夏熱冬冷地區(qū)城市高層住宅凸窗設(shè)計(jì)實(shí)踐

袁必富，周 立

(1.江蘇建科工程咨詢(xún)有限公司,江蘇 南京 210004; 2.南京工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院,江蘇 南京 211816)

0 引言

當(dāng)前城市高層住宅設(shè)計(jì)已從剛需向改善轉(zhuǎn)變,越來(lái)越注重居住品質(zhì)的提升。凸窗能夠豐富立面形式、擴(kuò)大觀(guān)景視野、美化室內(nèi)環(huán)境、增加使用功能,越來(lái)越受到住戶(hù)的青睞。但隨著社會(huì)生活水平的提高,凸窗各方面的性能已不能滿(mǎn)足住戶(hù)的使用需求,如保溫、防水、美觀(guān)等,這就需要從多方面深入挖掘仔細(xì)研究,并通過(guò)大量工程案例來(lái)解決此問(wèn)題,并在實(shí)際建設(shè)中推廣運(yùn)用。

1 立面設(shè)計(jì)

當(dāng)前城市高層住宅對(duì)預(yù)制裝配率[1]有一定的要求,一般不低于50%,這就要求立面的設(shè)計(jì)要標(biāo)準(zhǔn)化,所謂“公建化”立面。因此,要想在統(tǒng)一中求變化,標(biāo)準(zhǔn)中求創(chuàng)新,就需要對(duì)凸窗的形式、色彩,玻璃分割進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)。

1)在形式上,凸窗有矩形、弧形、梯形三種基本形式,但通過(guò)平面設(shè)計(jì),可以做成轉(zhuǎn)角凸窗,擴(kuò)大視野,增加采光;通過(guò)設(shè)置凸窗側(cè)邊擋板,做成L形飄窗,打破常規(guī)形式。此外,上下層凸窗之間有1.2 m的窗檻,可以根據(jù)立面整體的需要進(jìn)行鏤空處理,形成立面層次感,也可以砌筑墻體,形成虛實(shí)對(duì)比,這樣既滿(mǎn)足預(yù)制裝配率的要求,也不會(huì)顯得呆板單調(diào)(見(jiàn)圖1)。

2)在色彩上,為避免高層從上至下的視覺(jué)單調(diào),可以將底部、中部、頂部三部分的色彩進(jìn)行明暗區(qū)分,一般將中部凸窗窗檻顏色加深,與內(nèi)窗窗框同色,打破整個(gè)外立面的塊狀色調(diào),形成對(duì)比,強(qiáng)化視覺(jué)效果。此外,窗型材宜選擇深色調(diào)偏暖性,這樣既能描摹窗洞口的邊界,又能貼合住宅的使用特性。

3)在玻璃分割上,為整合門(mén)窗的研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、施工等環(huán)節(jié),規(guī)范門(mén)窗市場(chǎng)秩序,與裝配式住宅發(fā)展道路相接軌,當(dāng)前全國(guó)大部分省份均采用標(biāo)準(zhǔn)化門(mén)窗系統(tǒng),發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)化門(mén)窗技術(shù)規(guī)程,如江蘇省最近發(fā)布的DB 32/4418—2022居住建筑標(biāo)準(zhǔn)化外窗系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程,于2023年5月1號(hào)正式實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)化外窗對(duì)外窗洞口尺寸都有明確的要求,必須符合模數(shù)。當(dāng)前住宅的層高一般在3 m左右,梁高600 mm,凸窗臺(tái)高500 mm,扣除窗臺(tái)反坎100 mm,凸窗的高度為3 000-600-500-100=1 800 mm,寬度方向的尺寸一般為1 500 mm,1 800 mm,2 100 mm,2 400 mm,2 700 mm,以這些尺寸為基礎(chǔ),進(jìn)行窗戶(hù)玻璃的分割(見(jiàn)圖2)。需要說(shuō)明的是,高層的窗戶(hù)不得向外平開(kāi),以防止窗扇脫落傷人;其次,因凸窗臺(tái)容易攀爬,需在室內(nèi)加裝護(hù)窗欄桿,防護(hù)高度900 mm,所以窗扇一般采取內(nèi)開(kāi)式,或者內(nèi)開(kāi)內(nèi)倒式。以上因素共同決定了窗戶(hù)的分割形式。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,這樣的處理方式既能滿(mǎn)足現(xiàn)代城市視角下的審美需求,又能滿(mǎn)足高層居住用戶(hù)的使用需求。

凸窗的立面設(shè)計(jì),是每個(gè)住宅工程都值得研究推敲的地方。No.2017G16地塊——古棠悅府項(xiàng)目位于南京市六合區(qū)龍湖街道古棠大道,總建筑面積15.4萬(wàn)m2,以改善型套型為主。在進(jìn)行立面設(shè)計(jì)時(shí),多次進(jìn)行色卡比對(duì),現(xiàn)場(chǎng)打樣,上墻檢驗(yàn),最終選擇RAL 5003 Sapphire blue(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)色卡),彰顯樓盤(pán)尊貴氣質(zhì),同時(shí)主臥L形轉(zhuǎn)角大凸窗(尺寸:1 600 mm+3 300 mm),嚴(yán)格遵循模數(shù)化分割,既嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué),又美觀(guān)實(shí)用,配合極致的高層視野,在首開(kāi)銷(xiāo)售中,成為爆款亮點(diǎn)。

2 節(jié)能設(shè)計(jì)

凸窗的綠色節(jié)能主要體現(xiàn)在傳熱系數(shù)K、遮陽(yáng)系數(shù)SC、隔聲、通風(fēng)這四項(xiàng)指標(biāo)上,下面就這四項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)的選擇以及對(duì)外窗的選型進(jìn)行逐一討論。

1)傳熱系數(shù)[2]。這是衡量外窗保溫隔熱性能的關(guān)鍵性指標(biāo)之一,傳熱系數(shù)越低,保溫隔熱性能越好。以江蘇為例,高層住宅的窗墻比一般南向在0.35～0.4之間,北向在0.25～0.3之間,東西向一般不大于0.25,窗墻比決定傳熱系數(shù)的限值,一般南向?yàn)樽≌晒饷?為獲得更大的采光面,南向窗墻比會(huì)做的很大,這就要求傳熱系數(shù)值比較小,在江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 32/4066—2021居住建筑熱環(huán)境和節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,南向凸窗的傳熱系數(shù)k≤1.8 W/(m2·K),再根據(jù)DB 32/4418—2022居住建筑標(biāo)準(zhǔn)化外窗系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程附錄B,可以選用5高透Low-E+19Ar+5+9Ar+5(暖邊),70系列鋁合金平開(kāi)窗(29 mm隔熱條)。

2)遮陽(yáng)系數(shù)[3]。這是衡量窗戶(hù)遮擋日曬的能力,其值在0～1之間,系數(shù)越低,遮陽(yáng)能力越好。規(guī)范規(guī)定東、西、南向遮陽(yáng)系數(shù)不大于0.25,北向遮陽(yáng)系數(shù)不大于0.5。由于北向窗自身遮陽(yáng)系數(shù)已經(jīng)達(dá)到0.5,所以無(wú)需再增加遮陽(yáng)措施。而東西南向通常根據(jù)價(jià)格成本、使用習(xí)慣、市場(chǎng)接受度等情況,選擇內(nèi)置遮陽(yáng)百葉,嵌入到空氣層中,構(gòu)成一體化外窗(見(jiàn)圖3)。

3)隔聲。規(guī)范規(guī)定住宅外窗的空氣隔聲評(píng)價(jià)量(RW+Ctr)應(yīng)不小于25 dB,臨城市交通干線(xiàn)兩側(cè)的臥室、起居廳外窗空氣隔聲評(píng)價(jià)量不應(yīng)小于30 dB,當(dāng)前高層住宅外窗均采用中空玻璃,一般隔聲評(píng)價(jià)量可達(dá)到20 dB～30 dB,尤其當(dāng)采用三玻兩腔窗戶(hù),隔聲量可達(dá)到30 dB～36 dB,不受外部噪聲干擾,舒適度較高。

4)通風(fēng)。由上述玻璃分割的尺寸可知,單個(gè)可開(kāi)啟扇的通風(fēng)面積為0.6×1=0.6 m2,GB/T 50378—2019綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,臥室通風(fēng)開(kāi)口面積與房間地板面積的比例為8%,由此反算,此情況下,臥室最大面積可做到0.6/8%=7.5 m2,超過(guò)此面積應(yīng)增加開(kāi)啟扇面積或者數(shù)量。

實(shí)際工程中,當(dāng)飄窗與陽(yáng)臺(tái)緊貼布置時(shí),需注意保溫范圍對(duì)體形系數(shù)的影響。在No.2017G53地塊——瑜憬尚府項(xiàng)目中,按照初始想法進(jìn)行計(jì)算,高層區(qū)住宅體型系數(shù)達(dá)到0.36,超出規(guī)范限值0.35,體型系數(shù)不達(dá)標(biāo),這對(duì)建筑的采暖耗電量、空調(diào)制冷耗電量需求將增大,不節(jié)能。項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究,決定取消陽(yáng)臺(tái)外窗的百葉,將外保溫做在陽(yáng)臺(tái)內(nèi)側(cè),與飄窗保溫形成直線(xiàn),減少?gòu)澙@(見(jiàn)圖4)。首先,陽(yáng)臺(tái)出挑可以充當(dāng)固定遮陽(yáng)措施,且陽(yáng)臺(tái)外窗比陽(yáng)臺(tái)玻璃門(mén)面積大,可以減少遮陽(yáng)百葉,節(jié)約成本;其次,體型系數(shù)得到優(yōu)化,更改后變?yōu)?.35,滿(mǎn)足規(guī)范限值要求,無(wú)需過(guò)度設(shè)計(jì)(項(xiàng)目組初始階段將外保溫設(shè)置在陽(yáng)臺(tái)外側(cè),是出于增加陽(yáng)臺(tái)使用面積的考慮)。

3 構(gòu)造設(shè)計(jì)

凸窗的滲漏一直是困擾民間工程的難題,以往的解決思路偏重于后期施工的作用,例如注重窗體間隙填塞砂漿飽滿(mǎn)度,鋁窗框樘拼縫嚴(yán)密度等,這就導(dǎo)致工程受施工人員的影響較大,不可控性增強(qiáng)。下面將從設(shè)計(jì)的角度出發(fā),從源頭上杜絕滲漏的可能,為工程的品質(zhì)加上“保險(xiǎn)”。

1)采用標(biāo)準(zhǔn)化附框。以往外窗的安裝需要借助調(diào)平木塊,一旦施工人員忽略抽取木塊或木塊抽取后回填不密實(shí),極易造成霉?fàn)€滲漏。近幾年的實(shí)踐發(fā)展,大家共同摸索出一個(gè)新的解決方案,即采用標(biāo)準(zhǔn)化附框,與土建施工同步,預(yù)埋或預(yù)先安裝在門(mén)窗洞口中,用于安裝外窗的獨(dú)立構(gòu)件,其規(guī)格尺寸實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化,性能指標(biāo)等滿(mǎn)足質(zhì)量、安全、節(jié)能和使用要求,并具有建筑外窗后裝卸功能,通常采用鋼材或者鋁塑共擠,穩(wěn)定性、耐久性強(qiáng)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)有:a.附框在安裝前起到定位作用,鋁窗制作完成后,直接到現(xiàn)場(chǎng)安裝,且無(wú)需與混凝土接觸,避免長(zhǎng)時(shí)間的化學(xué)作用而發(fā)生形變;b.附框抵抗變形能力強(qiáng),減小外窗因熱脹冷縮而產(chǎn)生的形變現(xiàn)象;c.附框可以充當(dāng)鋁窗的擋水板,當(dāng)前鋁窗玻璃面積較大,但型材面較小,導(dǎo)致?lián)跛叨炔粔?通過(guò)附框可以彌補(bǔ)此缺陷。

2)采用企口設(shè)計(jì)。以往滲漏的發(fā)生,多是由于雨水進(jìn)入后,無(wú)法形成有效的坡度排出。企口的做法就是結(jié)合凸窗的上下頂板,沿凸窗一周做50×50的混凝土反坎,讓室內(nèi)外形成高差,再結(jié)合窗臺(tái)10%的排水坡度,完全可以規(guī)避滲漏的風(fēng)險(xiǎn),混凝土反坎需要與凸窗上下板一起澆筑,并用2φ10鋼筋拉結(jié),保證其抗裂耐久性。

3)采用多重防水。GB 55030—2022建筑與市政工程防火通用規(guī)范于2023年4月1日正式實(shí)施,要求砌體結(jié)構(gòu)外墻應(yīng)設(shè)置2道及以上防水層。由于凸窗與外窗防水整體設(shè)計(jì),同步施工,這就要求凸窗也必須做2道防水。通常會(huì)采用剛性與柔性相結(jié)合,比如采用10厚聚合物水泥防水砂漿+1.5厚JS-Ⅱ型防水涂料,確保防水的耐久可靠性。

諸多工程實(shí)踐表明,副框+企口+防水涂料的設(shè)計(jì)思路能有效地解決雨水滲漏問(wèn)題。南京江寧G03公租房項(xiàng)目在項(xiàng)目驗(yàn)收淋水試驗(yàn)階段,采用25 mm淋水管徑,110 kPa淋水水壓,距離窗表面0.5 m～0.7 m處,隔2層設(shè)置淋水線(xiàn),對(duì)窗扇與窗框之間的開(kāi)啟縫、門(mén)窗與門(mén)窗洞口的安裝縫等部位,持續(xù)淋水時(shí)間10 min(見(jiàn)圖5),無(wú)一漏水現(xiàn)象,順利通過(guò)驗(yàn)收;在距離交房近兩年的時(shí)間,未收到有關(guān)外窗滲水的投訴意見(jiàn)。

4 空間設(shè)計(jì)

GB/T 50353—2013建筑工程建筑面積計(jì)算規(guī)范中規(guī)定,窗臺(tái)與室內(nèi)樓梯面高差在0.45 m以上且凈高度在2.1 m以?xún)?nèi)的凸窗不計(jì)建筑面積,相應(yīng)在規(guī)劃方面也將不計(jì)入容積率。也就是說(shuō),同樣的土地出讓金,設(shè)置凸窗將獲得更多的使用空間。因此,對(duì)凸窗的空間設(shè)計(jì),值得仔細(xì)推敲。

1)作為裝飾收納空間。現(xiàn)在是全面二孩時(shí)代,家居物品較多,空間需求較大。江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 32/3920—2020住宅設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中明確提到,儲(chǔ)藏空間應(yīng)進(jìn)行集約化整體設(shè)計(jì),即充分挖掘可能性的收納空間。對(duì)于一些尺寸不大的個(gè)人擺件、書(shū)籍完全可以利用凸窗出挑尺寸進(jìn)行布置;一些花草植物愛(ài)好者也可以購(gòu)置置物架,放在凸窗上,既可以欣賞美景,也能起到裝飾空間,調(diào)節(jié)身心的作用(見(jiàn)圖6)。

2)作為休憩娛樂(lè)空間。在窗臺(tái)面鋪上軟墊,放上靠枕,擺上電腦桌,泡上一壺茶,沐浴著陽(yáng)光,享受著凸窗獨(dú)特的空間帶給人的愜意與放松;這個(gè)空間還可以用作家人、好友之間交流場(chǎng)所,一起喝茶、聊天,敞開(kāi)心扉;孩子們也可以在這個(gè)窗臺(tái)上享受與玩伴玩耍的樂(lè)趣,一起下棋、堆積木,讓凸窗空間有著百變可能。

凸窗空間是室內(nèi)房間的延伸,它是一個(gè)半私密半公共的地方,是一個(gè)過(guò)渡空間,隨使用者的喜好來(lái)定義自身屬性。在客廳里,它就是一個(gè)談笑嬉鬧的地方;在臥室里,它就是一個(gè)靜謐安靜的地方;在書(shū)房里,它就是一個(gè)閱讀放松的地方;甚至在衛(wèi)生間里,它就變成一個(gè)很方便的助浴空間,伴隨住宅品質(zhì)提升的需求,它的功能也在不斷被拓展。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展,人們對(duì)居住品質(zhì)的要求也越來(lái)越高,什么樣的房子是“好房子”,也逐漸成為大家津津樂(lè)道的話(huà)題。新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50362—2022住宅性能評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)于2023年2月1日正式實(shí)施,里面講到評(píng)價(jià)好房子的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn):適用性能、環(huán)境性能、經(jīng)濟(jì)性能、安全性能、耐久性能。凸窗作為住宅設(shè)計(jì)中的亮點(diǎn)和難點(diǎn),也必須從這5個(gè)方面進(jìn)行精細(xì)化的設(shè)計(jì)。提升居住品質(zhì),促進(jìn)城市發(fā)展,在設(shè)計(jì)的道路上仍任重道遠(yuǎn)。