金楊二街坊外窗節(jié)能改造探究

■ 趙為民 Zhao Weimin 古小英 Gu Xiaoying楊 靖 Yang Jin 張吉鑫 Zhang Jixin

0 引言

目前，上海既有建筑中單玻鋼窗的面積約為2 000萬m2[1]，這類窗保溫和隔音效果差。在采暖或空調(diào)的條件下，冬季單玻窗所損失的熱量約占供熱負(fù)荷的30%～50%，夏季因太陽輻射熱透過單玻窗射入室內(nèi)而消耗的冷量約占空調(diào)負(fù)荷的20%～30%。單玻鋼窗換成中空玻璃窗后，能有效減少用電量，是既有建筑節(jié)能改造的重點(diǎn)。

1 項(xiàng)目概況

金楊新村二街坊位于上海市浦東新區(qū)，北至張楊路，東至金口路，西至云山路，南至金楊路，包括金楊路273弄、云山路1043弄、云山路1045弄和金口路44弄，共45幢房屋。小區(qū)內(nèi)房屋分為6層和7層兩種類型（圖1、2），總建筑面積約為10萬m2。

本案始建于1995年，房屋結(jié)構(gòu)為磚混結(jié)構(gòu)，每層設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱和圈梁，樓層和屋面均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁、板結(jié)構(gòu)。

(1)小區(qū)內(nèi)房屋的外墻及屋面均未采用保溫措施。房屋外飾面為涂料，局部為馬賽克（圖3）；外窗采用單層玻璃鋼窗（圖4）。部分房屋經(jīng)業(yè)主裝修，陽臺被封閉，外窗采用塑鋼單層玻璃窗或鋁合金單層玻璃窗等（圖5）。

(2)6層房屋外墻材料：一層為MU10標(biāo)準(zhǔn)粘土磚，M10水泥砂漿砌筑；二、三層為MU10多孔磚，M10混合砂漿砌筑；四、五層為MU10多孔磚，M5混合砂漿砌筑；六層為MU10多孔磚，M5混合砂漿砌筑。

(3)7層房屋外墻材料：一、二層為MU10標(biāo)準(zhǔn)粘土磚，M10水泥砂漿砌筑；三層為MU10多孔磚，M10混合砂漿砌筑；四、五、六層為MU10多孔磚，M5混合砂漿砌筑；七層為MU10多孔磚，M5混合砂漿砌筑。

圖1 6層房屋

圖2 7層房屋

圖3 外飾面為涂料，局部為馬賽克

(4)走道燈采用白熾燈，采用聲控的方式進(jìn)行控制（圖6）。

2 節(jié)能預(yù)評估

2.1 改造前節(jié)能預(yù)評估

此次評測房屋的選取原則為：①根據(jù)不同的建筑外型與構(gòu)造形式，涵蓋節(jié)能效果最不利的建筑；②根據(jù)建筑布局與平面位置的不同，較為平均地選取典型建筑；③抽樣率不小于20%。因此本案選擇金楊新村二街坊內(nèi)9幢建筑單體進(jìn)行能耗模擬（以典型建筑金口路44弄16～18號為例）。

圖5 部分鋁合金單層玻璃窗(業(yè)主自行改裝)

改造前，其建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成如下：

(1)一層外墻類型為：水泥砂漿（20mm）+MU10標(biāo)準(zhǔn)粘土磚（240mm）+水泥砂漿（20mm）。

(2)二～六層外墻類型：水泥砂漿（20mm）+ MU10多孔磚（240mm）+水泥砂漿（20mm）。

（3）屋面類型：水泥砂漿（20mm）+輕集料混凝土澆搗(屋面找坡)（30mm）+鋼筋混凝土（120mm）+石灰水泥砂漿（20mm）。

(4)外窗類型：普通單層玻璃鋼窗(5mm單層)，傳熱系數(shù)6.40W/（m2·K），自身遮陽系數(shù)0.93（注：為了便于能耗模擬計算，統(tǒng)一設(shè)置為普通單層玻璃鋼窗）。

該案例改造前圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能參數(shù)見表1。經(jīng)能耗模擬計算，全年的能耗指標(biāo)如表2所示。

根據(jù)能耗模擬結(jié)果，綜合節(jié)能改造后建筑達(dá)到現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求，節(jié)能率為30.04%。不符合現(xiàn)行的節(jié)能50%的要求。需要進(jìn)行節(jié)能改造。

2.2 改造前的外窗分析

小區(qū)內(nèi)房屋的外窗原為單層玻璃鋼窗，部分外窗經(jīng)業(yè)主自行改造采用塑鋼單層玻璃窗或鋁合金單層玻璃窗等。單層玻璃鋼窗的傳熱系數(shù)為6.4W/（m2·K）。鋁合金單層玻璃窗的傳熱系數(shù)為6.2 W/（m2·K）；塑鋼單層玻璃窗4.7 W/（m2·K）, 均不滿足《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ134-2001）的要求。

住宅使用的單層玻璃鋼窗由于使用年代較長，多數(shù)鋼窗框已經(jīng)嚴(yán)重銹蝕，嚴(yán)重影響到了住宅外立面的美觀；密封性能下降，有滲漏水的情況發(fā)生；長期使用，合頁銹蝕，啟閉的操作性能大大下降。

3 外窗節(jié)能改造方案

圖6 樓道燈

根據(jù)金楊二街坊外窗的實(shí)際情況，制定了如下圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造方案：

表1 改造前圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能參數(shù)

表2 金口路44弄16～18號樓改造前全年能耗指標(biāo)統(tǒng)計

(1)外墻節(jié)能改造方案：聚氨酯外墻外保溫系統(tǒng)，厚度15mm。

(2)屋面節(jié)能改造方案：聚氨酯屋面保溫系統(tǒng)，厚度20mm，屋面平改坡。

(3)外窗節(jié)能改造方案：更換窗扇，將原鋼窗框包塑，原鋼窗扇更換為塑鋼中空玻璃窗（5＋9A＋5）。

由于本文僅對外窗的節(jié)能改造進(jìn)行論述，因此不對外墻及屋面的節(jié)能改造方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。

3.1 外窗節(jié)能改造的施工條件

外窗的節(jié)能改造不宜在下述情況下施工：①雨、霧、雪天氣；②風(fēng)力在5級及5級以上。風(fēng)力大于5級以上需要施工的，必須采取遮擋措施。

3.2 施工工序

其施工工序?yàn)椋含F(xiàn)場技術(shù)勘察——數(shù)據(jù)測量定料——現(xiàn)場拆卸——窗框包塑——安裝玻璃扇——自檢——甲方驗(yàn)收。

3.3 施工流程

3.3.1 撤窗

(1)撤窗前仔細(xì)查看是否有玻璃松動，如果有系好安全帶將之先取下來以防高空墜落傷人。

(2)用手將窗戶手柄輕輕松開呈90°狀打開，仔細(xì)檢查每扇窗內(nèi)外窗體及窗扇是否因生銹而結(jié)構(gòu)脫離或松動，如果窗體已超過30%腐蝕則不能改造，僅僅是結(jié)構(gòu)完好因固定件老化而產(chǎn)生松動，在進(jìn)行加固后方可進(jìn)行作業(yè)。

(3)一切正常之后，作業(yè)人員系好安全帶，捆扎在牢固窗框上，用手將安全帶用力猛拔以檢查安全帶是否完好，檢查無任何安全隱患之后，兩人當(dāng)中其中一人在安全帶保護(hù)下對窗扇進(jìn)行切割，另一人在室內(nèi)必須也要系好安全帶拴于窗體上用手托住外面切割的窗扇，同時用一根繩子拴住窗扇，待窗扇依次撤下，整齊堆放。

3.3.2 外框處理

(1)用刨光片將窗框體凹凸處打平，確認(rèn)窗框平整情況下，用防水膠將框靠墻邊內(nèi)外口孔洞抹平。

(2)待窗框防水膠用手輕摸表面基本不粘手狀態(tài)下進(jìn)行防腐處理。

(3)窗扇外框部分用帶軟膠條PVC-U塑料包條卡扎在框體上，固定部分用固定PVC-U 塑料包條卡扎。

(4)內(nèi)H型收口條要在包扎窗框包條時同步進(jìn)行，包條全部包好之后，仔細(xì)檢查縫隙之間是否整齊均勻，確認(rèn)完好再將外U型收口條收口，把包好框體表面清理干凈，包條45°碰角處內(nèi)用衛(wèi)仕注角膠封口，靠墻邊用L型收口裝飾條，其它縫隙采用密封膠填縫，在裝窗扇前將窗框外口密封膠全部填好。

3.3.3 內(nèi)扇及固定玻璃安裝

(1)兩人相互借力將窗扇放到窗外外框臺階處，打開上下滑撐將窗扇移到合適位置，上下先用自攻自鉆不銹鋼螺絲各固定一顆，待位置確定后再將上下其它螺絲固定好。

(2)將固定玻璃兩人配合放置固定玻璃槽口內(nèi)，墊好玻璃塊，待玻璃垂直放好，上下縫隙調(diào)整一致，將玻璃壓條壓上，再將里外交口處用密封膠封好。

(3)將執(zhí)手位置根據(jù)窗扇高度定好，打好手柄螺絲孔位置，將手柄垂直水平裝好，做到開啟自然輕松。

3.3.4 整窗調(diào)試及保潔

將每扇窗打開，檢查開啟是否靈活，整體縫隙是否一致，做到反復(fù)開關(guān)自然，取干凈擦布將內(nèi)外框、扇及玻璃全部清理干凈，然后將窗戶關(guān)好待驗(yàn)收。

4 改造后效果分析

4.1 節(jié)能綜合改造方案效果能耗計算

以典型建筑金口路44弄16～18號為例， 按上述節(jié)能綜合改造方案對圍護(hù)結(jié)構(gòu)（包括外墻、屋面和外窗）進(jìn)行節(jié)能改造后，其熱工性能參數(shù)如表3所示。經(jīng)能耗模擬計算，全年的能耗指標(biāo)見表4。

根據(jù)能耗模擬結(jié)果，綜合節(jié)能改造后建筑達(dá)到現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求，節(jié)能率為52.10%。

4.2 外窗節(jié)能改造方案能耗計算

針對本典型建筑，僅對外窗進(jìn)行節(jié)能改造，計算其節(jié)能改造效果。將外窗改造為塑鋼雙層中空玻璃窗（5＋9A＋5），其傳熱系數(shù)為3.3 W/（m2·K），具體的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能參數(shù)見表5。經(jīng)能耗模擬計算，全年的能耗指標(biāo)見表6。根據(jù)能耗模擬結(jié)果，外窗改造后建筑節(jié)能率為32.52%。

4.3 節(jié)能改造的效果分析

(1)原外窗為單層玻璃鋼窗，其傳熱系數(shù)為為6.4W/（m2·K），不滿足《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ134-2001）的要求。將外窗改造為塑鋼雙層中空玻璃窗（5＋9A＋5），其傳熱系數(shù)為3.3 W/（m2·K），滿足《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ134-2001）的要求。

(2)經(jīng)能耗模擬計算，結(jié)果匯總見表7?？芍?jié)能綜合改造后，該建筑滿足國家現(xiàn)行的節(jié)能50%的要求；雖然該建筑單體的窗墻比較小，但其外窗節(jié)能改造對該建筑的貢獻(xiàn)率達(dá)到了11.2%。

表3 改造后圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能參數(shù)

表4 金口路44弄16～18號樓節(jié)能改造后全年能耗指標(biāo)統(tǒng)計

表5 改造后（僅外窗）圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能參數(shù)

表6 金口路44弄16～18號樓外窗改造后全年能耗指標(biāo)統(tǒng)計

表7 金口路44弄16～18號樓全年能耗匯總表

（3）外窗節(jié)能改造后，統(tǒng)一了建筑外立面的外窗形式，增加了住宅整體的裝飾性能。啟閉的操作性能也大大提升了。

（4）外窗節(jié)能改造提高了外窗的熱阻、氣密性能以及防噪性能等，有助于改善室內(nèi)的居住環(huán)境。 提高了外窗的熱阻及氣密性，最直接的感受就是室內(nèi)熱舒適性得到了明顯的改善，即使在沒有采暖空調(diào)的條件下，也有冬暖夏涼的舒適性感覺；對提升外窗防噪性能有立竿見影的效果，只要將關(guān)上已改造的外窗。窗外的噪音立即降低了許多，通常安裝中空玻璃窗后，隔聲量可達(dá)25dB左右。

5 既有建筑外窗改造注意事項(xiàng)

5.1 適用性

既有建筑外窗的節(jié)能改造首先應(yīng)該注意技術(shù)適用性。改造既有建筑的過程中，一方面要保證施工質(zhì)量，另一方面也要注意施工的過程中，盡可能不影響業(yè)主的正常生活。

傳統(tǒng)的外窗節(jié)能改造方式為整窗更換，大致的施工工序?yàn)椋荷祥T量尺寸——廠家制作——運(yùn)送到地——預(yù)約居民拆窗日期——拆窗（2～3h）——安裝新窗（2h）——打發(fā)泡劑（1.5h）——水泥砂漿嵌縫修補(bǔ)（2h）——隔天安裝窗扇。其特點(diǎn)為：①為保證水泥砂漿的強(qiáng)度，整窗的施工周期至少為2天；②不宜在冬季施工；③由于至少有一個夜晚，新改的窗框上是沒有窗扇的，因此在施工期間，需采取一定措施保證業(yè)主的居家安全；④整窗更換下的廢窗框以及廢窗扇，形成大量的建筑的垃圾；⑤改窗時，需搭建腳手架；⑥改窗時可能會造成室內(nèi)裝飾的破壞，以及墻體的裂縫。

而本方案中的改窗方式，施工時不需要搭建腳手架、不擾民、工期短（1d之內(nèi)）、不破壞室內(nèi)外裝修等，該種改造方式也具有良好的氣密性、水密性、抗風(fēng)性、保溫性、隔音性等優(yōu)良性能。

本案的外窗節(jié)能改造在冬季進(jìn)行，且改造規(guī)模很大，因此選擇改窗扇的方式更加適合。

5.2 經(jīng)濟(jì)性

據(jù)調(diào)查，整窗改造的價格在320元/m2左右。由于不需要拆除窗框，以及開槽等步驟，因此改窗扇的價格也更便宜，在280元/m2左右，而兩種方式的節(jié)能改造效果則相差無幾[2]。

整窗改造會產(chǎn)生大量的廢鋼窗和廢窗框，而窗扇改造不會產(chǎn)生廢窗框，產(chǎn)生的建筑垃圾明顯少于整窗改造，有利于環(huán)境保護(hù)。

5.3 施工質(zhì)量

既有建筑的外窗節(jié)能改造要特別注意施工質(zhì)量。再好的技術(shù)沒有良好的施工質(zhì)量去配合，也是不會產(chǎn)生良好的節(jié)能效果的。外窗是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，外窗和墻體的銜接處，若施工不當(dāng)，容易產(chǎn)生滲漏、氣密性差等不良情況。在注重外窗節(jié)能改造適用性和經(jīng)濟(jì)性的同時，也要選擇具有扎實(shí)施工技術(shù)的施工企業(yè)，這樣才能切切實(shí)實(shí)的取得良好的節(jié)能改造效果。

6 結(jié)語

綜上所述，既有建筑的外窗的節(jié)能改造不同于新建建筑，既要保證節(jié)能改造的效果，又要考慮盡量不影響老百姓的生活，從金楊二街坊的外窗改造經(jīng)驗(yàn)中可以看出，“鋼窗框包塑，更換窗扇”的改造方式具有工期短，節(jié)能效果好等特點(diǎn)，是一種不錯的外窗節(jié)能改造方式，值得其他既有建筑節(jié)能改造的借鑒。

[1]上海將老鋼窗升級為節(jié)能窗.門窗，2008.8.

[2]倪德良.大力推進(jìn)既有建筑門窗節(jié)能改造.上海節(jié)能，2008.8.