)應(yīng)用在很多德國被動房門窗的認(rèn)證中;
(2)整窗U值小于1.0w/㎡.k 的外窗傳熱系數(shù)配置需要使用41mm以上的隔熱條，同時需要配合真空玻璃，或者使用54mm隔熱條，并配合高性能的中空玻璃;
(3)整窗U值小于1.2w/㎡.k 的外窗傳熱系數(shù)配置需要使用34mm以上的隔熱條，同時需要配合極高性能的中空玻璃或使用真空玻璃;
(4)整窗U值小于1.5w/㎡.k 的外窗傳熱系數(shù)配置也需要使用34mm以上的隔熱條，同時配合較高性能的中空玻璃;
(5)整窗U值小于2.0w/㎡.k 的外窗傳熱系數(shù)配置需要使用24mm以上的隔熱條，同時配合較高性能的中空玻璃。
五、結(jié)束語
目前我國的節(jié)能建筑發(fā)展蒸蒸日上，但在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品性能方面和被動房還存在很大差距，隨著被動式超低能耗綠色建筑在中國的迅速普及和大力推廣，滿足相關(guān)性能的外窗研發(fā)和推廣也勢在必行。伴隨著國內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)的鋁合金門窗獲取PHI被動房認(rèn)證，鋁合金（詞條“合金”由行業(yè)大百科提供）門窗無法滿足被動式超低能耗綠色建筑節(jié)能要求的言論也被打破，開創(chuàng)了節(jié)能建筑事業(yè)的新篇章。
