關中地區農村住宅外窗的節能研究

孫 賓 沈雅鈞

(浙江海洋學院船舶與建筑工程學院，浙江舟山 316000)

我國農村地域遼闊，人口眾多，住宅建筑需求量大，農村建筑節能是關系國家經濟持續發展的重要問題。但相對于城市建筑而言，農村住宅的建筑水平普遍偏低、能源消耗高。窗戶作為建筑外圍護結構的開啟部位，除采光、日照、通風等基本功能外，還承擔著保溫、隔熱、隔聲的任務。與建筑圍護結構的其他部分相比，窗戶的傳熱系數較大，是建筑節能的薄弱環節。隨著生活水平的提高，農村住宅設計漸趨多樣化、個性化，特別是考慮到采光的需要，窗墻面積比有逐步增大的趨勢，提高窗戶的隔熱保溫性能、開展窗戶節能技術的研究尤顯重要。

本文以陜西關中地區為例，對農村住宅外窗的現狀以及保溫性能進行了分析，并提出了相應的節能措施。

1 關中地區農村住宅外窗的現狀

關中位于陜西中部，屬大陸性季風氣候，冬冷夏熱、四季分明。年平均氣溫12℃ ～13．6℃，最冷月1月平均氣溫 －3℃ ～1℃，冬季極端最低氣溫可達－16．9℃ ～－20．8℃;最熱月7月平均氣溫23℃ ～27℃，夏季極端最高氣溫可達41．4℃ ～45．2℃[1］。因此，窗戶作為熱流的主要通道之一，既應滿足住宅冬季保溫要求，還應兼顧夏季換熱的需要。

1．1 現有住宅常用窗型及其性能分析

有調查資料顯示[1］，在關中經濟相對落后地區，農宅的建筑結構形式以磚木結構及磚混結構形式為主，墻體與屋頂無保溫。外窗多為木框單玻窗，并依舊保留著許多古老的格子紙窗;從所用材型上分，較常用的有木窗與鋁合金窗，較少用塑料窗，其中木窗占了較大比重。而在一些經濟相對發達地區，農宅窗戶形式已與城市類似，鋁合金窗的使用十分普遍。由于木窗耐久性能不高，加上木材資源的日趨緊張，近幾年新建的住宅已較少使用木窗。

1)格子紙窗。格子紙窗也稱欞子窗，這是比較古老的窗型，舊時農家多用此種窗。其主要特點是:外部窗架都是采用紙糊方式擋風遮陽，透光不透景是它的最大優點。窗紙具有一定的厚度與韌性，并具有一定的保溫性。因陜西氣候干燥，糊窗紙的使用壽命相對較長，至今在關中貧困偏遠地區仍保持著這種紙窗。因窗紙的厚度小、傳熱系數也較大，故其保溫性能較差，采光、日照、通風和觀賞等性能也不甚理想。

2)普通單層玻璃窗。普通單層玻璃窗結構簡單，造價低廉，目前在關中農村應用較為普遍，特別是2000年左右建造的農宅大多采用這種窗型。因采用玻璃作為窗材，采光、日照、觀賞性能遠優于紙窗。同時，雖然玻璃的導熱系數比紙大，但因其厚度比紙大得多，故單層玻璃窗的保溫性能一般也要優于紙窗。當采用木制窗框時，材質大多以松木、楊木為主，具有很好的抗壓強度和抗彎折強度，安裝后居室的保溫、隔熱、隔音等性能相對于其他材質的窗有著顯著的優勢。但總體而言，單層玻璃窗的保溫性能仍不能滿足建筑節能的要求。

3)推拉窗。目前關中農村住宅采用較多的另一種窗型為推拉窗，并常與鋼化玻璃組合使用，窗框也從木質材料改為鋁合金材料。鋼化玻璃的抗沖擊強度是普通玻璃的3倍～5倍[2］，且在受到一般破壞之后，不會形成鋒利的碎片，在安全方面有極大的優勢。加之鋁制窗框具有優良的防腐性能及良好的抗氧化性，在近幾年的新建農宅中，該種類型窗戶的使用大幅度增加，特別是在經濟較發達地區或生活水平較為富裕的中等農家。不足之處是鋁制窗框的導熱系數大，相對增加了窗框部分的熱損失，同時，寒冬季節窗框部分容易結露結霜[2］。

1．2 存在問題

縱觀關中地區農宅外窗的現狀，主要存在以下問題:

1)因經濟發展的不平衡，農宅的類型及窗戶形式的區域性差異較大，窗戶節能的實施也應因地而異。2)農戶的節能意識相對薄弱，既有建筑多數未采取任何節能措施或只采用簡單的措施，效果不佳;特別是所用窗戶多為非節能窗，其保溫隔熱性能普遍很差，能源浪費較大。3)許多農戶出于對采光、通風等因素的考慮，新建住宅窗戶面積有逐漸增大的趨勢，進一步加劇了其保溫性能的惡化，不利建筑節能的開展。

2 住宅外窗的節能措施探討

窗戶是建筑物保溫的薄弱環節，相對于關中等寒冷地區而言，其保溫性能就顯得尤其重要。建設部已出臺了一系列規范，對建筑節能提出了硬性要求，而目前陜西關中地區所普遍采用的窗型顯然不能滿足建筑節能的要求，為此提出以下改進措施。

2．1 既有住宅外窗的節能改造

關中地區既有農宅的窗戶多為非節能窗，可針對不同的窗型采取相應措施以改善建筑物窗戶的保溫性能和氣密性。2．1．1 格子紙窗

隨著城市建設的發展，古老建筑多被拆除，加上格子紙窗本身的一些不足，新建樓房不再采用格子紙窗。但窗欞文化濃縮了中國歷史文化的精華，其意義已遠遠超出了窗戶本身的功能。因此，對于關中地區部分農村既有住宅中尚存的格子紙窗，有關部門應盡全力做好保護工作，在不改變窗戶基本外形的情況下，可適當進行以下節能改造，以使其保溫性能符合或接近建筑節能的要求。1)在窗戶的開啟部位增設氣密條，以改善窗戶的氣密性，減小通過窗戶的空氣滲透熱損失。2)改變現有的室內通風換氣方式，如采用簡易節能排風扇等改善室內衛生條件，盡量減少外門和外窗的開啟次數和開啟時間。3)采用適當的遮陽措施。夏季，可采用適當的外遮陽(如在窗外安裝外遮陽卷簾、活動式遮陽傘等)把熱量擋在室外;冬季，則采用內遮陽(如可裝厚織物制作的窗簾)以阻擋室內熱量的散失。內、外遮陽合理地配合使用，可達到較好的隔熱保溫效果。

2．1．2 其他窗型

對于其他窗型，除上述措施外，還可從以下幾方面綜合考慮，進一步改善其性能。

1)在現有玻璃窗扇的內表面粘貼一層透明塑料薄膜，利用玻璃與薄膜之間形成的空氣層來提高窗戶的熱阻。有資料顯示，玻璃貼膜后，窗戶熱阻值可比貼膜前提高40倍以上，既可降低通過窗戶的傳熱耗能，還可減少窗戶結露現象[3］。2)采用附加活動保溫窗扇進行保溫。考慮到不同朝向的窗戶對日照的不同特點，活動窗扇可采用不同的保溫芯材。文獻[3］選用某單身宿舍同層中間兩南向房間附加活動保溫窗扇進行了試驗，得到了令人滿意的保溫效果。3)改普通玻璃為中空玻璃或Low-e玻璃。中空玻璃由兩片或兩片以上的玻璃使用高強度高氣密性復合粘結劑粘合制成，既具有高效的隔音隔熱功能，并可降低建筑物自重;Low-e玻璃又稱低輻射玻璃，與普通玻璃及傳統的建筑用鍍膜玻璃相比，具有優異的隔熱效果和良好的透光性。不足的是，上述兩種玻璃的價格均高于普通玻璃，在使用上受到一定的限制[4］。但對于關中等寒冷地區而言，采用中空玻璃或Low-e玻璃的優勢十分顯著，在我國的城市新型建筑中已被普遍采用。因此，經濟條件較好的農戶，可考慮用保溫效果較好的中空玻璃或Low-e玻璃替換原普通玻璃。4)將單玻璃窗改為具有空氣間層的雙層玻璃窗，熱阻顯著增大，以大大提高窗戶的隔熱性。有研究表明[2，5］:改為雙層玻璃窗后，在夏季制冷工況下通過窗戶的能耗可降低20%以上，在冬季供熱或夏季制冷與冬季供暖的綜合工況下，節能降耗效果更加顯著;且所增加的初投資的回收期遠遠小于建筑物的使用年限。另一方面，與中空玻璃和Low-e玻璃相比，雙層玻璃窗具有取材廣泛、造價低廉、施工安裝方便的特點，更容易在中小城市和農村地區推廣應用[5］。從長遠來看，這是一種比較適合于關中地區氣候特點與農村經濟發展水平的窗戶節能改造方案。

2．2 其他措施

相比于城市，農村住宅建設有其特殊性:農宅多由農戶自行建造，加之農戶對建筑節能重要性的認識不足，又缺乏必要的節能知識與技術，建筑節能標準不易執行，也不易監督。因此，在大力開展節能技術研究的同時，如何加強建筑節能標準的貫徹落實也是一個亟待解決的問題。因此，筆者建議:1)在廣大農村地區加強節能政策的宣傳、落實，動員廣大農戶積極參與、配合，以保證既有住宅節能改造及新建住宅節能設計的順利實施。2)地方政府應出臺相應的推廣、鼓勵政策，必要時也可給農戶以一定的經濟補助。3)加強技術指導，確保建筑節能措施的有效落實。

3 結語

對于關中地區農村住宅而言，窗戶作為建筑耗能的主要通道，追求的是冬季保暖而夏季隔熱功能的全面化。通過對農村既有住宅窗戶的節能改造及新建住宅窗戶的節能設計，可以大大提高農村住宅外窗的保溫、隔熱、氣密性能。與此同時，如能與其他建筑節能措施綜合運用，并充分考慮當地的經濟、氣候等條件采取合理的措施，動員廣大農戶積極參與，再加上一定的政策配合，

必能達到節約能源，促進農村經濟發展的目的。

[1] 劉 丹，楊 柳，胡冗冗，等．關中典型地區新型農宅節能設計探討[J］．建筑節能，2010，38(3):7-10．

[2] 鐘章久．淺談現代建筑窗戶的隔熱保溫方法[J］．中國新技術新產品，2008(12):110．

[3] 張獻瑞，諶續國，尹玉先，等．寒冷地區住宅窗戶的節能改造技術[J］．河南科學，2001，19(3):312-316．

[4] 羅江海，李偉華．雙層玻璃窗與中空玻璃窗節能特性的比較[J］．中國建材科技，2008(1):44-46．

[5] 沈雅鈞，楊永華，徐志斌．單、雙層玻璃窗對空調冷負荷的影響及其經濟性分析[J］．制冷空調與電力機械，2006，27(4):53-55．