高原地区建筑门窗玻璃的选择
发布日期:2016年01月15日

为了保护原生态环境,被动式低能耗建筑在我国青海、西藏等高原地区尤其值得推广,而高原地区的气候特点又决定了在被动房在门窗材料的选择上有一定的特殊性。由于高原地区的气压低,在平原地区生产的中空玻璃不能直接应用于该地区,即使在当地生产一定要使中空玻璃内部气压与当地气压保证一致。除此之外,由于中空玻璃水平放置时U值会显著增大,也不适合用于采光顶。真空玻璃则不存在上述问题,可以说是高原地区被动式低能耗建筑门窗的最佳选择。
真空玻璃在被动式低能耗建筑中的应用
目前,国际上一些设计师已经把真空玻璃设计在各种节能建筑当中。例如,德国斯图加特大学教授,建筑结构设计研究院院长,世界著名建筑设计师WernerSobek博士在主动房项目中采用新立基公司提供的真空玻璃。该项目建设地坐落在斯图加特市20世纪20年代完成的WeissenhofSiedlung建筑群中心,即在欧洲现代建筑史上很有纪念意义的“白院聚落”建筑博览会。欧洲很多著名的设计师都参与该地区房产的建筑设计,他们使用新建筑材料、新建筑方法为现代城市居民设计生活设施。
WernerSobek从政府的研究补助金及赞助商的帮助下集资近390万欧元支持该项目。100%可循环利用的节能房通过光伏板发电,不仅能够为周边社区的住宅提供电,还可以给电网供电。此能源样板房为85平方米的单元联排房,利用2.5×1.7m的大型复合真空玻璃及固定在木质前墙上的可收缩阳台达到节能功效,是目前最高效节能方式。
在中德合作的河北秦皇岛被动式低能耗住宅示范项目“在水一方”项目中,也使用了真空玻璃。该项目是中德两国双边合作,由住建部与德国能源署共同实施的首个国家级技术项目之一,有望成为建筑节能领域的新一代标准。
“在水一方”项目由四栋按照德国被动式低能耗建筑标准设计施工的住宅楼组成,是在建中整体规模150万平方米的综合项目的一部分。项目建筑每栋楼18层,45套房,共计6500平方米。该建筑各项节能指标均高于目前国内的节能标准,如要求门窗传热系数K值小于1W/(㎡·K)。该项目采用的是复合真空玻璃和三层Low-E双中空充氩气的结构,其中玻璃的太阳能总透射比和光热比可以通过选择不同的Low-E玻璃来调节。
从上边的介绍可以看出,高端节能建筑中应用的高端玻璃产品主要有真空玻璃和三玻两腔中空玻璃两种。中空玻璃产品应用比较早,技术上也相对成熟,高端产品通过选用优质Low-E并增加Low-E层数,加厚中空层厚度和充氩气等方式降低U值,真空玻璃则通过基本的配置就可以达到更低的U值。
真空玻璃在高原地区被动式低能耗建筑应用中的优势
真空玻璃已经表现出明显的综合性能优势,那么真空玻璃应用于高原地区有什么独特的优势呢?现概述如下。
1)应用地域广,尤其适合于高原地区。
海拔高,气压低是高原地区的特点,北京地区的海拔在50m左右,而西宁为2300m,拉萨为3600m。以青藏高原的平均海拔4000m为例,粗略估算青藏高原地区气压比北京地区低25kPa,如果在北京地区制作中空玻璃,其内部压强是1个标准大气压,运输到青藏高原后,则每平米内外会产生2500公斤的压差,极易造成中空玻璃的胀裂,也有实际的工程案例证实了这一点。
另外,旅游数据显示,游客的高原反应往往是发生在路途当中,这主要是由于路途中的压差不断变化造成的,有些路程的海拔超过5000m,则压差会更大。同样的道理,中空玻璃在平原地区生产,运往高原地区时也存在这个问题,在高海拔路途的运输过程中,中空玻璃承受的压差会不断变化,更容易造成玻璃的胀裂。如果在当地生产,技术上也要注意这些问题。
真空玻璃由于内部为真空状态,不存在中空玻璃运到高原低气压地区的胀裂问题,可应用于平原以及高海拔地区。从理论上讲,越是在高原地区,真空玻璃受到的压差越小,玻璃所承受的应力也就越小,安全性更高。
2)水平放置U值不变,适合应用于采光顶与阳光房
高原地区阳光充足,非常适合使用采光顶及建造阳光房等,真空玻璃在应用于建筑物的斜面以及平面采光顶和阳光房等部位时,不存在中空玻璃平放时气体对流传导大大增加的问题。以“在水一方”项目中产品为例,分别计算玻璃在垂直放置、45°角放置及水平放置时U值的变化。可以看出,三玻两腔中空玻璃的U值由0.67W/(m2·K)变为0.97W/(m2·K),明显变大,而真空玻璃的U值基本上没有变化。