既有建筑门窗节能改造效益分析
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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
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
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。
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)]
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℃。
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。
63
（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
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。
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
wk.baidu.com
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
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。
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
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）
（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 也就是说，用1m2传热系数2.0 W/(m2·K)的节能窗代替传热系数2.8 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
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：
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
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
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
墙体保温与围护结构
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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。
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。
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表2 几种节能窗传热系数K计算值[W/(m2·K)]
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℃。
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。
63
（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
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。
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
wk.baidu.com
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
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。
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
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）
（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 也就是说，用1m2传热系数2.0 W/(m2·K)的节能窗代替传热系数2.8 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
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：
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