夏热冬冷地区城市高层住宅凸窗设计实践

袁必富，周 立

(1.江苏建科工程咨询有限公司,江苏 南京 210004; 2.南京工业大学建筑学院,江苏 南京 211816)

0 引言

当前城市高层住宅设计已从刚需向改善转变,越来越注重居住品质的提升。凸窗能够丰富立面形式、扩大观景视野、美化室内环境、增加使用功能,越来越受到住户的青睐。但随着社会生活水平的提高,凸窗各方面的性能已不能满足住户的使用需求,如保温、防水、美观等,这就需要从多方面深入挖掘仔细研究,并通过大量工程案例来解决此问题,并在实际建设中推广运用。

1 立面设计

当前城市高层住宅对预制装配率[1]有一定的要求,一般不低于50%,这就要求立面的设计要标准化,所谓“公建化”立面。因此,要想在统一中求变化,标准中求创新,就需要对凸窗的形式、色彩,玻璃分割进行精细化设计。

1)在形式上,凸窗有矩形、弧形、梯形三种基本形式,但通过平面设计,可以做成转角凸窗,扩大视野,增加采光;通过设置凸窗侧边挡板,做成L形飘窗,打破常规形式。此外,上下层凸窗之间有1.2 m的窗槛,可以根据立面整体的需要进行镂空处理,形成立面层次感,也可以砌筑墙体,形成虚实对比,这样既满足预制装配率的要求,也不会显得呆板单调(见图1)。

2)在色彩上,为避免高层从上至下的视觉单调,可以将底部、中部、顶部三部分的色彩进行明暗区分,一般将中部凸窗窗槛颜色加深,与内窗窗框同色,打破整个外立面的块状色调,形成对比,强化视觉效果。此外,窗型材宜选择深色调偏暖性,这样既能描摹窗洞口的边界,又能贴合住宅的使用特性。

3)在玻璃分割上,为整合门窗的研发、生产、销售、施工等环节,规范门窗市场秩序,与装配式住宅发展道路相接轨,当前全国大部分省份均采用标准化门窗系统,发布标准化门窗技术规程,如江苏省最近发布的DB 32/4418—2022居住建筑标准化外窗系统应用技术规程,于2023年5月1号正式实施。标准化外窗对外窗洞口尺寸都有明确的要求,必须符合模数。当前住宅的层高一般在3 m左右,梁高600 mm,凸窗台高500 mm,扣除窗台反坎100 mm,凸窗的高度为3 000-600-500-100=1 800 mm,宽度方向的尺寸一般为1 500 mm,1 800 mm,2 100 mm,2 400 mm,2 700 mm,以这些尺寸为基础,进行窗户玻璃的分割(见图2)。需要说明的是,高层的窗户不得向外平开,以防止窗扇脱落伤人;其次,因凸窗台容易攀爬,需在室内加装护窗栏杆,防护高度900 mm,所以窗扇一般采取内开式,或者内开内倒式。以上因素共同决定了窗户的分割形式。实践经验表明,这样的处理方式既能满足现代城市视角下的审美需求,又能满足高层居住用户的使用需求。

凸窗的立面设计,是每个住宅工程都值得研究推敲的地方。No.2017G16地块——古棠悦府项目位于南京市六合区龙湖街道古棠大道,总建筑面积15.4万m2,以改善型套型为主。在进行立面设计时,多次进行色卡比对,现场打样,上墙检验,最终选择RAL 5003 Sapphire blue(国际标准色卡),彰显楼盘尊贵气质,同时主卧L形转角大凸窗(尺寸:1 600 mm+3 300 mm),严格遵循模数化分割,既严谨科学,又美观实用,配合极致的高层视野,在首开销售中,成为爆款亮点。

2 节能设计

凸窗的绿色节能主要体现在传热系数K、遮阳系数SC、隔声、通风这四项指标上,下面就这四项指标参数的选择以及对外窗的选型进行逐一讨论。

1)传热系数[2]。这是衡量外窗保温隔热性能的关键性指标之一,传热系数越低,保温隔热性能越好。以江苏为例,高层住宅的窗墙比一般南向在0.35～0.4之间,北向在0.25～0.3之间,东西向一般不大于0.25,窗墙比决定传热系数的限值,一般南向为住宅采光面,为获得更大的采光面,南向窗墙比会做的很大,这就要求传热系数值比较小,在江苏省地方标准DB 32/4066—2021居住建筑热环境和节能设计标准中规定,南向凸窗的传热系数k≤1.8 W/(m2·K),再根据DB 32/4418—2022居住建筑标准化外窗系统应用技术规程附录B,可以选用5高透Low-E+19Ar+5+9Ar+5(暖边),70系列铝合金平开窗(29 mm隔热条)。

2)遮阳系数[3]。这是衡量窗户遮挡日晒的能力,其值在0～1之间,系数越低,遮阳能力越好。规范规定东、西、南向遮阳系数不大于0.25,北向遮阳系数不大于0.5。由于北向窗自身遮阳系数已经达到0.5,所以无需再增加遮阳措施。而东西南向通常根据价格成本、使用习惯、市场接受度等情况,选择内置遮阳百叶,嵌入到空气层中,构成一体化外窗(见图3)。

3)隔声。规范规定住宅外窗的空气隔声评价量(RW+Ctr)应不小于25 dB,临城市交通干线两侧的卧室、起居厅外窗空气隔声评价量不应小于30 dB,当前高层住宅外窗均采用中空玻璃,一般隔声评价量可达到20 dB～30 dB,尤其当采用三玻两腔窗户,隔声量可达到30 dB～36 dB,不受外部噪声干扰,舒适度较高。

4)通风。由上述玻璃分割的尺寸可知,单个可开启扇的通风面积为0.6×1=0.6 m2,GB/T 50378—2019绿色建筑评价标准中规定,卧室通风开口面积与房间地板面积的比例为8%,由此反算,此情况下,卧室最大面积可做到0.6/8%=7.5 m2,超过此面积应增加开启扇面积或者数量。

实际工程中,当飘窗与阳台紧贴布置时,需注意保温范围对体形系数的影响。在No.2017G53地块——瑜憬尚府项目中,按照初始想法进行计算,高层区住宅体型系数达到0.36,超出规范限值0.35,体型系数不达标,这对建筑的采暖耗电量、空调制冷耗电量需求将增大,不节能。项目组经过仔细研究,决定取消阳台外窗的百叶,将外保温做在阳台内侧,与飘窗保温形成直线,减少弯绕(见图4)。首先,阳台出挑可以充当固定遮阳措施,且阳台外窗比阳台玻璃门面积大,可以减少遮阳百叶,节约成本;其次,体型系数得到优化,更改后变为0.35,满足规范限值要求,无需过度设计(项目组初始阶段将外保温设置在阳台外侧,是出于增加阳台使用面积的考虑)。

3 构造设计

凸窗的渗漏一直是困扰民间工程的难题,以往的解决思路偏重于后期施工的作用,例如注重窗体间隙填塞砂浆饱满度,铝窗框樘拼缝严密度等,这就导致工程受施工人员的影响较大,不可控性增强。下面将从设计的角度出发,从源头上杜绝渗漏的可能,为工程的品质加上“保险”。

1)采用标准化附框。以往外窗的安装需要借助调平木块,一旦施工人员忽略抽取木块或木块抽取后回填不密实,极易造成霉烂渗漏。近几年的实践发展,大家共同摸索出一个新的解决方案,即采用标准化附框,与土建施工同步,预埋或预先安装在门窗洞口中,用于安装外窗的独立构件,其规格尺寸实施标准化,性能指标等满足质量、安全、节能和使用要求,并具有建筑外窗后装卸功能,通常采用钢材或者铝塑共挤,稳定性、耐久性强。这样做的优点有:a.附框在安装前起到定位作用,铝窗制作完成后,直接到现场安装,且无需与混凝土接触,避免长时间的化学作用而发生形变;b.附框抵抗变形能力强,减小外窗因热胀冷缩而产生的形变现象;c.附框可以充当铝窗的挡水板,当前铝窗玻璃面积较大,但型材面较小,导致挡水高度不够,通过附框可以弥补此缺陷。

2)采用企口设计。以往渗漏的发生,多是由于雨水进入后,无法形成有效的坡度排出。企口的做法就是结合凸窗的上下顶板,沿凸窗一周做50×50的混凝土反坎,让室内外形成高差,再结合窗台10%的排水坡度,完全可以规避渗漏的风险,混凝土反坎需要与凸窗上下板一起浇筑,并用2φ10钢筋拉结,保证其抗裂耐久性。

3)采用多重防水。GB 55030—2022建筑与市政工程防火通用规范于2023年4月1日正式实施,要求砌体结构外墙应设置2道及以上防水层。由于凸窗与外窗防水整体设计,同步施工,这就要求凸窗也必须做2道防水。通常会采用刚性与柔性相结合,比如采用10厚聚合物水泥防水砂浆+1.5厚JS-Ⅱ型防水涂料,确保防水的耐久可靠性。

诸多工程实践表明,副框+企口+防水涂料的设计思路能有效地解决雨水渗漏问题。南京江宁G03公租房项目在项目验收淋水试验阶段,采用25 mm淋水管径,110 kPa淋水水压,距离窗表面0.5 m～0.7 m处,隔2层设置淋水线,对窗扇与窗框之间的开启缝、门窗与门窗洞口的安装缝等部位,持续淋水时间10 min(见图5),无一漏水现象,顺利通过验收;在距离交房近两年的时间,未收到有关外窗渗水的投诉意见。

4 空间设计

GB/T 50353—2013建筑工程建筑面积计算规范中规定,窗台与室内楼梯面高差在0.45 m以上且净高度在2.1 m以内的凸窗不计建筑面积,相应在规划方面也将不计入容积率。也就是说,同样的土地出让金,设置凸窗将获得更多的使用空间。因此,对凸窗的空间设计,值得仔细推敲。

1)作为装饰收纳空间。现在是全面二孩时代,家居物品较多,空间需求较大。江苏省地方标准DB 32/3920—2020住宅设计标准中明确提到,储藏空间应进行集约化整体设计,即充分挖掘可能性的收纳空间。对于一些尺寸不大的个人摆件、书籍完全可以利用凸窗出挑尺寸进行布置;一些花草植物爱好者也可以购置置物架,放在凸窗上,既可以欣赏美景,也能起到装饰空间,调节身心的作用(见图6)。

2)作为休憩娱乐空间。在窗台面铺上软垫,放上靠枕,摆上电脑桌,泡上一壶茶,沐浴着阳光,享受着凸窗独特的空间带给人的惬意与放松;这个空间还可以用作家人、好友之间交流场所,一起喝茶、聊天,敞开心扉;孩子们也可以在这个窗台上享受与玩伴玩耍的乐趣,一起下棋、堆积木,让凸窗空间有着百变可能。

凸窗空间是室内房间的延伸,它是一个半私密半公共的地方,是一个过渡空间,随使用者的喜好来定义自身属性。在客厅里,它就是一个谈笑嬉闹的地方;在卧室里,它就是一个静谧安静的地方;在书房里,它就是一个阅读放松的地方;甚至在卫生间里,它就变成一个很方便的助浴空间,伴随住宅品质提升的需求,它的功能也在不断被拓展。

5 结语

随着城市建设的快速发展,人们对居住品质的要求也越来越高,什么样的房子是“好房子”,也逐渐成为大家津津乐道的话题。新的国家标准GB/T 50362—2022住宅性能评定标准于2023年2月1日正式实施,里面讲到评价好房子的5个标准:适用性能、环境性能、经济性能、安全性能、耐久性能。凸窗作为住宅设计中的亮点和难点,也必须从这5个方面进行精细化的设计。提升居住品质,促进城市发展,在设计的道路上仍任重道远。