被動房與太陽光利用

郭浩東

摘要：被動房與太陽光密不可分，較高的可見光透過率，有助于被動房室內照明能耗的降低。合理的太陽能總透射比和光熱比的設計，再結合各種遮陽裝置，有助于被動房在夏季和炎熱地區(qū)實現(xiàn)“透光不透熱”，在嚴寒和寒冷地區(qū)冬季實現(xiàn)“透熱又透光”，最大限度地降低空調等主動設施的能耗。本文從“建筑光學”的角度，來闡述被動房與太陽光的密切關系。

關鍵詞：被動房；太陽光利用

1導言

2017年住建部開展被動式建筑科技計劃項目，即被動式超低能耗綠色建筑示范項目。被動式建筑應在滿足國家現(xiàn)行相關標準要求基礎上，參照《被動式超低能耗綠色建筑技術導則》，重點通過適應氣候特征的高效保溫隔熱性能的圍護結構、自然通風、天然采光、合理利用太陽能等被動式技術的應用，較大限度降低建筑能量需求。被動房要求其所用的圍護結構等材料均采用能適應氣候特征的高效保溫隔熱材料，即節(jié)能材料。作為被動房建筑上使用的窗戶來說，要兼具隔熱和采光雙重性能。

在2018年第五屆全國被動式超低能耗建筑大會上，獲得中國被動式超低能耗建筑示范項目、最佳案例并在大會上授予設計評價標識。本文作者結合項目實際經驗，對不同地區(qū)被動房建設過程中，如何充分利用太陽光，如何選擇不同光熱參數(shù)類型的玻璃，給出了合理建議。

2定義

“被動房”是建筑節(jié)能理念和各種技術產品的集大成者，通過充分利用太陽能、地熱能等可再生能源使采暖消耗的一次能源不超過15千瓦/平米的房屋，也不需要主動加熱，它基本上是依靠被動收集來的熱量來使房屋本身保持一個舒適的溫度，不需要主動熱源的供給。

3優(yōu)點概述

被動式節(jié)能屋的概念適用于世界各地，無論寒冷地區(qū)還是溫暖地區(qū)都可建設被動式房屋，其基本的方式是一致的。依據當?shù)氐臍夂驐l件，房屋的建筑結構材料的用量會有些差異。在寒冷地區(qū)關心的是墻體厚度，保溫層厚度。而在炎熱地區(qū)更關心的是制冷方法，例如遮陽、窗戶通風以保證在夏天也能保持舒適的室內環(huán)境。任何被動式房屋的個性特點都要依據當?shù)氐臍夂驐l件進行優(yōu)化。

4太陽光和被動房的關系

被動房的各項技術指標中，和太陽光相關的有兩個，即“自然采光”和“太陽能輻射”，這兩個關鍵詞是指透明部分來說的。透明部分的功能是讓人透過它能夠從室內看到室外，陽光透過它可以照進室內，保持嚴寒的冬日里室內的溫暖。

具體到被動房透明部分的技術指標中，有三個關鍵指標分別為可見光透射比τv、太陽能總透射比g以及光熱比LSG（也稱玻璃選擇性系數(shù)S）。

4.1可見光透射比τv

一般來說τv當然越大越好，一是人的視覺感觀比較好，二是能夠節(jié)約室內的照明能耗?，F(xiàn)實中，為了提高玻璃熱阻、降低熱導和減少紅外熱量的進入，不得不使用各種鍍膜玻璃，多了一個膜層之后，玻璃可見光透射比τv會有所下降。

例如，單片白玻的可見光透射比約為90%，鍍低輻射膜之后，τv可能為80%或者70%或者更低。被動房玻璃通常采用三玻兩腔的結構，三玻中的兩片一般為低輻射鍍膜玻璃（Low-E玻璃），此時，整體的τv可能會下降到60%或者50%甚至更低（也有極少的產品可達到70%）。

一般來說，低輻射鍍膜玻璃分為高透型和低透遮陽型，高透型的τv比較高，低透遮陽型的τv相對較低。三銀Low-E能夠同時滿足遮陽遮熱和可見光高透的需求。

對于建筑設計師和用戶來說，通常會選擇τv盡量高的玻璃。但玻璃有其固有的特性，有些項目要求超高的可見光透射比τv、超低的太陽能總透射比g、超低的傳熱系數(shù)K值是不合理的。因此，用戶應該根據行業(yè)的技術水平、結合實際量產的成熟產品，提出合理的要求。表1和表2給出了典型被動房玻璃結構的可見光透射比τv。

4.2太陽能總透射比g和紅外熱能總透射比gIR

不同的地區(qū)的被動房，應根據氣候特點，選擇合理的太陽能總透射比g和紅外熱能總透射比gIR。通過研究《民用建筑熱工設計規(guī)范》GB 50176和《公共建筑節(jié)能設計標準》GB 50189等國家標準，結合玻璃主要熱工參數(shù)，給出如下基本原則供參考。

（1）嚴寒地區(qū)（例如哈爾濱）：主要考慮冬季保溫，宜選擇高g值和gIR值的玻璃。

（2）寒冷地區(qū)（例如北京）：主要考慮冬季保溫，部分地區(qū)和建筑部位兼顧夏季隔熱，宜選擇適中g值和gIR值的玻璃。

（3）夏熱冬冷地區(qū)（例如上海）：主要考慮夏季隔熱，兼顧冬季保溫，宜選擇低g值和gIR值的玻璃。

（4）夏熱冬暖地區(qū)（例如廣州）：北區(qū)可參考夏熱冬冷地區(qū)，南區(qū)主要考慮夏季隔熱，宜選擇低g值和gIR值的玻璃。

（5）溫和地區(qū)（例如云南）：溫和地帶分為北區(qū)、中區(qū)和南區(qū)，可根據具體情況參考夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)。

根據如上原則，結合玻璃行業(yè)產品現(xiàn)狀，表3給出了典型被動房用玻璃的g值、gIR值及使用建議。

4.3光熱比LSG（選擇性系數(shù)S）

光熱比LSG為可見光透射比τv和太陽能總透射比g的比值，在線和離線單銀Low-E光熱比約在1.1～1.4，雙銀離線Low-E系列的光熱比約1.4～2.0，三銀Low-E系列的光熱比基本在2.0以上。光熱比越高，代表了在相同的熱量進入室內時，可見光透過越高；或者說，在可見光透過相同的情況下，進入到室內的熱量越少。即對光熱比提出較高的要求，能夠有效避免“不透熱也不透光”或者“透熱不透光”的現(xiàn)象發(fā)生。

5結語

綜上所述，被動房用窗用玻璃節(jié)能參數(shù)及窗用玻璃的選型是一項很重要、也很有意義的工作，合適的中空玻璃能達到節(jié)能和采光雙重要求，同時滿足經濟和舒適訴求。

參考文獻：

[1]彭夢月.中歐被動式低能耗建筑發(fā)展現(xiàn)狀及比較[R].住房和城鄉(xiāng)建設部科技與產業(yè)化發(fā)展中心.

[2]住房城鄉(xiāng)建設部.被動式超低能耗綠色建筑技術導則[Z].2015-10.

（作者單位：石家莊遠乾房地產開發(fā)有限公司）