金楊二街坊外窗節能改造探究

■ 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。在采暖或空調的條件下，冬季單玻窗所損失的熱量約占供熱負荷的30%～50%，夏季因太陽輻射熱透過單玻窗射入室內而消耗的冷量約占空調負荷的20%～30%。單玻鋼窗換成中空玻璃窗后，能有效減少用電量，是既有建筑節能改造的重點。

1 項目概況

金楊新村二街坊位于上海市浦東新區，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。小區內房屋分為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，房屋結構為磚混結構，每層設鋼筋混凝土構造柱和圈梁，樓層和屋面均為現澆鋼筋混凝土梁、板結構。

(1)小區內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）。部分房屋經業主裝修，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標準粘土磚，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標準粘土磚，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，采用聲控的方式進行控制（圖6）。

2 節能預評估

2.1 改造前節能預評估

此次評測房屋的選取原則為：①根據不同的建筑外型與構造形式，涵蓋節能效果最不利的建筑；②根據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9幢建筑單體進行能耗模擬（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(業主自行改裝)

改造前，其建筑圍護結構的構成如下：

(1)一層外墻類型為：水泥砂漿（20mm）+MU10標準粘土磚（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6.40W/（m2·K），自身遮陽系數0.93（注：為了便于能耗模擬計算，統一設置為普通單層玻璃鋼窗）。

該案例改造前圍護結構熱工性能參數見表1。經能耗模擬計算，全年的能耗指標如表2所示。

根據能耗模擬結果，綜合節能改造后建筑達到現行節能標準的要求，節能率為30.04%。不符合現行的節能50%的要求。需要進行節能改造。

2.2 改造前的外窗分析

小區內房屋的外窗原為單層玻璃鋼窗，部分外窗經業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為6.4W/（m2·K）。鋁合金單層玻璃窗的傳熱系數為6.2 W/（m2·K）；塑鋼單層玻璃窗4.7 W/（m2·K）, 均不滿足《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》（JGJ134-2001）的要求。

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

3 外窗節能改造方案

圖6 樓道燈

根據金楊二街坊外窗的實際情況，制定了如下圍護結構的節能改造方案：

表1 改造前圍護結構熱工性能參數

表2 金口路44弄16～18號樓改造前全年能耗指標統計

(1)外墻節能改造方案：聚氨酯外墻外保溫系統，厚度15mm。

(2)屋面節能改造方案：聚氨酯屋面保溫系統，厚度20mm，屋面平改坡。

(3)外窗節能改造方案：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能改造進行論述，因此不對外墻及屋面的節能改造方案進行詳細的說明。

3.1 外窗節能改造的施工條件

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

3.2 施工工序

其施工工序為：現場技術勘察——數據測量定料——現場拆卸——窗框包塑——安裝玻璃扇——自檢——甲方驗收。

3.3 施工流程

3.3.1 撤窗

(1)撤窗前仔細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，仔細檢查每扇窗內外窗體及窗扇是否因生銹而結構脫離或松動，如果窗體已超過30%腐蝕則不能改造，僅僅是結構完好因固定件老化而產生松動，在進行加固后方可進行作業。

(3)一切正常之后，作業人員系好安全帶，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，兩人當中其中一人在安全帶保護下對窗扇進行切割，另一人在室內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，確認窗框平整情況下，用防水膠將框靠墻邊內外口孔洞抹平。

(2)待窗框防水膠用手輕摸表面基本不粘手狀態下進行防腐處理。

(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H型收口條要在包扎窗框包條時同步進行，包條全部包好之后，仔細檢查縫隙之間是否整齊均勻，確認完好再將外U型收口條收口，把包好框體表面清理干凈，包條45°碰角處內用衛仕注角膠封口，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，墊好玻璃塊，待玻璃垂直放好，上下縫隙調整一致，將玻璃壓條壓上，再將里外交口處用密封膠封好。

(3)將執手位置根據窗扇高度定好，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，做到反復開關自然，取干凈擦布將內外框、扇及玻璃全部清理干凈，然后將窗戶關好待驗收。

4 改造后效果分析

4.1 節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， 按上述節能綜合改造方案對圍護結構（包括外墻、屋面和外窗）進行節能改造后，其熱工性能參數如表3所示。經能耗模擬計算，全年的能耗指標見表4。

根據能耗模擬結果，綜合節能改造后建筑達到現行節能標準的要求，節能率為52.10%。

4.2 外窗節能改造方案能耗計算

針對本典型建筑，僅對外窗進行節能改造，計算其節能改造效果。將外窗改造為塑鋼雙層中空玻璃窗（5＋9A＋5），其傳熱系數為3.3 W/（m2·K），具體的建筑圍護結構熱工性能參數見表5。經能耗模擬計算，全年的能耗指標見表6。根據能耗模擬結果，外窗改造后建筑節能率為32.52%。

4.3 節能改造的效果分析

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

(2)經能耗模擬計算，結果匯總見表7。可知，節能綜合改造后，該建筑滿足國家現行的節能50%的要求；雖然該建筑單體的窗墻比較小，但其外窗節能改造對該建筑的貢獻率達到了11.2%。

表3 改造后圍護結構熱工性能參數

表4 金口路44弄16～18號樓節能改造后全年能耗指標統計

表5 改造后（僅外窗）圍護結構熱工性能參數

表6 金口路44弄16～18號樓外窗改造后全年能耗指標統計

表7 金口路44弄16～18號樓全年能耗匯總表

（3）外窗節能改造后，統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，有助于改善室內的居住環境。 提高了外窗的熱阻及氣密性，最直接的感受就是室內熱舒適性得到了明顯的改善，即使在沒有采暖空調的條件下，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25dB左右。

5 既有建筑外窗改造注意事項

5.1 適用性

既有建筑外窗的節能改造首先應該注意技術適用性。改造既有建筑的過程中，一方面要保證施工質量，另一方面也要注意施工的過程中，盡可能不影響業主的正常生活。

傳統的外窗節能改造方式為整窗更換，大致的施工工序為：上門量尺寸——廠家制作——運送到地——預約居民拆窗日期——拆窗（2～3h）——安裝新窗（2h）——打發泡劑（1.5h）——水泥砂漿嵌縫修補（2h）——隔天安裝窗扇。其特點為：①為保證水泥砂漿的強度，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）、不破壞室內外裝修等，該種改造方式也具有良好的氣密性、水密性、抗風性、保溫性、隔音性等優良性能。

本案的外窗節能改造在冬季進行，且改造規模很大，因此選擇改窗扇的方式更加適合。

5.2 經濟性

據調查，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，而兩種方式的節能改造效果則相差無幾[2]。

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

5.3 施工質量

既有建筑的外窗節能改造要特別注意施工質量。再好的技術沒有良好的施工質量去配合，也是不會產生良好的節能效果的。外窗是外圍護結構的薄弱環節，外窗和墻體的銜接處，若施工不當，容易產生滲漏、氣密性差等不良情況。在注重外窗節能改造適用性和經濟性的同時，也要選擇具有扎實施工技術的施工企業，這樣才能切切實實的取得良好的節能改造效果。

6 結語

綜上所述，既有建筑的外窗的節能改造不同于新建建筑，既要保證節能改造的效果，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驗中可以看出，“鋼窗框包塑，更換窗扇”的改造方式具有工期短，節能效果好等特點，是一種不錯的外窗節能改造方式，值得其他既有建筑節能改造的借鑒。

[1]上海將老鋼窗升級為節能窗.門窗，2008.8.

[2]倪德良.大力推進既有建筑門窗節能改造.上海節能，2008.8.