超低能耗建筑是我国节能建筑发展的重要趋势，适用的外窗传热系数指标是被动式超低能耗建筑用外窗设计的基础，参考国外被动式建筑用外窗设计准则，探讨了国内超低能耗建筑用外窗传热系数指标的确定方法。
0 引言
“被动房之父”菲斯特教授在《德国被动房设计和施工指南》一书中指出“整窗传热系数小于0.85W/(m2·K)，是基于内表面平均温度在设计条件下要高于17℃”。
此准则明确指出，外窗传热系数是由内表面平均温度来确定的。研究表明，在室内空气温度为20℃，围护结构内表面温度高于17℃时，人体才不会感受到明显的来自围护结构的冷辐射。
GB 50176-2016《民用建筑热工设计规范》中从基本热舒适角度都墙体内表面温度与室内空气温差也给出了规定，见下表。
室内的空气温度取值取决于人体的舒适温度，最低温度通常可取20℃，而室外空气温度可根据标准给出的不同地区的冬季室外计算温度确定；室内表面通常为自然对流换热，内表面换热系数可取为8 W/(m2·K)。
因此，被动式超低能耗建筑用外窗内表面温度取决于室外空气温度和外窗传热系数。
本文基于被动式超低能耗建筑用外窗的“热舒适度准则”和传热学基本原理，推导出了适用于我国的被动式超低能耗建筑用外窗传热系数指标的确定方法，并给出了我国不同气候地区典型城市被动式超低能耗建筑用外窗的传热系数限值。
1 外窗传热系数指标设计方法研究
根据被动式超低能耗建筑用外窗的“热舒适度准则”和传热学原理，外窗传热系数计算公式可推导如下：
将外窗作为整体考虑，其典型的传热过程见图1，室内空气温度t1为20℃，外窗内表面温度θ1为17℃，外窗内表面换热系数h1为8 W/(m2·K)，室外空气温度为t2。
图1 外窗整体传热过程
由传热学基本原理可知，热量由室内空气以表面换热传给左壁，其热流密度为：
由传热系数K值定义，可知外窗传热系数应为：
同理，知道了外窗的传热系数k值，也可得到其适用的室外空气温度t2：
2 德国外窗传热系数指标适用气候条件计算
根据外窗传热系数计算方法推导公式，并根据菲斯特教授在《德国被动房设计和施工指南》一书中指出的“整窗传热系数小于0.85W/(m2·K)”，可知：
由于计算采用的内外表面换热系数是参考国内相关标准，与德国标准规定会有所不同，因此该适用的气候条件与德国“被动房”实际室外空气温度会有所差异，但差异不大。
换言之，在我国，整窗传热系数小于0.85W/(m2·K)仅适用于室外空气温度高于-8.2℃的地区。
3 我国超低能耗建筑用外窗传热系数指标研究
我国不同气候地区外窗传热系数指标应根据各地的冬季室外计算温度来确定，冬季室外计算温度可通过查询GB 50176-2016附录A得到。
则不同气候地区典型城市冬季室外计算温度和外窗传热系数限值见表1。
PHI全球不同气候地区外窗传热系数限值见下表，可见论文推导结果与PHI在不同气候地区外窗传热系数限值较为接近。
当然以上是从热舒适度出发的，实践中还要考虑低温的持续时间。GB 50176-2016《民用建筑热工设计规范》中用d≤5(日平均≤5℃的天数)和HDD18(以18℃为基准的采暖度日数)来划分热工气候分区，见下表。
可见，除了累年最低日平均温度外，我们还应综合考虑低于某一温度的持续天数和需要采暖的时间，因此超低能耗建筑外窗的传热系数也应综合考虑确定。
4 结论
外窗是被动式超低能建筑重要构件，但其传热系数指标未得到充分研究。
被动式超低能建筑用外窗传热系数应根据“热舒适度准则”和传热学基本原理确定，论文推导出了基本计算公式。
我国不同气候地区被动式超低能耗建筑用外窗传热系数需要根据其冬季室外计算温度确定，论文给出了几个典型城市的外窗传热系数限值。
本论文提出的方法对于我国制订不同气候区域被动式超低能耗建筑用外窗传热系数指标具有重要参考价值。
