1. 门窗现状及发展前景
我国的建筑节能门窗经由三十多年的发展,取得令天下瞩目造诣。但我国高能耗建筑所占比例巨大,超过90%的比例,尤其值得把稳的是,大型公建项目占城镇总建筑面积小于10%,但其能耗总量(用电量不包括采暖用电为100-300千瓦时/年.㎡)单位建筑能耗比同景象条件下的发达国家赶过2-3倍。建筑外围护构造的性能也相差甚远,外墙传热系数是欧洲的3.5-4.5倍,外窗是2-3倍,屋面为3-6倍,门窗的空气渗透是3-6倍。作为建筑能耗的关键部位 -- 门窗系统的优化设计将会对建筑能耗起到至关主要的影响;而在我国,节能型门窗起步晚、发展慢、本钱高,目前节能型门窗的比例不敷1%,而在欧美等发达国家已经超过60%以上,欧洲和北美地区节能门窗的总规模早已打破2亿㎡,这也是我国建筑总能耗比较如此巨大的主要成分之一。
节能建筑近年来的快速发展,为实现我国2020节能减排计策目标供应基本保障。尤其作为节能建筑的先锋典范,超低能耗建筑的迅猛发展,将带动干系技能、工艺、材料、设计和施工等家当的迅速提升。
建筑节能还处于发展阶段,遍地所节能标准也不屈衡,以及建筑节能门窗与建筑的匹配,利用门窗的节能标准还比较低,市场上门窗产品鱼目混珠,比较混乱,市场监督不敷等情形,节能窗的传热系数还在2.0-3.0w/㎡.k旁边,寒冷地区也保持在2.0w/㎡.k旁边,任重而道远。国家政策在积极推进绿色生态建筑(词条“生态建筑”由行业大百科供应),强化并提高门窗产品的规范及标准,并与国际标准和认证进行接轨,2017年11月8日见证中国建研院与德国洛森海姆在上海的签约互助,标志我国的建筑节能体系将整体大幅提高,节能和减低能耗同时市场发展前景空间广阔,在欧美国家,节能减排方法已经取得很大程度的进展,全面降落能耗85~95%以上是发展方向。
欧洲国家窗户以内平开内下悬为主,对提高门窗各项性能有帮助,没有外开窗或推拉窗,门窗传热系数为1.0w/㎡.k旁边,乃至更低,门窗的隔热断桥宽度基本都是>40mm,并在型材腔体添补保温材料,哀求在2020年全面实现降落能耗95%以上,这就意味着门窗的传热系数要Uf≤0.8w/㎡.k,气密性能≤0.3m3/m.h,气密和保温性能是相互受影响的,气密性直接影响门窗的保温和结露(词条“结露”由行业大百科供应),因此对付门窗的构造体系和材料,包括:型材、玻璃、胶条、五金、窗台板及窗套、加工工艺、安装方法等附件都提出了更高的技能及产品性能哀求。
对付铝合金门窗(词条“铝合金门窗”由行业大百科供应)型材要达到这一哀求是有很大难度的,它的Uf值一定要
为实现绿色超低能耗建筑门窗的目标,经由多年的努力和技能研发,追求产品不断创新的理念,研发出新的专利技能产品。提高窗户的热阻值R是办理问题的方法,通过三种路子:1.降落材料的导热率;2.提高材料的厚度和宽度;3.构造设计的优化。
铝合金高效节能复合窗产品,其复合股料的型材可以实现双面型材两种颜色,其他的物理性能指标均高于同类其他产品,同时窗户型材的传热系数Uf值可以实现<1.0w/㎡.k,从根本上办理了铝门窗断桥隔热的传热系数Uw不能<0.8w/㎡.k的格局,从构造设计上实现等压、等强、等伸缩性能的完美结合。
通过构造设计采取三玻两腔或四玻三腔的玻璃可以实现超低节能门窗哀求,如果采取双片真空玻璃(词条“真空玻璃”由行业大百科供应)也能知足性能哀求,可以减轻窗户的重量,也实现超低能耗铝合金门窗节能上的技能打破,窗户的构造、型材、玻璃、五金、胶条、加工及安装方法等都提出了技能、产品性能哀求。
门窗作为建筑的外墙围护构造,须要办理采光、透风、保温、防风、隔音、防水、防撬、防火、抗老化等功能,产品是由型材、玻璃、EPDM(词条“EPDM”由行业大百科供应)胶条、五金件、窗台板及窗套等材料设计组合而成,其并不是材料的大略组合,通过构造设计以及材料的选择来实现,加工和安装工艺的细节会直接影响到窗户的各项性能指标,以及安全性、可靠性的整体构造设计,详见图1。
图1窗户要知足性能哀求
2.材料的选择运用
2.1玻璃的选用
玻璃的选用是实现节能的主要环节,所占窗的比例最大。目前欧洲市场上多以三玻两腔和四玻三腔为主,及夹胶 中空玻璃 暖边间隔条,并且双银钢化超薄玻璃,腔内气体添补,办理保温、隔音及防盗,玻璃的传热系数Ug<0.7 W/㎡.K。不提倡采取真空玻璃,建筑门窗Uw通过建筑构造系统及安装办法来办理全体洞口及墙体的传热系数和结露方案。玻璃传热系数在添补气体状态下Ug见下表1
表1三玻两腔玻璃不同中空间距的玻璃传热系数 单位W/㎡.K
Ug(W/m2.K)
10mm缝隙
12mm缝隙
14mm缝隙u
16mm缝隙
100% Air
1.1
0.9
0.8
0.8
90% Argon
0.8
0.7
0.6
0.6
90% Krypton
0.6
0.5
0.5
0.5
2.1.1玻璃新技能
海内市场玻璃的选用多采取真空玻璃 中空、三玻两腔或双片真空玻璃,其双片真空玻璃传热系数最低可达到0.19 W/㎡.K,包括玻璃暖边间隔条的设计和利用,也是技能创新和打破,对付产品的选择运用,要看建筑的设计哀求来决定。
随着创新产品、新材料的日月牙异发展,无极变色玻璃等产品的涌现,可以替代Low-E玻璃和内外遮阳的产品,实现节能智能化,从而办理玻璃的根本问题,其性能可见下表2,可以比较出与现有产品的差异。
表2无极变色玻璃光学及热学的性能
2.1.2暖边间隔条的运用
暖边间隔条技能源于欧洲,何谓“暖边间隔条”:目前在国际上公认的暖边间隔条定义是依据EN 10077标准提出的定义方法。评价间隔条保温隔热性能的利害,紧张看间隔条阻隔热量通报的能力;一样平常来说,热量通过间隔条通报到其余一侧的多少,取决于热量的通报路径及材料的导热系数;标准把通报路径的材料厚度及材料的导热系数乘积加权求和,就得到一个单位温差下通过间隔材料的传热量,我们可以称之为间隔条的导热因子,其打算公式如下公式(1),这个值不大于0.007W/K,我们就称之为暖边间隔条,反之,称之为冷边间隔条。通过定义,我们明显看出,导热因子越低的间隔条,其材料的阻隔热量通报的能力就越强,材料的保温性能就越精良。
根据这个定义,我们对铝间隔条打算其导热因子为0.112W/K,壁厚为0.35mm的普通不锈钢(词条“不锈钢”由行业大百科供应)间隔条的导热因子0.016 W/K,以是它们都是冷边间隔材料;对付范例暖边间隔材料的玻纤增强型复合间隔条,我们打算得出其导热因子为0.0006 W/K,远远低于标准上限值,以是玻纤增强性暖边间隔材料是真正的暖边间隔条,也是目前公认的隔热性能最好的暖边间隔材料。
目前海内市场常见的多种品牌暖边间隔条,其材质、工艺各不相同,所表现出的性能也是良莠不齐。表3列举了各种暖边间隔材料的导热系数。铝的导热系数为160 W/(m·k),因此作为性能最优的玻纤增强型暖边材料,其隔热性能必传统的铝管提升了1000多倍。
表3 常用中空玻璃暖边间隔条材料的导热系数λ 单位为W/(m·k)
材料
不锈钢(200/300)
聚丙烯塑料
热熔聚异丁烯胶
硅酮微孔材料
玻纤增强丙烯腈与苯乙烯聚合物
λ
15
0.19
0.20
0.17
0.14
为得到最佳的门窗保温性能,就必须确保门窗各个组成部分均具备优秀的保温特性,同时最大限度的避免局部连接位置的热桥问题;传统的中空玻璃边部采取金属间隔条因其传热系数较高,在玻璃边部形成了局部热桥效应,增大了玻璃边部的线性传热丢失。
对这个部位的节能设计因此往随意马虎被我们忽略的,但却是非常关键的节能改进路子。通过对付一定的框玻比及长宽比的玻璃窗进行热工仿照打算,我们创造热量通过玻璃边部流失落比例占整窗的流失落比例可高达20%,这对付整窗性能的影响是巨大的,因此我们须要利用暖边间隔材料更换冷边间隔材料,以实现最大限度的降落玻璃边部的线性传热丢失。如图2
图2门窗热量流失落路子示意图。
由于金属材质的冷边间隔条在玻璃嵌入框体的部位形成了热桥,我们对范例的住宅窗户室内测表面温度进行红外探测后创造,玻璃与框体交界的区域温度常日会较低,紧张是由于冷边间隔条热桥影响,一样平常影响范围在间隔框边63mm以内的区域。通过红外成像检测的热飘泊布如图3所示;通过曲线图可以看出,相同条件下,利用暖边间隔条可以有效提高室内测表面温度。因此我们有必要探究一下如何有效运用暖边间隔条改进节能门窗系统的保温性能,以及暖边间隔条在被动式建筑门窗中发挥的主要浸染。
图3窗室内侧表面热飘泊布示意图
2.2型材的选用
铝合金门窗的型材选择,紧张表示在型材的材质、隔热材料和壁厚上,目前市场发卖的型材基本上以6063-T5、壁厚为1.4-1.6mm为主,为担保型材的强度和刚度,建议选用6063-AT6材质,根据不同区域及窗户的分格,以及建筑高度打算型材的壁厚,实现产品优化,但是应≥1.8mm,办理窗框的抗冲击和防撬性能。
2.3五金、胶条、组角胶的选用
2.3.1五金件的选用
门窗五金件是直接影响门窗的各项性能关键产品,不仅仅办理开关问题,它与门窗的气密、保温、隔音等性能密切干系。建议广泛采取隐蔽式合页系统五金,蘑菇头锁点,可以充分提高窗户的承重、气密、水密、防撬、防火、抗冲击等性能,防止掉扇和脱落。
门窗五金件是门窗的“心脏”,五金件的材质和加工工艺很主要,办理窗扇与窗框锁点连接安全可靠,并有足够的承重力,防止掉扇角,目前海内市场窗五金一样平常采取都是两点或四点锁,这是不对的,很多较大尺寸的窗户应采取6-8点锁才是精确的,可整体办理气密、抗风压及防撬,海内五金企业研发的防火、防撬、抗冲击五金对提高门窗性能具有重大意义。
2.3.2门窗胶条设计
建筑门窗胶条作为紧张配套部件之一,在门窗中所占比例很小,其浸染很大,办理防水、密封、隔音、防尘、防冻、减震、保温及节能的浸染。门窗构造采取多腔及EPDM的发泡复合股料,复合胶条的物理性能要高于其他产品,对付提高门窗不同位置(框扇间、玻璃内外、中部等压、构造伸缩胶条的压缩量、回弹力哀求)的气密、水密、保温、抗紫外线、耐温、抗老化性能有很大的帮助,针对不同地区选用的材料是很必要的。
建筑密封条紧张由具有良好弹性(词条“弹性”由行业大百科供应)和抗压缩变形、耐老化、臭氧、化学浸染、较宽的利用温度范围(-40℃- 120℃)的三元乙丙橡胶(EPDM)橡胶发泡与密实复合而成,通过断面的合理设计及验证,知足坚固耐用,利于安装,提高整体性能。不同材质的胶条适用的温度范围:
PVC 材质 (-25℃-60℃)
EPDM 材质 (-60℃-150℃)
MVQ 材质 (-60℃-300℃)
TPV 材质 (-40℃-150℃)
等压胶条的设计是胶条重点,常规做法按德系哀求大同小异,基本可以知足窗的气密、水密性能哀求,但是胶条构造设计不仅仅知足这两点,等压胶条的关键点是办理气密性能、隔热保温(词条“隔热保温”由行业大百科供应)、水密和隔声等性能,等压胶条是窗框与窗扇之间的紧张载体,有承上启下的浸染,每每在门窗设计时忽略了这些,不是设计越繁芜越好,关键要做适宜知足不同区域门窗性能的产品,繁芜问题大略化,作为门窗的关键部件,其构造设计和材料选材必须要引起高度重视。
2.3.3双组份组角胶的运用
双组份组角胶的运用是很主要的,对付节能断桥窗扇角部处理,不仅仅是组角机(词条“组角机”由行业大百科供应)组好就完事了,要通过注胶孔将双组份组角胶注入角码与型材腔体结合的间隙通道处,使其与型材和角码之间充分粘接,增加角部强度的同时也起到了防水的功能,担保窗户的安全可靠性。
2.4窗台板和窗套、遮阳系列产品运用
2.4.1窗台板和窗套
窗台板是窗户室外侧的一排水板,采取铝型材或铝板制作成型,并与窗户抬高附框(词条“附框”由行业大百科供应)进行连接,或室外侧增加窗套,并在窗台上添加保温材料及膨胀棉、室内外防水布,从而达到防水、防渗漏、保温、防发霉、都雅等功能哀求,详见图4。
窗台板和窗套系列产品本身便是门窗组成的一部分,在欧洲门窗市场很早就遍及利用,并且窗户安装在室外侧,与室外墙体保温、窗台成为一体,办理建筑的整体性能,并形成标准和规范,在建筑上进行逼迫实行。而我国目前的建筑设计时,却将窗台板构造系统给忽略了,不仅仅是降落本钱的问题,并毁坏了窗户的整体性能的提高。为完善门窗性能哀求,办理居住环境舒适度,逐渐采取窗台板、窗套构造系统是一定的趋势,并形成行业规范,是整体办理门窗方案。
图4窗台板构造运用
2.3.2遮阳产品包括外置遮阳和中置遮阳,其紧张办理遮阳保温,目前外遮阳利用率并不是很高,须要广泛推广运用。
2.4为了防霉菌成长,在室内空气相对湿度人体感到舒适的范围为30%~60%之间,这样窗设计应取极限即相对温度为65%时不结露,这时露点温度为13.2℃,因此窗的表里面温度最低点位置应保持在13℃以上。
图5高性能塑窗构造
3.门窗的加工工艺、安装工艺
门窗的加工制作、现场安装工艺是门窗的很关键流程,门窗的构造设计和选材是紧张环节,加工制造及安装是关键环节,每个环节和细节都必须严格实行到位,百分百的设计与百分百的安装,实现免售后做事,达到客户的真正满意,实现产品的品质提升和品牌效应。
门窗的加工制作精度、拼装工艺和安装工艺流程的体例和落实,产品进行全面质量管理体系管理流程,每道工序都有记录检讨,担保产品的出厂为100%合格率,这些要素都会直接影响门窗产品质量、利用功能和门窗性能,尤其对抗风压、水密性、气密性、保温性、隔音能表现尤为突出,也关系到门窗安全性及可靠性,因此须要生产加工企业和施工单位加强培训,严格监督检讨,把能够发生的关系到产品质量的成分,问题办理在事前是最关键的,在批量生产前,应先制作一樘样窗,检讨窗户整体合营及质量是否有问题,确认没有问题后,再批量生产。
3.1门窗加工组装工艺哀求
门窗加工及组装工艺流程哀求是很严格的,不是说有台双头锯、组角机就可以加工门窗产品,要建立完全加工流水线,同时加工尺寸要有加工标准,包括成品半成品的保护,这一点组装后偏差就表现出来了,要形成完全的生产流水线,按加工工艺流程哀求进行加工,其哀求下面做些剖析:
3.1.1型材加工的尺寸偏差为<±0.5mm;窗框型材之间(包括中挺)为90度连接,窗扇型材为45度加工,窗框型材端面要配备专用刀具进行端铣加工,窗框及窗扇之间的连接要采取专用连接件,通过注胶导流槽注胶使角码直接与型材形成了一个整体,其门窗角部强度大幅度提高,增强防水性能和门窗角强度功能,组角注胶后水密性和门窗的整体构造性能全面提高。角码的注胶流道设计的优化,角码注胶时担保充分粘接,担保其物理性能安全可靠。
3.1.2常规角码与专用角码的不同
3.1.2.1角码加塑料导流片:紧张的问题是塑料导流片与角码和型材之间形成了隔离层,不能使角码与型材腔体形成一个整体,当有外力冲击可导致角码与型材发生位移,导致注胶胶面开裂影响防水性能和角部强度。
3.1.2.1压铸角码:紧张的问题是压铸产品性能淬硬易碎,用组角机或打销钉时随意马虎将压铸角码弄碎,从而影响门窗角部强度和防水性能。
3.1.2.3注塑角码:由于注塑角码的自身强度低,材质属于软性的,无法达到门窗所哀求的强度,其门窗角部强度性能特殊差,具有严重的安全隐患。
3.1.3窗框中挺要用中梃连接件连接,连接处利用双组份组角胶注胶,增加连接强度,拼缝通过拼缝胶或者专用的密封胶垫密封,担保连接可靠性和防水密封性能;
3.1.4谢绝利用自攻螺丝钉,所有连接必须采取机制螺丝连接,并进行涂胶处理,这种连接办法首先担保不了门窗的几何尺寸的准确性,制作工人很难节制加工尺寸的准确性,其次这种用自攻螺丝钉连接办法存在巨大的安全隐患,有些制作工人利用自攻螺丝钉时用力不当,致使螺丝钉存在半断裂状态,稍加外力就可以使个中梃组件脱落,没有安全保障性能。
3.1.5窗扇型材加工为45度切角,并加工执手连接孔等加工,通过专用注胶角码连接,并进行铆角和采取双组份组角胶在注胶孔进行注胶连接,窗扇铆角时,每个角为8个点进行铆角,配备专用刀具进行组装;
3.1.6窗框和窗扇组装完成后,其窗的对角线尺寸偏差要<±1.0mm,窗框高下连接孔为长条孔,办理窗户伸缩问题;
3.1.7安装好五金件后,安装玻璃和胶条,并进行检讨调度各处间隙是否符合哀求;
注胶角码及注胶效果详见图6。
图6角部注胶效果
3.1.8窗台板及窗套要复核洞口窗台尺寸,再进行专门定制加工与安装。
3.2门窗的安装工艺哀求
铝、塑窗上一定要安装抬高窗下口副框和窗台板、窗套,为什么要这样做?下面作详细剖析:
3.2.1窗户副框连接为干法施工,干法施工是很规矩的做法,通过副框将窗洞口尺寸担保与设计的图实符合,担保窗与副框的连接安全可靠,窗与副框之间增加保温垫,使窗户无热桥,同时采取窗台板、窗套构造,使窗户的施工形成完全部系;
3.2.2窗副框与洞口的缝隙约为20mm-30mm旁边,应采取膨胀棉进行添补,窗框下口与窗抬高副框的上口要用防雨布做好室内外的防水施工,随后安装窗框、窗扇、玻璃、保温板及室外窗台板,以及室内窗台板,这样可以提高窗户的防水、防渗漏、保温、防霉等性能,使窗成为完全部系体系;
3.2.3安装固定玻璃时,固定玻璃的安装位置要在断桥窗的断桥位置最好,垫好玻璃垫,在玻璃内四周塞好泡沫棒,然后用密封胶在玻璃与窗框间隙中添补密封,彻底办理窗户渗漏问题;
3.2.4窗扇玻璃的安装是有方法的,玻璃垫块应与合页的对角线处位置安装,将窗扇位置调度好后,用中性密封胶固定玻璃垫,防止利用过程中发生滑动,导致窗扇掉角下坠征象;
3.2.5在窗户安装在墙体外侧时,应采取铁件连接与窗框和墙体,这样防水雨布和保温垫块的利用,利用窗台板或窗套,彻底办理防水和无渗漏问题;
3.2.6窗户安装的所有机制螺钉连接须要涂满中性密封胶,或戴胶连接。
4.结语
综上所述,门窗的设计理念在最初时构造设计时要充分考虑各种不利成分导致的各种问题,并通过构造设计办理,以及要知足什么建筑的哀求,并在实际操作中进行掌握,其主要性可想而知,把问题办理在事前。
随着绿色建筑(词条“绿色建筑”由行业大百科供应)和建筑节能改造的逐渐推广与运用,建筑新产品和新技能将不断呈现,对我国的建筑业发展起到积极推动浸染。
参考文献
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