金杨二街坊外窗节能改造探究

■ 赵为民 Zhao Weimin 古小英 Gu Xiaoying杨 靖 Yang Jin 张吉鑫 Zhang Jixin

0 引言

目前，上海既有建筑中单玻钢窗的面积约为2 000万m2[1]，这类窗保温和隔音效果差。在采暖或空调的条件下，冬季单玻窗所损失的热量约占供热负荷的30%～50%，夏季因太阳辐射热透过单玻窗射入室内而消耗的冷量约占空调负荷的20%～30%。单玻钢窗换成中空玻璃窗后，能有效减少用电量，是既有建筑节能改造的重点。

1 项目概况

金杨新村二街坊位于上海市浦东新区，北至张杨路，东至金口路，西至云山路，南至金杨路，包括金杨路273弄、云山路1043弄、云山路1045弄和金口路44弄，共45幢房屋。小区内房屋分为6层和7层两种类型（图1、2），总建筑面积约为10万m2。

本案始建于1995年，房屋结构为砖混结构，每层设钢筋混凝土构造柱和圈梁，楼层和屋面均为现浇钢筋混凝土梁、板结构。

(1)小区内房屋的外墙及屋面均未采用保温措施。房屋外饰面为涂料，局部为马赛克（图3）；外窗采用单层玻璃钢窗（图4）。部分房屋经业主装修，阳台被封闭，外窗采用塑钢单层玻璃窗或铝合金单层玻璃窗等（图5）。

(2)6层房屋外墙材料：一层为MU10标准粘土砖，M10水泥砂浆砌筑；二、三层为MU10多孔砖，M10混合砂浆砌筑；四、五层为MU10多孔砖，M5混合砂浆砌筑；六层为MU10多孔砖，M5混合砂浆砌筑。

(3)7层房屋外墙材料：一、二层为MU10标准粘土砖，M10水泥砂浆砌筑；三层为MU10多孔砖，M10混合砂浆砌筑；四、五、六层为MU10多孔砖，M5混合砂浆砌筑；七层为MU10多孔砖，M5混合砂浆砌筑。

图1 6层房屋

图2 7层房屋

图3 外饰面为涂料，局部为马赛克

(4)走道灯采用白炽灯，采用声控的方式进行控制（图6）。

2 节能预评估

2.1 改造前节能预评估

此次评测房屋的选取原则为：①根据不同的建筑外型与构造形式，涵盖节能效果最不利的建筑；②根据建筑布局与平面位置的不同，较为平均地选取典型建筑；③抽样率不小于20%。因此本案选择金杨新村二街坊内9幢建筑单体进行能耗模拟（以典型建筑金口路44弄16～18号为例）。

图5 部分铝合金单层玻璃窗(业主自行改装)

改造前，其建筑围护结构的构成如下：

(1)一层外墙类型为：水泥砂浆（20mm）+MU10标准粘土砖（240mm）+水泥砂浆（20mm）。

(2)二～六层外墙类型：水泥砂浆（20mm）+ MU10多孔砖（240mm）+水泥砂浆（20mm）。

（3）屋面类型：水泥砂浆（20mm）+轻集料混凝土浇捣(屋面找坡)（30mm）+钢筋混凝土（120mm）+石灰水泥砂浆（20mm）。

(4)外窗类型：普通单层玻璃钢窗(5mm单层)，传热系数6.40W/（m2·K），自身遮阳系数0.93（注：为了便于能耗模拟计算，统一设置为普通单层玻璃钢窗）。

该案例改造前围护结构热工性能参数见表1。经能耗模拟计算，全年的能耗指标如表2所示。

根据能耗模拟结果，综合节能改造后建筑达到现行节能标准的要求，节能率为30.04%。不符合现行的节能50%的要求。需要进行节能改造。

2.2 改造前的外窗分析

小区内房屋的外窗原为单层玻璃钢窗，部分外窗经业主自行改造采用塑钢单层玻璃窗或铝合金单层玻璃窗等。单层玻璃钢窗的传热系数为6.4W/（m2·K）。铝合金单层玻璃窗的传热系数为6.2 W/（m2·K）；塑钢单层玻璃窗4.7 W/（m2·K）, 均不满足《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）的要求。

住宅使用的单层玻璃钢窗由于使用年代较长，多数钢窗框已经严重锈蚀，严重影响到了住宅外立面的美观；密封性能下降，有渗漏水的情况发生；长期使用，合页锈蚀，启闭的操作性能大大下降。

3 外窗节能改造方案

图6 楼道灯

根据金杨二街坊外窗的实际情况，制定了如下围护结构的节能改造方案：

表1 改造前围护结构热工性能参数

表2 金口路44弄16～18号楼改造前全年能耗指标统计

(1)外墙节能改造方案：聚氨酯外墙外保温系统，厚度15mm。

(2)屋面节能改造方案：聚氨酯屋面保温系统，厚度20mm，屋面平改坡。

(3)外窗节能改造方案：更换窗扇，将原钢窗框包塑，原钢窗扇更换为塑钢中空玻璃窗（5＋9A＋5）。

由于本文仅对外窗的节能改造进行论述，因此不对外墙及屋面的节能改造方案进行详细的说明。

3.1 外窗节能改造的施工条件

外窗的节能改造不宜在下述情况下施工：①雨、雾、雪天气；②风力在5级及5级以上。风力大于5级以上需要施工的，必须采取遮挡措施。

3.2 施工工序

其施工工序为：现场技术勘察——数据测量定料——现场拆卸——窗框包塑——安装玻璃扇——自检——甲方验收。

3.3 施工流程

3.3.1 撤窗

(1)撤窗前仔细查看是否有玻璃松动，如果有系好安全带将之先取下来以防高空坠落伤人。

(2)用手将窗户手柄轻轻松开呈90°状打开，仔细检查每扇窗内外窗体及窗扇是否因生锈而结构脱离或松动，如果窗体已超过30%腐蚀则不能改造，仅仅是结构完好因固定件老化而产生松动，在进行加固后方可进行作业。

(3)一切正常之后，作业人员系好安全带，捆扎在牢固窗框上，用手将安全带用力猛拔以检查安全带是否完好，检查无任何安全隐患之后，两人当中其中一人在安全带保护下对窗扇进行切割，另一人在室内必须也要系好安全带拴于窗体上用手托住外面切割的窗扇，同时用一根绳子拴住窗扇，待窗扇依次撤下，整齐堆放。

3.3.2 外框处理

(1)用刨光片将窗框体凹凸处打平，确认窗框平整情况下，用防水胶将框靠墙边内外口孔洞抹平。

(2)待窗框防水胶用手轻摸表面基本不粘手状态下进行防腐处理。

(3)窗扇外框部分用带软胶条PVC-U塑料包条卡扎在框体上，固定部分用固定PVC-U 塑料包条卡扎。

(4)内H型收口条要在包扎窗框包条时同步进行，包条全部包好之后，仔细检查缝隙之间是否整齐均匀，确认完好再将外U型收口条收口，把包好框体表面清理干净，包条45°碰角处内用卫仕注角胶封口，靠墙边用L型收口装饰条，其它缝隙采用密封胶填缝，在装窗扇前将窗框外口密封胶全部填好。

3.3.3 内扇及固定玻璃安装

(1)两人相互借力将窗扇放到窗外外框台阶处，打开上下滑撑将窗扇移到合适位置，上下先用自攻自钻不锈钢螺丝各固定一颗，待位置确定后再将上下其它螺丝固定好。

(2)将固定玻璃两人配合放置固定玻璃槽口内，垫好玻璃块，待玻璃垂直放好，上下缝隙调整一致，将玻璃压条压上，再将里外交口处用密封胶封好。

(3)将执手位置根据窗扇高度定好，打好手柄螺丝孔位置，将手柄垂直水平装好，做到开启自然轻松。

3.3.4 整窗调试及保洁

将每扇窗打开，检查开启是否灵活，整体缝隙是否一致，做到反复开关自然，取干净擦布将内外框、扇及玻璃全部清理干净，然后将窗户关好待验收。

4 改造后效果分析

4.1 节能综合改造方案效果能耗计算

以典型建筑金口路44弄16～18号为例， 按上述节能综合改造方案对围护结构（包括外墙、屋面和外窗）进行节能改造后，其热工性能参数如表3所示。经能耗模拟计算，全年的能耗指标见表4。

根据能耗模拟结果，综合节能改造后建筑达到现行节能标准的要求，节能率为52.10%。

4.2 外窗节能改造方案能耗计算

针对本典型建筑，仅对外窗进行节能改造，计算其节能改造效果。将外窗改造为塑钢双层中空玻璃窗（5＋9A＋5），其传热系数为3.3 W/（m2·K），具体的建筑围护结构热工性能参数见表5。经能耗模拟计算，全年的能耗指标见表6。根据能耗模拟结果，外窗改造后建筑节能率为32.52%。

4.3 节能改造的效果分析

(1)原外窗为单层玻璃钢窗，其传热系数为为6.4W/（m2·K），不满足《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）的要求。将外窗改造为塑钢双层中空玻璃窗（5＋9A＋5），其传热系数为3.3 W/（m2·K），满足《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）的要求。

(2)经能耗模拟计算，结果汇总见表7。可知，节能综合改造后，该建筑满足国家现行的节能50%的要求；虽然该建筑单体的窗墙比较小，但其外窗节能改造对该建筑的贡献率达到了11.2%。

表3 改造后围护结构热工性能参数

表4 金口路44弄16～18号楼节能改造后全年能耗指标统计

表5 改造后（仅外窗）围护结构热工性能参数

表6 金口路44弄16～18号楼外窗改造后全年能耗指标统计

表7 金口路44弄16～18号楼全年能耗汇总表

（3）外窗节能改造后，统一了建筑外立面的外窗形式，增加了住宅整体的装饰性能。启闭的操作性能也大大提升了。

（4）外窗节能改造提高了外窗的热阻、气密性能以及防噪性能等，有助于改善室内的居住环境。 提高了外窗的热阻及气密性，最直接的感受就是室内热舒适性得到了明显的改善，即使在没有采暖空调的条件下，也有冬暖夏凉的舒适性感觉；对提升外窗防噪性能有立竿见影的效果，只要将关上已改造的外窗。窗外的噪音立即降低了许多，通常安装中空玻璃窗后，隔声量可达25dB左右。

5 既有建筑外窗改造注意事项

5.1 适用性

既有建筑外窗的节能改造首先应该注意技术适用性。改造既有建筑的过程中，一方面要保证施工质量，另一方面也要注意施工的过程中，尽可能不影响业主的正常生活。

传统的外窗节能改造方式为整窗更换，大致的施工工序为：上门量尺寸——厂家制作——运送到地——预约居民拆窗日期——拆窗（2～3h）——安装新窗（2h）——打发泡剂（1.5h）——水泥砂浆嵌缝修补（2h）——隔天安装窗扇。其特点为：①为保证水泥砂浆的强度，整窗的施工周期至少为2天；②不宜在冬季施工；③由于至少有一个夜晚，新改的窗框上是没有窗扇的，因此在施工期间，需采取一定措施保证业主的居家安全；④整窗更换下的废窗框以及废窗扇，形成大量的建筑的垃圾；⑤改窗时，需搭建脚手架；⑥改窗时可能会造成室内装饰的破坏，以及墙体的裂缝。

而本方案中的改窗方式，施工时不需要搭建脚手架、不扰民、工期短（1d之内）、不破坏室内外装修等，该种改造方式也具有良好的气密性、水密性、抗风性、保温性、隔音性等优良性能。

本案的外窗节能改造在冬季进行，且改造规模很大，因此选择改窗扇的方式更加适合。

5.2 经济性

据调查，整窗改造的价格在320元/m2左右。由于不需要拆除窗框，以及开槽等步骤，因此改窗扇的价格也更便宜，在280元/m2左右，而两种方式的节能改造效果则相差无几[2]。

整窗改造会产生大量的废钢窗和废窗框，而窗扇改造不会产生废窗框，产生的建筑垃圾明显少于整窗改造，有利于环境保护。

5.3 施工质量

既有建筑的外窗节能改造要特别注意施工质量。再好的技术没有良好的施工质量去配合，也是不会产生良好的节能效果的。外窗是外围护结构的薄弱环节，外窗和墙体的衔接处，若施工不当，容易产生渗漏、气密性差等不良情况。在注重外窗节能改造适用性和经济性的同时，也要选择具有扎实施工技术的施工企业，这样才能切切实实的取得良好的节能改造效果。

6 结语

综上所述，既有建筑的外窗的节能改造不同于新建建筑，既要保证节能改造的效果，又要考虑尽量不影响老百姓的生活，从金杨二街坊的外窗改造经验中可以看出，“钢窗框包塑，更换窗扇”的改造方式具有工期短，节能效果好等特点，是一种不错的外窗节能改造方式，值得其他既有建筑节能改造的借鉴。

[1]上海将老钢窗升级为节能窗.门窗，2008.8.

[2]倪德良.大力推进既有建筑门窗节能改造.上海节能，2008.8.