既有建筑门窗节能改造效益分析

2.83 2.67 2.8
2.68 2.71 2.56
三层双中空
6～8
2.4 2.89 3.04 2.41 2.34 2.38 2.32 2.29 2.2
三层双中空
8～10 2.2 2.74 2.92 2.27 2.23 2.24 2.2
2.15 2.08
三层双中空
10～16 2.1 2.66 2.86 2.2
约占全部建筑能耗的50%左右。窗户的热工性能优劣将极大地影 响到建筑的采暖和空调能耗。使用节能门窗是降低建筑能耗的重 要途径。建筑门窗造成的能耗主要是采暖地区窗的保温性能差造 成的采暖能耗、夏季因阳光得热造成空调能耗和因密封性差室内 外冷热空气交换造成的能耗。
北京市在建筑节能方面的工作一直位于国内领先水平。2004 年7月1日，在全国实施建筑节能50%的基础上北京市率先实施 《居住建筑节能设计标准》（节能65%）。该“标准”是在第二 步节能设计标准（节能50%）的基础上再节能30%，而且这部 分节能率完全由提高建筑物围护结构的热工性能来实现，而不考 虑靠采暖系统效率的提高来分担。继北京之后，天津、青岛、郑 州、开封、洛阳等许多城市陆续执行了节能65%的政策。其他地 区也陆续制定地方性的建筑节能政策逐步执行节能65%政策。
综述，北京市”十二五”期间 1800万平方米的旧窗改造中，如果用 传热系数2.0W/(m2·K)的节能窗代替 2.8W/(m2·K)的节能窗，在用电供暖的 情况下，可节约电费21.9亿元，少排 放大量的有害物，而且减少室内供暖 设备投资29.36亿元和电力增容费若干 万元。
结语
“十二五”期间是我国实现节 能减排目标的重要时期，门窗作为建 筑围护结构保温中的最薄弱环节， 解决好门窗的节能性能，将为我国 “十二五”期间的建筑节能带来巨大 效益。目前市场上各种常见的不同材 质的窗户都有其优势和不足之处，不 能片面地看待其发展走向。而且我国 地域广阔、各地生活习惯不尽相同， 对于各种节能门窗的选择和适用会有 所不同。但是从目前来看，鼓励和推 广性能价格比高的产品是非常重要， 尤其是既有建筑节能改造、保障性住 房项目以及节能门窗下乡等项目，突 出门窗节能性价比更为必要。塑料门 窗因其优异的保温性能、节能节材方 面的卓越优势，被列为节能性价比最 高的门窗产品。随着我国对建筑节能 的越加重视，我们有理由相信塑料门 窗在“十二五”乃至更长时期内将会 迎来更多的机会。C
目前，北京市建筑节能指标为65%，门窗保温性能要求低于2.8 W/(m2·K)。2011年北京 市将实施新的《居住建筑节能设计标准》，将建筑节能要求提高至75%，外门窗传热系数等 指标达到或接近世界先进水平。假定将外门窗传热系数限值定为2.0 W/(m2·K)，则北京市” 十二五”期间节能改造将产生的效益情况如下：
窗框材料
断热铝合金窗 木窗
PVC塑料窗
窗框传热系数Uf [W/(m2·K)]
3.4
1.9
1.8
1.5
窗框、窗洞面积比
玻璃类型
玻璃 间距
Ug 25
40
30
45
30
40
30
40
中空
8～10 3.2 3.49 3.52 2.97 2.78 2.94 2.8
2.85 2.68
中空
10～16 3.0 3.34 3.4
63
线传热系数ψ主要受间隔层材料传导率的影响，在没有精确计 算的情况下，可采用表1估算窗框与玻璃结合处的线传热系数ψ： 根据不同窗框、不同配置的玻璃以及实际对应的框玻结合处线传 热系数，计算出来的门窗传热系数较为准确。选取几种常用的节 能窗计算传热系数结果见表2。
wall insulatio
表2 几种节能窗传热系数K计算值[W/(m2·K)]
墙体保温与围护结构
wall insulatio
既有建筑门窗节能改造效益分析
□ 中国建筑金属结构协会塑料门窗委员会 易序彪
随着我国能源形势的日益严峻，建筑节能已成为我国建设节约省地型社会的重要手段。而在建筑围 护结构中，建筑门窗成为建筑节能的瓶颈。本文根据北京市“十二五”期间，既有建筑节能改造选用门 窗的工作，探讨门窗节能的重要性，并进行外窗节能改造应用效益分析。
表1 窗框与中空玻璃结合处的线传热系数ψ
窗框材料
木窗框和 塑料窗框 热断金属窗框
双层或者 三层未镀膜
中空玻璃 ψ(W/m•K)
0.04
0.06
双层Low-E镀膜中空玻璃 三层采用两片Low-E镀膜
中空玻璃ψ(W/m•K)
0.06
0.08
非断桥金属窗框
0
0.02
注：这些值用来计算低辐射的中空玻璃窗，对应 中部传热系数Ug≤1.8W/(m2•K)的中空玻璃
随着国家节能减排形势的需要，建筑节能指标必将进一步提 高。在2011年2月22日召开的北京市建筑节能工作大会上，北京 市政府提出将“十二五”时期的北京市建筑节能的各项指标瞄准 国际上同纬度国家的最高水平。正在修订的北京市《居住建筑节 能设计标准》将于2011年底前发布实施，该标准计划将住宅的 相关建筑节能标准提高至75%。“十二五”期间，北京市将完成 6000万平方米城镇既有建筑围护结构节能改造。
Low-E中空填充氩气 12
1.3 2.15 2.46 1.72 1.81 1.69 1.74 1.6 1.62
门窗节能经济效益分析
北京市“十二五”期间城镇既有建筑围护结构节能改造为6000万平方米，按照窗墙面积 比30%计算，将有1800万平方米的门窗需要更换。北京市计算用采暖期的天数为129天，自 11月9日到第二年3月17日；采暖期室外平均温度：1~ -1.6℃。
亿度电力以及因此而增容的设备费和 用电供暖设备费。设用电供暖设备在 整个供暖季的利用系数为0.5，也即折 合成平均每天供暖设备全负荷运行12 小时，则可计算出节省电采暖设备容 量B ：
设电供暖设备（空调机组、电暖 器、电热膜、电辐射板等）的平均价 格为500元/KW，则电供暖设备费N计 算如下：
N=5.87×106×500≈29.36（亿 元）
而在整体建筑中，通过围护结构的传热耗热量约为72%，通 过门窗缝隙的空气渗透耗热量约占28%。窗户的传热量占22%， 略低于外墙，但把通过窗户的传热量与空气渗透耗热量相加，即
62
门窗的保温性能
外窗保温性能用外窗的传热系数K[（W/（m2·K）]来表示。 门窗的保温性能主要受窗框扇的保温性能和玻璃的保温性能 的综合影响。 窗框的传热系数主要受不同的窗框型材材质、型材结构的 影响。一般情况下，目前节能型材常用的有塑料型材、断热铝型 材、木型材等。塑料型材一般为空腔结构，型材的腔室层数影响 其传热系数。而隔热铝合金型材一般用塑料隔热层和铝型材复合 而成，隔热层的宽度影响其传热系数。
（二）用电供暖时的经济效益和环境效益 如果用空调、电取暖器等供暖，以补偿这部分能量损失，北京市居民用电按平均电价 0.5 KWh计算，则可节约电费： M=4.369×109×0.5=2.1845×109元 也就是.8 W/(m2·K) 的节能 窗，“十二五”期间可节约电费121.36元。 煤是世界上储量最为丰富的化石燃料，我国煤在能源结构中约占一次能源的 76%，目前 电力生产以燃煤火力发电为主。但煤炭利用中最突出的问题是对环境造成的污染。煤是复杂 的大分子有机矿物质 ,其中含碳为 50%~90% ，氢为 1%~5% ，此外，还含有硫、氮、氧等 杂原子。煤在燃烧过程中要产生大量对环境严重污染的有害物。生产1KWh的电需燃煤平均 0.35Kg，则上述的电能需燃煤152.9万吨。根据发电厂的有关资料可计算出，这些煤的燃烧 后的排放物为CO2约214.1万吨、CO约3.36万吨、SO2约2.6万吨、NO2约1.4万吨、悬浮物约 2415吨、灰渣约26.7万吨。 用电供暖除可节约上述电费21.845亿元，少排放上述有害物外，还节约了电力近43.69
2.17 2.17 2.14 2.08 2.02
Low-E中空
8～10 2.0 2.67 2.88 2.21 2.20 2.18 2.16 2.09 2.04
Low-E中空
12～16 1.8 2.52 2.76 2.07 2.09 2.04 2.04 1.95 1.92
标准真空
0.2
1.4 2.14 2.44 1.71 1.79 1.68 1.72 1.59 1.6
（一）采暖期围护结构耗热量 （1）
式中：AW —为门窗的总面积，取1800万平方米，即1.8×107m2； KP,KS—分别为节能窗的新、旧传热系数指标，W/(m2·K)，KP取2.8，KS取2.0； tn—采暖期室内温度，取18～20℃，取值18； tp—采暖期室外平均温度，-1.6℃； n1—采暖天数，129天/年,“ 十二五”期间5年共计 645天； 代入公式（1），得