夏热冬暖地区窗户的节能改造研究

张海涛，王 坤

（四川鼎能房地产开发有限公司，四川成都 611730）

0 引言

我国的居民建筑在能源需求和供给方面并不能达到平衡。早期修建的居民建筑主要目的是为了满足住户日常生活的需求，对房屋的舒适度和节能要求并不多。从改革开放开始，大批住宅开始修建，然而由于缺乏相关节能经验，导致这批次的住宅不能满足现行节能标准的要求，尤其是门窗等构件的建筑耗能问题突出。近几年，随着国家对可持续发展战略的推进，建筑节能方面的规划有了较大的改观。但是由于经济发展的不平衡，夏热冬暖地区节能改造工作推行较困难，导致整体改造进程十分缓慢，远达不到预期目标。

在建筑节能这个体系中，围栏结构老化是导致建筑高耗能的主要因素，相比较而言，窗户的老化和性能对建筑能耗的影响占比较大。本文主要针对夏热冬暖地区，以窗的综合性能指标为准，综合技术与经济效果，以西昌地区为例，对不同时期修建的窗户进行热工缺陷检测分析，探索不同时期窗户对建筑能耗的影响。

1 夏热冬暖地区住宅窗户现状分析

依据我国国民经济规划以及建筑节能法规和政策出台的时间，将不同时期的居民建筑分为以下四类：

1.1 “七五计划”前期的住宅

早期修建的住宅由于受到社会大环境的影响，施工技术不成熟及经济发展缓慢，小区住宅修建高度一般在3～5 层左右，外墙修建的主要材质是黏土实心砖，且外墙无多余装饰。窗户也主要是木质结构框架，采用的玻璃为单层玻璃，与墙体贴合性较差。

1.2 “七五计划”后期到“十五计划”前期的住宅

随着改革开放的进行和我国建筑节能政策和法规的相继出台，建筑的施工技术得到了提升，此时修建的住宅质量较之前有明显的提高，在节能减排方面要求更加严格。此时修建的住宅大多在4～6 层，且通常在住宅底层设置商铺。建筑外墙仍然为黏土砖墙，外饰面大多贴有瓷砖，夏热冬暖地区由于气候潮湿，木窗的使用逐渐减少，取而代之的是推拉钢窗和对外单开钢窗。到了“一五计划”前期，开始盛行合金窗。

1.3 “十五计划”后期到“十三五规划”的中期的住宅

受到国内外经济的影响以及国家政策的调控，我国开始提出“商品房”的概念，商品房住宅开始根据《民用建筑节能设计标准》进行节能设计，这一阶段的住宅各项节能措施完善，大部分建筑外墙使用粉煤灰砖，窗户使用PVC 和铝合金材质，且窗户具有可减少太阳辐射的遮阳措施。

1.4 “十三五规划”后的近期住宅

在“十三五规划”后，我国加快城市化发展的进程，提出可持续发展的理念，完善建筑节能法规的修订，对于这一时期住宅房屋的修建都有严格的标准。国家对节能等法规的执行力度也相当大，多数的住宅窗户都采用了双玻璃节能窗或者断桥铝合金镀膜窗。

2 外围护结构热工检测方法

2.1 检测方法

建筑节能热工缺陷检测一般采用的检测技术为红外热像技术，它作为无损检测的一个分支，具有测温范围广、灵敏度高、形象直观的特点。

2.2 影响建筑能耗的主要参数

2.2.1 传导系数

对建筑物来说，室内外温差是导致热传导的一个主要原因。用热传递系数K（单位为W/（m2·K））来衡量窗户的隔热性能。

2.2.2 遮挡系数

遮挡系数包含两个部分：①遮阳设施的遮阳系数；②玻璃的遮挡系数。

2.2.3 窗墙面积

把窗户洞口面积比上房间立面单元面积的值定义为窗墙面积比。窗墙面积比是建筑耗能的主要影响因素。

3 夏热冬暖地区不同时期窗户热工检测结果

3.1 “七五计划”开始之前早期房屋窗户热工检测

在1985 年之前修建的早期住宅，房屋的隔热性能差。西昌地区早期住宅窗户的热工缺陷检测诊断图如图1 所示。

图1 木窗红外热像

对西昌地区14 处早期住宅窗户的热工缺陷检测结果进行综合分析，有如下发现：

总体来看，早期由于经济发展落后，建筑构件的耗能较大，窗户保温隔热性能差，且窗户与墙体的连接出现缝隙，产生严重的老化现象。就节能改造而言，虽然能采取一定措施减少早前建筑窗户的耗能，但是和其存在的生命周期相比较，投入较大而收获较少，故对此类住宅窗户而言，进行节能研究的意义并不大。

3.2 “七五计划”开始到“十五计划”开始初期房屋窗户热工检测

1986—2000 年期间，能源立法在我国尚且处于起步阶段，这一时期出台的节能政策和法规还不完善，属于建筑节能的过渡时期。在这个时间段修建的住宅，外围护结构开始添加保温隔热材料，窗户也由早期的木窗逐步过渡到塑料窗、铝合金窗和钢窗。

对西昌地区24 处初期住宅窗户热工缺陷检测结果进行综合分析，有如下发现：

初期住宅窗户的形式以钢窗和铝合金窗为主，在采样过程中对10 处居民住宅的窗户进行了节能改造。将原有5 处老化的钢窗改为塑窗，另外5 处铝合金窗，改造完成之后对这些窗户进行热工缺陷检测，分析对比之后发现塑窗的节能效果显著，铝合金窗户的节能效果较塑窗而言较弱一点。从整个建筑住宅的生命周期考虑，初期住宅窗户节能改造的潜力更大，并且有必要对其进行节能改造。

3.3 “十五计划”开始到“十三五规划”开始中期房屋窗户热工检测分析

2001—2015 年期间，随着国家出台了一系列节能政策和法规，中期住宅在窗墙比上有了很大的改善。建筑设计要求更加严格，室内采光更加充足，窗户的热工性能有了很大的提升，建筑外墙大部分都采取了保温隔热措施，并且将遮阳措施也应用到室内。

对西昌地区9 栋中期住宅窗户热工缺陷检测结果进行综合分析，有如下发现：

（1）就建筑结构而言，中期住宅房屋结构无明显缺陷，保存良好。中期住宅采用的窗户形式大部为推拉窗，热工性能较初期窗户而言有了显著的进步。

（2）中期住宅的窗户玻璃材质大多为单玻材料，对比前期住宅窗户玻璃，单玻材料的玻璃具有更好的热工性能，窗玻温度差别微小，分布均匀。

（3）由于中期住宅到目前为止，窗户的建造时间较晚，因此，就建筑物生命周期而言，对中期住宅进行窗户进行节能改造，节能收益不明显。

3.4 “十三五规划”后近期房屋窗户热工检测

从2006 年开始，面对建筑能源的巨大消耗和国际能源的短缺，我国加大了能源立法的力度和决心。随着科技的进步，施工技术也越来越先进，施工质量也有所保障，建筑节能也纳入了建筑考核范围。通过采取这一系列有效措施，提高住房建设的品质。

4 结论

结合热工缺陷检测结果进行分析，有以下结论：

（1）“七五计划”之前的早期住宅，由于修建年代久远，且修建时的要求较低，导致这类住宅的空间面积分布不合理，墙体和屋顶都未采取任何保温措施，窗户也大多为木质结构，对此时期窗户进行节能改造的潜力较低，无太大改造必要。

（2）“七五计划”开始到“十五计划”开始的初期住宅，由于经济建设加快，人们生活品质提高，对住宅建造面积和空间分布都有了较高要求，所以这一时期住宅的建造面积及空间分布都较为合理，房屋建筑朝向、窗户朝向设置、窗墙比等都有经过设计考量。对比现场实测数据，推拉塑窗进行改造后的节能收益更高，有必要对这一时期房屋窗户进行改造，以达到建筑节能要求。

（3）从“十五计划”开始，中期住宅和近期住宅受到国家节能法规和政策的调控。双玻璃工艺开始在建筑住宅窗户上使用，从一定程度上来讲，这种工艺能大大提升窗户的热工性能，是降低热辐射和热传导带来的室内能耗负担的一种有效措施。

综上所述，早期住宅由于老化原因，建筑窗户在进行改造之后，出现的热工缺陷仍然十分明显，建筑节能改造效果不好，不利于节能工作的进行。初期住宅窗户具有较大的改造潜力，节能效果明显，且在同一条件下，将初期窗户改为推拉塑窗产生的节能效果最好。对于夏热冬暖地区而言，推拉塑窗最适合窗户的节能改造。中期和近期的住宅窗户满足目前节能要求，改造潜力小，目前暂不需要进行节能改造。