住宅設(shè)計優(yōu)化與門窗節(jié)能路徑探析

王濤 山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司

1 前言

在低碳經(jīng)濟、循環(huán)經(jīng)濟日益滲透的背景下，人們的節(jié)能意識逐漸提高，在經(jīng)濟社會高速發(fā)展期，企業(yè)如何降低能源消耗，實現(xiàn)建材節(jié)約利用、高效利用，已經(jīng)成為所有建設(shè)者和設(shè)計者必須面對并予以解決的問題。

基于此，文章主要以住宅門窗節(jié)能為研究對象，優(yōu)化住宅設(shè)計，提高建筑節(jié)能水平，為相關(guān)工作者提供參考性建議。

2 住宅建筑節(jié)能的重要性

能源是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，如今已經(jīng)被列為人類四大生存問題之一[1]。從20世紀70年代開始，人們逐漸意識到能源匱乏的嚴峻形勢，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，如今各國、各地區(qū)都遵循“開源節(jié)流”理念，大力開發(fā)清潔性能源、可再生能源，同時降低損耗和不必要的浪費。

這一理念也被應(yīng)用于建筑行業(yè)，尤其是住宅設(shè)計工作中。建筑損耗大約占據(jù)社會耗能的30%左右，并且該種損耗具有不可逆性。因此，在城鎮(zhèn)化發(fā)展建設(shè)過程中，相關(guān)部門應(yīng)該大力推行資源節(jié)約和環(huán)境友好型發(fā)展理念，促使節(jié)能減排，加強住宅設(shè)計，提高建筑材料的利用效率，可以降低后續(xù)維修成本，提高環(huán)境保護水平，符合經(jīng)濟性發(fā)展原則，有效應(yīng)對能源危機。

3 門窗節(jié)能設(shè)計的重要性和節(jié)能標準

建筑物與外部環(huán)境直接接觸的部分主要分為4個方面：分別為屋面、地面、墻體和門窗。與其他部分相比，門窗隔熱性能較差，窗戶多數(shù)由薄質(zhì)玻璃材料組成，且門附近的空氣滲透性較強，門窗的熱量損失較大。

因此，做好門窗節(jié)能降耗設(shè)計，可以提高房屋建筑保溫隔熱性能，降低住宅能耗，通過多種經(jīng)濟節(jié)能設(shè)計方式提升室內(nèi)氣密性，從這一層面來說，做好住宅建筑的門窗設(shè)計工作尤為重要，不僅可以降低不必要的損耗，還可以提升居住者的舒適度。

節(jié)能門窗是符合現(xiàn)代建筑特征的門窗類型之一[2]。熱工性能、光學性能和密封性能良好，可以達到預(yù)期節(jié)能減排效果，因此在門窗節(jié)能設(shè)計中，應(yīng)對材料種類、節(jié)能措施和技術(shù)應(yīng)用三個方面進行考量。

（1）材料種類。節(jié)能性門窗多采用高分子材料，如UPVC塑料型材、硬質(zhì)聚氯乙烯，或者將普通玻璃加工為鍍膜玻璃、中空玻璃，采用磁控真空濺射方法打造含金屬層玻璃。

（2）節(jié)能措施。是指改造門窗構(gòu)造，如利用多層玻璃、加保溫窗簾、控制各朝向窗墻比、提高窗框材料和玻璃的光學性能等，打造內(nèi)外遮陽系統(tǒng)，提升門窗封閉性。

（3）技術(shù)應(yīng)用。是指為了降低空氣滲透熱損失，建筑門窗應(yīng)增強自身隔熱、保溫、水密、隔聲性，解決熱反射和低輻射難題。利用玻璃安裝技術(shù)，有效應(yīng)用太陽能，降低材料成本；通過專用異形材斷熱技術(shù)，改變單一推拉窗型；利用幕墻保溫隔熱技術(shù)，推行多功能門窗，開發(fā)各具地域特色的成套產(chǎn)品，樹立名牌效益，改善門窗總體節(jié)能效果。

4 當前住宅設(shè)計中門窗節(jié)能優(yōu)化工作的不足

4.1 節(jié)能意識問題

近年來，各行各業(yè)對房地產(chǎn)的關(guān)注度居高不下，普通消費者對門窗性能要求不高，無論是高層建筑住宅還是農(nóng)村平房區(qū)住宅，對門窗節(jié)能這一項目的關(guān)注度較低，門窗消費者更加注重外形、外觀，對能源消耗不夠重視，居民和開發(fā)商節(jié)能意識較低。因此在今后工作中，設(shè)計人員為了降低不必要的損耗，減少環(huán)境污染，應(yīng)逐步提升節(jié)能減排意識，更加關(guān)注門窗物理性能。

4.2 建筑選材問題

當前門窗產(chǎn)品市場中鋁門窗占據(jù)55%左右，可以發(fā)現(xiàn)鋁合金框和雙層玻璃是現(xiàn)階段門窗設(shè)計的主要形式，塑料門窗和復(fù)合型門窗的應(yīng)用程度不高，無法保證住宅內(nèi)的保溫隔熱效果；再加之復(fù)合型門窗價格相對較高，部分居民不愿意遵從設(shè)計師思路，出于節(jié)約成本考慮，忽視建筑門窗的節(jié)能性。當前農(nóng)村地區(qū)仍然存在自拆、自建現(xiàn)象，部分住宅設(shè)計中門窗洞口不統(tǒng)一，往往根據(jù)個人想法進行設(shè)計，門窗選材和型式多樣。

4.3 施工設(shè)計問題

我國幅員遼闊，各省市區(qū)域氣候條件不同。以北方地區(qū)為例，該地區(qū)一般冬暖夏涼，在住宅門窗選擇過程中，多數(shù)用戶首先考慮保溫隔熱性能，這一地區(qū)在冬季取暖消耗能量較多，因此對節(jié)能問題的關(guān)注度不夠，并且為了滿足消費者需求，出于采光需要，多數(shù)用戶更愿意盡可能地增加門窗面積，獲得寬闊視野。但隔熱、隔溫、保溫效果降低，并且在夏季各地氣溫升高，要想獲得舒適的室內(nèi)環(huán)境可能會增加空調(diào)使用時間。此時大面積的門窗必然會導(dǎo)致電力能源的浪費，隔溫隔熱性能損耗增加[3]。因此在今后工作中，應(yīng)在門窗設(shè)計和施工階段樹立節(jié)能減排思想，因地制宜綜合考慮當?shù)貧夂蛞蛩睾途用裥枨?，以此設(shè)計出節(jié)能、降耗、減排、綠色、環(huán)保的施工路徑。

5 門窗節(jié)能路徑——以太原市某建筑門窗節(jié)能設(shè)計為例

本文以太原市某建筑門窗節(jié)能設(shè)計為例，探究節(jié)能減排降耗背景下門窗節(jié)能路徑。本次施工建筑性質(zhì)為居住建筑，該地區(qū)處于我國西北內(nèi)陸，屬于暖溫帶大陸性季風氣候，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，海拔高度差異較大，年平均降水量為450mm左右，四季分明，日照充足，這一氣候特征使得用戶更加注重門窗建材保溫、抗風能力。并且在施工設(shè)計中始終遵循DBJ 04242—2012《山西省居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》，測算太陽輻射平均強度，設(shè)定氣象和室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，分析門窗傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)等，給出節(jié)能設(shè)計對建材能耗的影響，總結(jié)外窗對建筑耗能的影響規(guī)律，最終優(yōu)化門窗節(jié)能路徑，具體措施如下。

5.1 圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造

在本次建筑施工中，圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造主要由以下幾個方面組成，具體見表1。

表1 圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造

在選窗應(yīng)用中，太原地區(qū)住宅建筑可選擇范圍較廣，門窗品類較多，多數(shù)以鋁合金型材和塑鋼材料為主，綜合考慮窗戶性能，在建筑設(shè)計和施工中考慮工程成本、節(jié)能率、用戶經(jīng)濟承受能力等多種要素。一般來說，節(jié)能型窗戶不一定是最經(jīng)濟的，客戶可以根據(jù)多種產(chǎn)品性能對比，選擇合適材料，應(yīng)更加注重門窗耐久性、裝飾性、隔聲性、采光性、氣密性、抗風壓強度、隔熱性、防火性能等。

5.2 施工內(nèi)容和質(zhì)量要求

在本次施工項目中，確保工程質(zhì)量達到一次性驗收合格標準，遵守《消費者權(quán)益保護法》，保證向業(yè)主提供合格的門窗產(chǎn)品，并且鋁合金門窗產(chǎn)品符合國家和行業(yè)標準要求，門窗玻璃品種、等級、規(guī)格和性能應(yīng)該符合設(shè)定要求，加大對門窗安裝工程質(zhì)量管控力度，提高鋁合金門窗氣密性，根據(jù)當?shù)貙嶋H情況選用LD60系列YKK隔熱鋁合金門窗和LD60系列YKK隔熱鋁合金推拉門，所有鋁合金門窗全部用密封膠嵌縫，保證外門窗抗風壓性能、保溫性能滿足要求，杜絕冷空氣自由出入。同時現(xiàn)場要配件齊全，中空玻璃密封膠雙層寬度為6mm~7mm，單層寬度為10mm~12mm，門窗框安排完畢之后，采用6mmLow?E+12A+6mm中空層充氬氣，清理縫隙內(nèi)的雜物，確保玻璃保溫節(jié)能，按照總進度計劃，安排施工環(huán)節(jié)，保證工期如約交付。

5.3 具體施工方案

5.3.1 安裝要點

對于外門窗應(yīng)該使用鋼副框安裝方法，對鋁門窗框間隙進行填實，填實材料為發(fā)泡聚氨酯，靠墻體部位利用防水砂漿填實，外側(cè)使用密封膠封閉，在門口安裝固定之后，調(diào)整好框與扇的間縫，玻璃門窗安入框滑道，最后鑲嵌密封條，主框與鋼副框連接必須結(jié)實，外表干凈，沒有劃痕、污染、凹陷，骨架色澤一致，橫平豎直，主框安裝要上下通線，拼接縫緊密，保障門窗安裝開啟靈活，玻璃安裝朝向正確，磨面層完好，密封條安裝堅實，嚴密壓條，扣板平直無錯臺錯位。斷橋鋁門窗應(yīng)該嚴格按照節(jié)能要求進料，在施工之前驗收產(chǎn)品合格證，確保中空玻璃主框材質(zhì)過關(guān)，從而提升加工設(shè)計質(zhì)量，確保窗體與結(jié)構(gòu)間的保溫效果。

5.3.2 鋼副框施工方案

在鋼副框施工安裝之前，應(yīng)該遵照安裝設(shè)計圖紙，符合安裝要求，熟悉掌握鋁合金門窗安裝要點，檢查鋼副框規(guī)格是否符合要求，尤其是窗號和尺寸，同時應(yīng)該判斷漲管安裝孔和鋼副框焊接點、安裝鐵件是否滿足要求，利用卷尺等測量工具，判斷鋼副框畫水平線、進出位線、窗中線是否滿足安裝需要，調(diào)整好鋼副框水平度，用木楔定位塞緊，調(diào)整垂直度。安裝過程中注意鋼副框的橫平豎直，做好固定工作，在漲管安裝中必須做好防水處理工作，確保副框面不會出現(xiàn)凹陷問題，鋼副框安裝無誤之后，用防水砂漿做填縫處理，確保墻體和副框之間填充緊實，保證發(fā)泡劑粘連，墻周圍無泄漏，在填充之前清理塵土，使得發(fā)泡劑更加緊密，填縫完畢后用防水涂料涂刷，等到防水砂漿完全干透之后，對副框外利用防水涂料涂抹，涂抹范圍在150mm左右。

5.3.3 鋁合金隔熱斷橋門窗施工

在安裝窗框之前，對現(xiàn)場洞口進行清潔，清掃鋼副框外框垃圾、砂漿和部分混凝土等[4]。之后對施工現(xiàn)場鋼副框進行檢查和確認，做好測量放線，根據(jù)總包商提供的設(shè)計圖和基準線，確認門窗水平、進出和左右的墨線，并且記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)安裝指令把安裝物件運輸?shù)矫總€樓層，門窗底部和靠墻位置均用木條墊實，保證運輸過程中不會出現(xiàn)損壞問題。使用隔熱PVC墊片在鋼副框和門窗外框接觸的部位，將鋼鋁材料分開，調(diào)整四周間隙度，緊固件間距不大于500mm，按照相應(yīng)技術(shù)要求，門窗外框和副框左右間隙為4mm~6mm，上下間隙為4mm~5mm，將外墻粉刷完畢之后，在窗框預(yù)留槽中打上密封膠，將窗框槽中的砂漿清理干凈，不能有氣泡和遺漏，外表要光滑圓潤。并且對隱蔽部位進行二次補膠和密封檢查，門窗上各項配件齊全，對照設(shè)計圖紙對本次門窗安裝設(shè)計進行檢查，由專業(yè)質(zhì)檢人員做好記錄，確保門窗外表干凈整潔，五金件型號、規(guī)格和數(shù)量與前期設(shè)計保持一致，密封膠和玻璃槽口不能出現(xiàn)褶皺，門窗固定片安裝位置正確，外表用密封膠密封好。

5.4 節(jié)能效果對比

利用以上設(shè)計方案和施工技術(shù)，將LD60系列YKK隔熱鋁合金門窗和LD60系列YKK隔熱鋁合金推拉門與其他門窗產(chǎn)品節(jié)能效果進行對比，對比數(shù)據(jù)見表2。

從表2中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，LD60系列門窗無論在傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)、全年耗能還是年能耗節(jié)約率方面，遠遠優(yōu)于普通型門窗和中空玻璃窗，節(jié)能效果良好，這是因為在施工建設(shè)中，設(shè)計者根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，遵循用戶對室內(nèi)設(shè)計保溫需求，引進綠色節(jié)能技術(shù)，選擇節(jié)能性能良好的玻璃建材，減少資源浪費。同時利用密封處理技術(shù)提高門窗熱工性能，在中空玻璃中加入惰性氣體，使得玻璃可以充分發(fā)揮保溫和隔熱作用[5]。因此該種技術(shù)措施下的節(jié)能玻璃傳熱系數(shù)變化幅度較小。所以在今后施工建筑中應(yīng)該多利用該種節(jié)能型材料，降低能源損耗，最終實現(xiàn)建筑行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。

表2 門窗產(chǎn)品節(jié)能效果對比

6 結(jié)束語

當前部分消費者和設(shè)計者對門窗節(jié)能這一項目的關(guān)注度較低，不合理的建材選型和利用可能會導(dǎo)致電力能源的浪費，保溫隔熱性能不佳，能源損耗增加。因此在今后工作中，應(yīng)該嚴格按照節(jié)能要求進行進料，在施工之前驗收產(chǎn)品合格證，根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，保證外門窗抗風壓性能、保溫性能滿足要求，確保窗體與結(jié)構(gòu)間的保溫效果，提升門窗耐久性、裝飾性、隔聲性、采光性、氣密性、抗風壓強度、隔熱性、防火性能等。