朱孜，鐘應

（貴州省建材產品質量檢驗檢測院，貴州貴陽550016）

0 引言

畢節(jié)地處內陸，屬于低緯高海拔山區(qū)。其西北是世界屋脊的青藏高原，北鄰四川盆地，西接云南，身處烏蒙山脈[1]。受西伯利亞冷空氣影響，全年溫度較低。根據(jù)《民用建筑熱工設計規(guī)范（GB 50176—2016）》劃分，畢節(jié)屬于2A寒冷地區(qū)，最冷月平均溫度是3.2℃，最熱月平均溫度是21.4℃，采暖度日數(shù)是2125℃·d，空調度日數(shù)是0℃·d。據(jù)國內外的試驗，夏季，人體感知最舒適的溫度是19~24℃，冬季是17~22℃，從數(shù)據(jù)來看，畢節(jié)的氣溫在冬季顯然過低。因此，要提升人民的幸福指數(shù)，讓人體感受到舒適，建筑的取暖保暖很關鍵。

根據(jù)住房城鄉(xiāng)建設部《關于印發(fā)建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五”規(guī)劃的通知（建科〔2017〕53號）》精神，推進建筑節(jié)能和綠色建筑發(fā)展，建設節(jié)能低碳、綠色生態(tài)、集約高效的建筑。要實現(xiàn)建筑綠色發(fā)展，就得抓住建筑節(jié)能的“牛鼻子”，突出節(jié)能效果。有報道指出，對于住宅建筑而言，門窗的面積占建筑外圍護結構面積的30%左右，但能耗最高，門窗的能耗約占建筑外圍護結構熱損失的50%[2]。目前，為了使室內具有良好的采光，新建樓宇都使用大量的門窗，如圖1所示。因此，研究開發(fā)新型節(jié)能門窗、推廣使用新型節(jié)能門窗對畢節(jié)市區(qū)建筑節(jié)能具有重要意義。

1 畢節(jié)市區(qū)建筑門窗不同階段的發(fā)展狀況

建筑門窗的發(fā)展史是經濟發(fā)展的縮影。在經濟基礎比較落后時期，建筑主要是滿足居住的基本要求，對功能性需求不高，門窗的主要功能是通風、采光，一般是以木材作為固定框+平板單層玻璃結合而成的窗戶。這種框扇剛性差、易腐爛、易變形，變形后，會造成關閉不嚴、易脫落、有安全隱患，建筑的保溫效果很差。在經濟條件改善后，建筑門窗主要是由鋁合金+鋼化單層玻璃，再配以密封條加工而成，這種門窗剛性強度得到提升，由于鋁合金型材的易加工性，可以生產推拉窗、平開窗、落地窗等，但這種窗節(jié)能效果不好；隨著經濟的發(fā)展，人們逐漸認識到建筑門窗的節(jié)能重要性，門窗的型材常用的有PVC-U、斷橋鋁合金等，玻璃由單片玻璃到中空玻璃、夾層玻璃等，中空玻璃所用玻璃有鋼化、鍍膜、貼膜等，還可以將夾層玻璃再生產為中空玻璃等。圖2為建筑用窗圖例。

圖1 建筑大面積地使用門窗

2 畢節(jié)市區(qū)建筑節(jié)能門窗的現(xiàn)狀

我國是能源消耗大國，建筑能耗占社會總能耗的1/3，門窗熱能損失占社會總能耗的1/6。因此，在畢節(jié)這樣的寒冷地區(qū)，門窗的綠色節(jié)能顯得尤為重要。

隨著城市的建設發(fā)展，新建小區(qū)和老舊小區(qū)長期并存。畢節(jié)市區(qū)的新建小區(qū)建筑，由于是近年來建設的，建筑門窗通常是由鋁合金型材或PVC-U型材和中空玻璃制造而成；老舊小區(qū)的建筑門窗大多是以鋁合金+單片玻璃制造，氣密性、水密性和抗風壓性能級別都不高，保溫性能差，節(jié)能效果不好。

國家統(tǒng)計局公布2020年全年能源消費總量49.8億t標準煤，通過計算得出，建筑門窗熱能損失約8.3億t標準煤，門窗的綠色節(jié)能對節(jié)能減排的影響較大。隨著城鎮(zhèn)化加速進程和人口向城市集聚，畢節(jié)市區(qū)建筑業(yè)正蓬勃發(fā)展。住建部辦公廳、國家發(fā)改委辦公廳、財政部辦公廳《關于做好2019年老舊小區(qū)改造工作的通知（建辦城函〔2019〕243號）》文件要求，老舊小區(qū)要進行更新改造，要滿足供熱、綠色和建筑節(jié)能等要求，有效解決的關鍵就在于建筑門窗。因此，采用綠色節(jié)能門窗，對老舊建筑門窗進行節(jié)能改造，對畢節(jié)試驗區(qū)“開發(fā)扶貧、生態(tài)建設、人口控制試驗區(qū)”中的生態(tài)建設意義重大。

圖2 建筑用窗圖例

3 建筑門窗與綠色節(jié)能設計

圍護結構最薄弱的節(jié)能保溫部位是窗戶，減小窗戶熱耗是有效控制建筑能量損耗的關鍵。

3.1 合理選擇窗框型材與玻璃類型

傳熱的方式有三種：熱傳導、熱輻射、熱對流。窗戶總熱阻小時，熱對流作用較大，要降低熱對流的影響，需要選用熱阻大或傳熱系數(shù)小的窗戶，窗框和窗玻璃材料傳熱系數(shù)越小越好；當窗的傳熱系數(shù)較大時，可以通過優(yōu)化設計減少窗在建筑中所占面積；當窗的傳熱系數(shù)較小時，可以適當增加窗的面積比，使窗的作用既能達到美觀透光好的效果，又能滿足節(jié)能的需要。

有研究表明[3]：為減小窗戶傳熱系數(shù)，PVC-U窗框是最優(yōu)選擇，其與Low-E中空玻璃結合生產的窗戶，傳熱系數(shù)可以在2.0W/（m2·K）以下；斷橋鋁合金型材結合中空玻璃也具有良好的熱阻性能，如果選用Low-E鍍膜玻璃，節(jié)能效果也是很好的。

中空玻璃的中間層為空氣時，傳熱方式主要為熱輻射，適當增加空氣層厚度可以降低傳熱系數(shù)，達到良好的保溫效果，當空氣層超過20mm時，中空玻璃的傳熱系數(shù)降低不再明顯[4]。如果將空氣換成惰性氣體或真空，因惰性氣體具有較低的導熱系數(shù)，玻璃的傳熱系數(shù)可以降低；中空玻璃抽真空后，因中間層沒有氣體流動，減少熱輻射作用，中空玻璃的傳熱系數(shù)也低，節(jié)能效果不錯。

3.2 合理設計窗戶面積

畢節(jié)市區(qū)在冬天會受到西伯利亞冷空氣影響，建筑的朝北方位冷空氣作用明顯。北向窗得熱量主要是熱輻射；東向、西向窗得熱量主要有熱傳導和熱輻射；南向窗幾乎不受冷空氣作用，窗得熱量主要是熱輻射；在相同條件下，東向窗、西向窗、南向窗得熱量大于北向窗；四個不同朝向窗墻比減少時，節(jié)能率增加的程度不同，北向效果最好，東、西向次之，南向最小。

因此，在進行窗戶設計時，窗墻比的選擇應根據(jù)不同朝向，合理設計窗戶尺寸。對于北向，窗墻比的減少有利于提高節(jié)能保溫效率。對于南向窗戶，可以在采取有效措施降低能耗的前提下，適當增加窗戶面積，充分利用太陽輻射得熱；對于其他朝向的窗戶，在滿足室內光照條件下，可適當減少窗戶占比，以此降低熱損失。

4 老舊建筑窗戶改造建議

根據(jù)畢節(jié)市區(qū)的氣候條件，可以從改造窗戶來提升老舊建筑人們居住的舒適度，提高窗戶的保溫性能和氣密性等級，使節(jié)能效率提高。老舊建筑的窗墻比不易改動，因此可以從窗戶的型材、玻璃、開啟方式等方面進行改造。首先可以選擇物美價廉的塑料型材，塑料型材具有較小的傳熱系數(shù)，可以有效降低熱傳遞損失；其次改變窗戶的開啟方式，將推拉窗更換成平開窗，減小開啟縫長，提高氣密性等級；還可以將單層玻璃更換成中空玻璃，可以有效防止結露、降低噪聲和提升保溫性能。

窗戶經過改造后，可以極大地提升房間的舒適性能，有效改善保溫性能，能夠節(jié)約能耗，減少開支，做到冬暖夏涼，四季如春。①增強了隔音性能，可以將室外60dB以上的噪聲降低到室內25dB左右，實現(xiàn)室內較安靜的效果；②有效防止結露、結霜，解決單層玻璃結露、結霜造成視線遮擋，窗框、窗簾、墻壁等水漬污染問題。

5 展望

建筑門窗在住宅中有著越來越特殊的作用，既能滿足美觀、日照、通風、采光等功能要求，還是影響建筑節(jié)能的關鍵[5]。但實際上，大多數(shù)功能實現(xiàn)了卻不能達到綠色節(jié)能性要求，所以，需要協(xié)調統(tǒng)一其使用功能與節(jié)能的有機結合，既要兼顧使用功能又要考慮節(jié)約能源。隨著經濟的不斷發(fā)展，相信影響建筑門窗綠色節(jié)能的諸多關鍵因素都會得到深入研究，建筑門窗綠色節(jié)能及優(yōu)化設計和滿足人們日益增長的對美好生活的需求相結合，將會越來越受到重視。