茜彦辉 姚远 杨顺利 杨杏弟 李尧

【摘要】系统门窗运用系统思维，因地制宜地研发设计而成，具备高可靠性和高性价比两大特质，已成为当今门窗行业的“关键词”。设计制作系统门窗，门窗系统研发是关键，而门窗系统研发的首要任务是确定建筑物所处地区和建筑物类型。建筑物所处地区和建筑物类型不同，则门窗热工性能要求有所差别，尤其在跨越气候区时，表现最为明显。为此，本文从5大气候区代表省市的最新居住建筑节能标准出发，将不同地区标准的门窗热工性能指标进行提炼，旨在为门窗系统研发从业者提供参考。

【关键词】门窗系统;系统门窗;居住建筑;热工性能;门窗全生命周期

近些年来，随着旭格、海德鲁、阿鲁克、霍柯等系统门窗的引入，“系统门窗”这个词开始引发从业人员的关注和思考，该词也一度成为高品质、高性能的代名词。系统门窗也以其责任主体明确、高性价比、技术体系完善、品牌化等优点[1]，深受开发商和终端消费者的青睐。

2000年初由于受我国经济基础、技术等因素的制约，系统门窗早期发展较缓慢。2005年以来，随着国内门窗标准体系、加工制作工艺体系、施工验收标准体系等技术体系的建立和完善，门窗产品逐步向标准化、系列化和系统化发展。2012年以来，国民经济得到高速发展，居民收入水平也在不断提升，人们更加注重对居住环境舒适度的要求，市场对高可靠性、高性价比的门窗需求也随之增加，旧房改造换窗、毛坯房装修换窗等现象已司空见惯。2015年以来，伴随着我国新旧动能的转换，建筑门窗市场逐渐由新建建筑工程向既有建筑改造转换，这意味着新建工程门窗市场的主体地位将逐渐被家装市场所替代，家装市场的崛起必定会带来门窗产品服务体系的建立和完善。

技术、经济、市场、服务等各环境条件的完善为系统门窗的爆发奠定了基础。现今系统门窗在国内发展之势已如火如荼，涌现出一大批门窗系统品牌，如贝克洛、E格、伟业等。同时，国内不少著名且有追求的房地产商为提升自身产品竞争力，不断寻求与门窗系统供应商展开合作，如恒大、龙湖、绿地、新浪地产等。

门窗系统研发作为系统门窗设计的关键环节之一，其首要任务是根据建筑所处地区、建筑物类型和门窗形式等因素设定研发目标，其中建筑所处地区主要是考虑不同气候区对门窗性能的要求。针对门窗热工性能，由于我国地缘辽阔，横跨严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区5大气候区，故要求差别较大，而且目前没有完整的、符合现行国家建筑节能要求的统一标准，为我国门窗系统研发的从业者带来了极大的不便。再加上我国门窗系统研发从业人员的素质水平普遍偏低，阻碍了系统门窗在我国的发展。

基于以上，笔者收集了5大气候区代表省市最新的现行居住建筑地方标准，并将热工性能指标进行提炼和统计，为从事门窗系统研发的工作者提供参考和指导。由于业内不少人将门窗系统和系统门窗概念混淆，故有必要先介绍下二者概念和区别。

1.门窗系统与系统门窗

2016年5月，住房和城乡建设部标准定额研究所组织国内外门窗领域的权威机构和人员，并由中国建筑金属结构协会牵头编制了《建筑系统门窗技术导则》RISN-TG 026-2016 [2]，导则对门窗系统和系统门窗的定义进行了权威定义，本文从定义出发，紧扣关键词，对二者的区别进行了详细分析。

1.1 门窗系统

门窗系统是指为了工程设计、制造、安装达到设定性能和质量要求的建筑门窗，经系统研发而成的，由材料、构造、门窗形式、技术、性能这一组要素构成的一个整体。由定义可知，门窗系统的研发对象是由一个或数个经系统研发并由一组要素构成的一个产品族，而并非单个的、标准尺寸的门窗产品。事实上，门窗系统是由门窗系统供应商采用设计、计算、试制、测试等研发手段，针对不同地域气候环境和用户要求预先研发出的一整套系统，其输出结果为完整的门窗系统描述，包含构成门窗系统的材料、构造、门窗形式、技术描述以及设定性能指标下不同门窗产品族的极限尺寸等内容。

1.2 系统门窗

系统门窗是指运用系统集成的思维方式，基于针对不同地域气候环境和使用功能要求所研发的门窗系统，按照严格的程序进行设计、制造和安装，具备高可靠性、高性价比的建筑门窗。由定义可知，系统门窗是基于所研发的门窗系统，按照严格程序设计、制造和安装的建筑门窗，即先有门窗系统，再有系统门窗。实际上，系统门窗的设计研发分为两个阶段：第一阶段，门窗系统研发;第二阶段，系统门窗工程设计，也就是说门窗系统仅仅是系统门窗形成的一个不可或缺的环节。

1.3门窗系统与系统门窗区别

门窗系统是系统门窗在开发设计阶段的一套完整的技术体系或叫一个设计，而系统门窗则是基于已开发的技术体系所设计制作的最终产品。系统门窗不仅考虑了门窗研发设计、生产制作、安装使用环节，也考虑了市场营销、售后服务、维护保养及报废处理等环节，即系统门窗是考虑了门窗全生命周期而进行的系统化设计和制造的产品。为便于读者理解，笔者综合行业专家经验，绘制了门窗全生命周期流程图，详见图1。

2.门窗热工性能指标

门窗热工性能指标主要有3个：传热系数K、太阳得热系数SHGC、可见光透射比。笔者结合相关标准或规范定义对以上3个参数进行阐述说明，具体如下。

2.1 传热系数K

依据《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T 8484-2008 [3]规定：门窗传热系数K是表征门窗保温性能的指标，表示在稳定传热条件下，外门窗兩侧空气温差为1K，单位时间内，通过单位面积的传热量。一般情况下，K值越小则保温性能越好。实际上，门窗传热系数K主要针对在冬季且室内有采暖措施的环境条件下，门窗阻止热量从室内高温侧向室外低温侧传递的能力，也就是说阻抗室内热量损失的能力。

事实上，在现有标准体系下，门窗保温性能由传热系数K和抗结露因子CRF（指一定温湿度条件下，门窗阻抗内表面结露的能力）共同来表征，传热系数K仅为门窗保温性能关键参数之一。由于门窗抗结露因子CRF和本文论题不相关，在此不再赘述。

2.2 太阳得热系数SHGC

依据《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T 151-2008 [4]规定：太阳得热系数SHGC通过玻璃、门窗或玻璃幕墙成为室内得热量的太阳辐射部分与投射到玻璃、门窗或玻璃幕墙构件上的太阳辐射照度的比值。成为室内得热量的太阳辐射部分包括太阳辐射通过玻璃区域或其他镶嵌面板区域透射的得热量和太阳辐射被型材或其他附属构件吸收再传入室内的得热量两部分。通常，SHGC值越小表示门窗隔热性能越好，或者说保冷能力越好。

夏季，通常为保持室内凉爽舒适的环境条件，需要减少外界热量的传入。自然条件下，夏季室内通过门窗获取的热量主要有两部分：① 由门窗室外侧高温引起的温差得热部分;② 由太阳辐射得热部分，其中前者占比远小于后者，故夏季阻隔外界热量传入室内的能力主要以太阳得热系数SHGC来表征，也就是说SHGC是考核门窗夏季阻隔太阳辐射得热能力的一个重要参数。

此外，不少国内标准规范和地区用遮阳系数SC来表征门窗隔热性能，与SHGC同样，其数值越小表示门窗隔热性能越好。但国际上习惯用太阳得热系数SHGC表示门窗隔热性能，国内不少标准也在转变使用太阳得热系数SHGC，为与国际标准对接，故本文采用太阳得热系数SHGC。遮阳系数SC与太阳得热系数SHGC关系如式（1）所示：

（1）

其中，0.87为3mm厚的普通透明平板玻璃的太阳得热系数。

2.3可见光透射比

采用人眼视见函数进行加权，标准光源透过玻璃、门窗或玻璃幕墙成为室内的可见光通量与投射到玻璃、门窗或玻璃幕墙上的可见光通量的比值。可见光透射比表征整窗的可见光通过率，数值越大表示通过整窗的可见光量越大，室内越明亮。整樘窗的可见光透射比可按式（2）计算：

（2）

式中

——整窗的可见光透射比;

——窗玻璃（或其他镶嵌版）的可将光透射比;

Ag——窗玻璃（或其他镶嵌板）面积，m2;

A——整窗面积，m2。

由定义及公式可以看出，整窗的可见光透射比采用面积加权平均的方法进行计算。因窗框部分透光率为0，故进行面积加权平均时，只考虑玻璃部分。

3.各气候区典型省市门窗热工性能要求

3.1严寒地区

黑龙江省作为严寒地区的代表省份，采暖季高达153天之久，全省冬季采暖燃煤量居高不下，一直是全国建筑节能政策落实的关键。2019年11月26日，黑龙江住房和城乡建设厅发布了《黑龙江省居住建筑节能设计标准》DB 23/1270-2019 [5]，规定根据窗墙比和楼层数，建筑外窗的传热系数K和太阳得热系数SHGC有所不同，详见表1。

3.2寒冷地区

北京一直是节能减排的先行者和倡导者，同时也是全国建筑节能标准的“领跑者”。2019年12月19日，北京市规划和自然资源委员会和北京市市场监督管理局联合率先发布DB 11/891-20××《居住建筑节能设计标准》（征求意见稿），标准明确指出外窗、阳台门窗和屋面天窗传热系数K不应大于1.10 W/（m2·K）。随即，京津冀住房和城乡建设部门在《京津冀区域协同工程建设标准框架合作协议》下，联合启动了《京津冀区域协同工程建设标准》制定工作，至此“京津冀”建筑工程标准首次“牵手”，实现一体化发展。具体要求，详见表2。

外窗综合太阳得热系数SHGCc，按式（3）进行计算：

SHGCc=SHGC×SD                 （3）

其中SD为外遮阳装置的遮阳系数，可按现行国家标准《民用建筑热工设计规范》GB 50176的规定计算确定。

3.3夏热冬冷地区

夏热冬冷地区，由于气候的特殊性，不仅要考虑门窗冬季的保温性能，更要考虑夏季的隔热性能，因此对于传热系数K和太阳得热系数SHGC权衡和要求更为复杂。为考虑该气候区的离散型，兼顾沿海地区、华中地区及西南地区，本部分选取了引领长三角区域发展的上海、东南沿海地区的典范福建省、华中地区的湖南省及西南地区的代表四川省作为研究对象。

2015年12月30日，上海市住房和城乡建设管理委员会发布DGJ 08-205-2015《居住建筑節能设计标准》[6]，规定根据窗墙比不同，建筑外窗传热系数K不同，详见表3;根据开间窗墙比的不同，门窗综合遮阳系数SHGCc不同，详见表4。

表3中，单一立面窗墙比是指建筑某一个立面的窗户洞口面积与该立面的总面积之比。

表4中标注“※”处，表示设置外遮阳设施并使外窗综合遮阳系数满足该要求。楼梯间、外走廊的门窗可不按表4执行。

2019年2月21日，福建省住房和城乡建设厅发布《福建省居住建筑节能设计标准》DBJ 13-62-2019 [7]。依据建筑体型系数和平均窗墙比的不同，用规定加权平均传热系数和加权平均综合太阳得热系数限值的方式对建筑门窗的热工性能进行了限制，外窗加权平均传热系数K≤2.5-3.0 W/（m2·K），加权平均综合太阳得热系数≤0.3-0.8，二者计算方法及详细规定详见《福建省居住建筑节能设计标准》DBJ 13-62-2019。

对于夏热冬冷地区的华中地区，“两湖”最为典型，由于湖北省《居住建筑节能设计标准》DB 42/301-2005已废止且湖北省现执行标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 134-2010较旧，故参考由湖南省住房和城乡建设厅于2017年2月28日发布的《湖南省居住建筑节能设计标准》DBJ 43/001-2017[8]，详细规定见表5。

除表5规定外，居住空间的东、西向外窗应设置活动外遮阳装置;窗墙比≥0.45时，居住空间的外窗均应设置活动外遮阳装置。

2019年1月30日四川省住房和城乡建设厅发布了《四川省居住建筑节能设计标准》DB 51/5027-2019[9]，标准对夏热冬冷地区建筑门窗热工性能做了详细规定，详见表6。

表6仅列出了四川省夏热冬冷地区门窗热工性能要求，典型城市有成都、宜宾、南充等，其余四川省地区详见《四川省居住建筑节能设计标准》DB 51/5027-2019。

3.4夏热冬暖地区

众所周知，广东省是我国门窗最大的产区，门窗相关标准及技术的配套也比較完善。2018年1月16日，广东省住房和城乡建设厅发布《广东省居住建筑节能设计标准》DBJ/T 15-133-2018[10]，规定居住建筑外窗的平均传热系数和平均综合遮阳系数除应满足《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ 75中强制条文4.0.8条要求，还应根据外墙平均传热系数、平均热惰性及平均窗地面积比的不同符合表7要求。

此外，建筑的卧室、书房、起居室等主要房间的房间窗地面积比小于0.20时，外窗玻璃可见光透射比不应小于0.40。外窗热工性能指标的具体规定详见《广东省居住建筑节能设计标准》DBJ/T 15-133-2018。

3.5温和地区

2019年2月1日，住房和城乡建设部发布《温和地区居住建筑节能设计标准》JGJ 475-2019 [11]，依据不同窗墙比、不同朝向对外窗的热工性能指标进行了详细规定，详见表8。

此外，当外窗为凸窗时，凸窗的传热系数限值应比表8规定提高一档，楼梯间、外走廊的门窗的传热系数可不按表8执行。温和A区南向封闭阳台内侧外窗的遮阳系数不作要求，但封闭阳台透光部分的综合遮阳系数在冬季应≥0.50。

以上部分标准，未对门窗传热系数K和太阳得热系数SHGC做出直接要求，可依据式（1）、式（3）及对应标准推算出确切的门窗传热系数K和太阳得热系数SHGC指标要求。

4. 结论

对于我国而言，系统门窗的研发任重而道远。单从门窗参考标准而言，既有国家标准，也有行业标准和地方标准;既有居住建筑标准，又有公共建筑标准;既有超低能耗建筑标准，又有近零能耗建筑标准。再加上我国横跨5大气候区，统计起来十分艰难。本文就现行、最新的居住建筑标准进行研究，得出以下3个结论：

4.1 针对系统门窗与门窗系统，考虑当前多数人对二者概念混淆问题，通过紧抓关键词对二者定义做了详细分析。结合二者定义及开发过程，提出了门窗全生命周期概念，并给出了门窗全生命周期流程图。

4.2对于居住建筑，门窗系统研发确定建筑物地区是关键，门窗热工性能与地区密切相关，故对门窗热工性能指标传热系数K、太阳得热系数SHGC、可将光透射比进行了系统分析。结合相关标准规范，对门窗保温性能和隔热性能的含义及区别进行了分析说明。

4.3 基于5大气候区特征省市最新居住建筑节能设计标准，对特征省市的门窗热工性能指标进行了详细统计。为适用多地区的不同门窗系统研发提供了合理、科学的参考，同时也为实施全国战略布局的门窗系统公司提供便捷。

此外，本文也有很多有待专家和学者们继续完善和研究之处：

（1） 本文只针对适用居住建筑的门窗热工性能展开研究，对于公共建筑有待后者完善补充。

（2） 现今，国际统一使用门窗太阳得热系数SHGC，而我国除少部分标准外，仍在延用门窗遮阳系数SC，标准有待统一。

（3） 对于可见光透射比，只有少部分标准和超低能耗建筑标准对门窗限定该项指标，那么该指标在标准中的补充完善或去留有待研究。

（4） 当前，冬季门窗结露已成为消费者投诉的焦点，作为门窗保温性能表征值之一——抗结露因子CRF是衡量门窗抗结露性能的唯一指标，而相关标准对门窗结露问题的说明和该指标的限定也有待补充完善。

参考文献

[1]刘万奇. 关于系统门窗的辨析与思考[J]. 中国建筑金属结构， 2019， （3）：20-23.

[2]RISN-TG 026-2016. 《建筑系统门窗技术导则》[S].

[3] GB/T 8484-2008. 《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》[S].

[4] JGJ/T 151-2008. 《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》[S].

[5] DB 23/1270-2019. 《黑龙江省居住建筑节能设计标准》[S].

[6] DGJ 08-205-2015. 《居住建筑节能设计标准》[S].

[7] DBJ 13-62-2019. 《福建省居住建筑节能设计标准》[S].

[8] DBJ 43/001-2017. 湖南省居住建筑节能设计标准》[S].

[9] DB 51/5027-2019. 《四川省居住建筑节能设计标准》[S].

[10] DBJ/T 15-133-2018. 《广东省居住建筑节能设计标准》[S].

[11] JGJ 475-2019. 《温和地区居住建筑节能设计标准》[S].

【作者单位：中窗认证检测技术服务（北京）有限公司】

【中图分类号】TU513

【文献标识码】A

【文章编号】1671-3362（2020）06-0065-05