我國行業(yè)標準《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》(JGJ 134-2001)第四章”建筑和建筑熱工節(jié)能設計”中，對外窗熱工性能作了如下規(guī)定：

4.0.4 ：外窗(包括陽臺門的透明部份)的面積不應過大。不同朝向、不同窗墻面積比的外窗其傳熱系數(shù)應符合表4.0.4的規(guī)定。(表4.0.4略)

4.0.6 外窗宜設置活動外遮陽。

該標準對外窗保溫性能(傳熱系數(shù)K)作了具體規(guī)定,并建議外窗設置活動外遮陽,但標準對外窗隔熱性能(遮陽系數(shù)SC或太陽傳熱因子SHGC)沒有作出具體規(guī)定,不能不說是該標準的一個不足。實際上，我國夏熱冬冷地區(qū)居住建筑的節(jié)能不僅與外窗的保溫性能，而且與外窗的隔熱性能緊密相關的。

本文首先確定了夏熱冬冷地區(qū)基準性住宅和住宅節(jié)能方案,并選取上海、南京、武漢和重慶4個代表性城市作為分析對象,使用美國勞倫斯.伯克力國家實驗室開發(fā)的DOE-2軟件,對基準性住宅和3000多個節(jié)能方案進行摸擬計算,分析外窗傳熱系數(shù)(K)和遮陽系數(shù)(SC)對居住建筑能耗影響,并提出相應的看法和建議.

一、基準住宅的確定

（一）基準住宅模型是一座六層樓住宅，建筑平面如圖1所示。

基準住宅熱工參數(shù)和計算條件如下：

1、室內(nèi)溫度設定：冬季16℃，夏季26℃；

2、外墻：24cm粘土實心磚 K=1.833W/（m²·K）；

3、屋頂：砼板+保溫板 K=1.872W/（m²·K）;

4、外墻面太陽輻射吸收系數(shù)ρ＝0.7；

5、外窗：普通單玻鋁合金窗，K=6.0W/（m²·K），SC＝0.9；

6、建筑平均窗墻面積比：C_M＝0.3009；

7、換氣次數(shù)：n＝1.5；

8、設備能效比：冬季EER=1.0，夏季 EER=2.2；

9、內(nèi)熱源：照明0.5875W/m²，其它251W（其中顯熱180W，潛熱71W）。

（二）4個城市基準住宅全年能耗值計算結果

從表1可看出,4個地區(qū)住宅夏季空調(diào)能耗均占全年采暖與空調(diào)總能耗20%或以上，而夏季空調(diào)能耗中外窗太陽輻射傳熱占了相當大的比例,因此夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能中，外窗隔熱性能是不可忽視的重要因素。

表1 城 市 上 海 南 京 武 漢 重 慶 年采暖空調(diào)總能耗P_總 （kWh/m²） 146.67 164.27 157.60 116.67 年采暖能耗 P_暖 （kWh/m²） 116.98 131.88 117.60 79.38 年空調(diào)能耗 P_空 （kWh/m²） 29.69 32.40 40.00 37.29 空調(diào)能耗占總能耗比例 ％ 20.24 19.72 25.38 31.96

二、節(jié)能方案的選擇

1. 室內(nèi)溫度設定：冬季16℃，夏季26℃；

2. 外墻：24cm粘土實心磚＋保溫 K=1.0W/（m²·K）和K=1.5W/（m²·K）;

3. 外墻面太陽輻射吸收系數(shù)ρ＝0.7；

4. 屋頂：砼板＋保溫板 K=1.0W/（m²·K）；

5. 換氣次數(shù)：n＝1.0；

6. 設備能效比：冬季EER=1.9，夏季EER=2.3；

7. 內(nèi)熱源：照明0.5875W/m²，其它251W（其中顯熱180W，潛熱71W）；

8. 建筑窗墻面積比C_M變化范圍：0.2498，0.3009、0.3535，0.3895,0.4256，0.4718；

9. 外窗K和SC變化范圍：

K—6.0，5.5，5.0，4.5，4.0，3.5，3.0，2.5，2.0；

SC—0.9，0.8，0.7，0.6，0.5，0.4，0.3。

三、外窗保溫隔熱性能(K、SC)對住宅能耗的影響

本文通過3000多個節(jié)能方案的摸擬計算，選取代表性數(shù)據(jù)，繪制了外窗K值分別為3.0、4.5、6.0時的P-SC曲線圖。圖中,P_總為全年采暖與空調(diào)總能耗, P_空為夏季空調(diào)能耗，建筑平均窗墻面積比C_M=0.3009。

1、上海

2、南京

3、武漢

4、重慶

從以上各地的P—SC曲線圖可看出：

1.當建筑平均窗墻比C_M不變,外窗K值增大(保溫性能減弱),住宅年總能耗也隨之增大;當外窗K值從0.3增大到0.6時,全地區(qū)各地住宅年總能耗平均增大15%左右.但K值變化對住宅夏季空調(diào)能耗影響不大。

2.當建筑平均窗墻比C_M不變,外窗SC值增大(隔熱性能減弱),住宅年總能耗也隨之增大;當外窗SC值從0.3增大到0.9時,全地區(qū)各地住宅年總能耗平均增大9%左右,但東部上海、南京等地增大值小于中西部武漢、重慶等地增大值；SC值變化對住宅夏季空調(diào)能耗影響甚大,如在重慶,S_C從0.3值增大到0.9時,空調(diào)能耗增大約20%。總之,S_C值的變化,不僅對住宅夏季空調(diào)能耗,而且對全年總能耗均有影響,因此夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能應考慮外窗遮陽隔熱性能的影響。

表2列出了外窗K、SC值變化對住宅全年采暖與空調(diào)總能耗影響的部分數(shù)據(jù)。

四、夏熱冬冷地區(qū)外窗熱工性能節(jié)能設計

通過分析，在保證住宅節(jié)能50%的目標下,本文提出夏熱冬冷地區(qū)外窗傳熱系數(shù)K和遮陽系數(shù)SC(太陽得熱因子SHGC)的限值表3，供設計人員和今后對該標準修改時參考。

夏熱冬冷地區(qū)居住建筑外窗的傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)限值表3 外墻 外窗遮陽系數(shù)SC（SHGC） 外窗的傳熱系數(shù)K[W/（m²·K）] 平均窗墻面積比C_M≤0.25 平均窗墻面積比0.25<C_M≤0.30 平均窗墻面積比0.30<C_M≤0.35 平均窗墻面積比0.35<C_M≤0.40 平均窗墻面積比0.40<C_M≤0.45 K≤1.0D≥2.5ρ＝0.7 0.9（0.80） ≤6.0 ≤6.0 ≤5.0 ≤4.0 ≤3.0 0.8（0.71） ≤6.0 ≤6.0 ≤5.5 ≤4.5 ≤3.0 0.7（0.62） ≤6.0 ≤6.0 ≤5.5 ≤5.0 ≤4.0 0.6（0.53） ≤6.0 ≤6.0 ≤6.0 ≤5.0 ≤4.0 0.5（0.44） ≤6.0 ≤6.0 ≤6.0 ≤5.0 ≤4.0 0.4（0.36） ≤6.0 ≤6.0 ≤6.0 ≤5.5 ≤4.5 0.3（0.27） ≤6.0 ≤6.0 ≤6.0 ≤5.5 ≤4.5 K≤1.5D≥3.0ρ＝0.7 0.9（0.80） ≤5.5 ≤4.0 ≤3.5 ≤2.5 --- 0.8（0.71） ≤5.5 ≤4.0 ≤4.0 ≤3.0 ≤2.0 0.7（0.62） ≤5.5 ≤4.5 ≤4.0 ≤3.0 ≤2.5 0.6（0.53） ≤6.0 ≤5.0 ≤4.5 ≤3.5 ≤3.0 0.5（0.44） ≤6.0 ≤5.0 ≤4.5 ≤4.0 ≤3.5 0.4（0.36） ≤6.0 ≤5.0 ≤4.5 ≤4.0 ≤3.5 0.3（0.27） ≤6.0 ≤5.5 ≤4.5 ≤4.0 ≤3.5