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一、 前言
我國的建筑節(jié)能門窗經(jīng)過近四十年的發(fā)展，取得令世界矚目成就。但我國高能耗建筑所占比例巨大，超過90%的比例，尤其值得注意的是，大型公建項(xiàng)目占城鎮(zhèn)總建筑面積小于10%，但其能耗總量(用電量不包括采暖用電為100-300千瓦時/年.m2)單位建筑能耗比同氣候條件下的發(fā)達(dá)國家高出2-3倍。建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能也相差甚遠(yuǎn)，外墻傳熱系數(shù)是歐洲的3.5-4.5倍，外窗是2-3倍，屋面為3-6倍，門窗的空氣滲透是3-6倍。作為建筑能耗的關(guān)鍵部位門窗，門窗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計將會對建筑能耗起到至關(guān)重要的影響;而在我國節(jié)能型門窗起步晚、發(fā)展慢、成本高，目前節(jié)能型門窗的比例不足1%，而在歐美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)超過60%以上，歐洲和北美地區(qū)節(jié)能門窗的總規(guī)模早已突破2億m2，這也是我國建筑總能耗相比如此巨大的重要因素之一。
節(jié)能建筑近年來的快速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)我國2020節(jié)能減排戰(zhàn)略目標(biāo)提供基本保障。尤其作為節(jié)能建筑的先鋒典范，超低能耗建筑的迅猛發(fā)展，將帶動相關(guān)技術(shù)、工藝、材料、設(shè)計和施工等產(chǎn)業(yè)的迅速提升。
建筑節(jié)能還處于發(fā)展階段，各地方節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)也不均衡，以及建筑節(jié)能門窗與建筑的匹配，使用門窗的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)還比較低，市場上門窗產(chǎn)品魚目混珠，市場監(jiān)督不足等情況，節(jié)能窗的傳熱系數(shù)還在2.0-3.8w/m2.k左右，嚴(yán)寒地區(qū)也保持在Uw2.0w/m2.k左右，節(jié)能工作任重而道遠(yuǎn)。
國家政策在積極推進(jìn)綠色生態(tài)建筑，強(qiáng)化并提高門窗產(chǎn)品的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，并與國際標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證進(jìn)行接軌，標(biāo)志我國的建筑節(jié)能體系將整體大幅提高，因此建筑節(jié)能和降低能耗的市場發(fā)展前景空間廣闊，在歐美國家，節(jié)能減排措施已經(jīng)取得很大程度的進(jìn)展，降低能耗85~95%以上是發(fā)展方向，任重道遠(yuǎn)。
歐洲國家窗戶以內(nèi)平開內(nèi)下懸為主，德國為寒冷地區(qū)，與東北氣候差不多，主要對提高門窗各項(xiàng)性能有幫助，沒有外開窗或推拉窗，門窗傳熱系數(shù)Uw為1.0w/m2.k左右，甚至更低，門窗的隔熱斷橋?qū)挾然径际?gt;40mm，并在型材腔體填充保溫材料，解決保溫和隔音等功能，所以解決鋁型材的Uf值特別關(guān)鍵。德國強(qiáng)制要求在2020年實(shí)現(xiàn)降低能耗95%以上，這就意味著門窗的傳熱系數(shù)要Uw≤0.8w/m2.k，氣密性能≤0.3m3/m.h，氣密和保溫性能是互相受影響的，氣密性直接影響門窗的保溫和結(jié)露及滲漏，這是值得我們學(xué)習(xí)和借鑒的。因此對于門窗的結(jié)構(gòu)體系和材料，包括：型材、玻璃、膠條、五金、窗臺板及窗套、加工工藝、安裝方法等附件都提出了更高的技術(shù)及產(chǎn)品性能要求。
對于鋁合金門窗型材要達(dá)到這一要求是有很大難度的，它的Uf值一定要<1.0>70mm左右，并采用多腔體結(jié)構(gòu)，同時增加材料成型的難度，并型材的穩(wěn)定性能要保證，但為了解決問題，還必須這樣做，結(jié)果導(dǎo)致材料成本驟增，不利于產(chǎn)品的應(yīng)用和推廣，所以歐洲市場對于節(jié)能門窗還是以塑窗為主，包括歐洲市場，在德國的建材超市貨架上基本都是塑窗，肯定是它的市場價格比較合理，節(jié)能效果好有關(guān)。
門窗作為建筑的外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)，需要解決安全、采光、通風(fēng)、保溫、防風(fēng)、隔音、防水、防火、抗老化、窗的框架位移等功能，產(chǎn)品是由型材、玻璃、EPDM膠條、五金件、窗臺板及窗套等材料設(shè)計組合而成，其并不是材料的簡單組合，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化以及不同材料的選擇來實(shí)現(xiàn)，加工和安裝工藝的細(xì)節(jié)會直接影響到窗戶的各項(xiàng)性能指標(biāo)，以及安全性、可靠性的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計來實(shí)現(xiàn)。詳見圖1。
二、 建筑外窗的安裝位置
本文主要陳述門窗安裝工藝，安裝位置是首要問題，作為重要部分來描述，要引起高度重視。行業(yè)內(nèi)許多人認(rèn)為窗戶的安裝和安裝位置并不主要，窗戶只要安裝在洞口內(nèi)(中間、靠外些類似飄窗)就可以了，通常做法是用固定片與墻體連接，然后填充發(fā)泡，再用沙漿密封或用密封膠密封，其安裝方法既不防水又不保溫，還會產(chǎn)生室內(nèi)墻皮脫落和室內(nèi)墻發(fā)霉等現(xiàn)象，都是安裝不當(dāng)產(chǎn)生的結(jié)果，目前的安裝方式存在很大的滲漏隱患，至于以后會出現(xiàn)什么問題，問題出在哪里，都是以后的事情，以為問題出現(xiàn)打打膠就可以解決了。實(shí)際情況不是大家想象得那么簡單，門窗是外墻維護(hù)體系中的一部分，是要具備和外墻體一樣的功能，要解決很多問題，防水、防霉、防滲漏、保溫是基本的要求，并且增加采光、通風(fēng)等功能，所以安裝位置和安裝工藝流程并實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化工藝特別重要，不是什么三分設(shè)計七分安裝的想法，實(shí)現(xiàn)100%的設(shè)計和100%的加工、組裝與安裝的精細(xì)化理念，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)窗戶體系的完整可靠性能。。
2.1窗戶安裝位置
大家知道，目前大部分窗戶安裝在洞口中間位置很多，這只是其中一種安裝方式，其實(shí)窗戶的安裝實(shí)際分為三種：
1、 窗戶安裝在洞口中間位置;
2、 窗戶安裝在洞口外側(cè)邊緣位置;
3、 窗戶安裝在洞口外側(cè)位置。
2.2窗戶的固定方式
由于安裝位置不同，其與結(jié)構(gòu)的固定方式也不同，固定方法直接關(guān)系到門窗的安全性和可靠性，以及與建筑位移伸縮等，因此保證窗戶的固定安全是重要的，常規(guī)濕法的安裝窗框適用于1、2種，如圖2、3
同時1、2種安裝位置也可以進(jìn)行干法施工，采用副框結(jié)構(gòu)方式，干法施工是門窗標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的基礎(chǔ)，解決安裝過程中的問題，如圖4
第3種洞口外側(cè)安裝形式
目前國內(nèi)只局限于超低能耗建筑的外窗安裝，并沒有推廣應(yīng)用，窗框與結(jié)構(gòu)通過專用鋼制角碼和墻體外掛式連接固定，類似幕墻連接方式，但是與幕墻完全不同，使窗戶與墻體成為一體化模塊設(shè)計結(jié)構(gòu)，這樣的窗戶結(jié)構(gòu)屬于模塊化設(shè)計，并能解決建筑的零滲漏等問題，從而滿足超低能耗建筑節(jié)能要求85~95%以上節(jié)能要求，發(fā)展離不開降能減排。如圖5
三、門窗的加工工藝、安裝工藝
本文主題講門窗的安裝，必須要提到門窗的加工制作工藝，加工制作、現(xiàn)場安裝工藝是門窗的很關(guān)鍵流程，門窗的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選材是主要環(huán)節(jié)，加工制造及現(xiàn)場安裝是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)嚴(yán)格執(zhí)行到位，設(shè)計與安裝，做好頂層設(shè)計，才實(shí)現(xiàn)免售后服務(wù)，達(dá)到客戶的滿意，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的品質(zhì)提升和品牌效應(yīng)。
門窗的加工制作精度、組裝工藝和安裝工藝流程的編制和落實(shí)，實(shí)現(xiàn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化是關(guān)鍵，產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量管理體系管理流程，每道工序都有記錄檢查和可追溯性，保證產(chǎn)品的出廠為100%合格率，這些要素都會直接影響門窗產(chǎn)品質(zhì)量、使用功能和門窗性能，尤其對抗風(fēng)壓、水密性、氣密性、保溫性、隔音性能表現(xiàn)尤為突出，也關(guān)系到門窗安全性及可靠性，因此需要生產(chǎn)加工企業(yè)和施工單位加強(qiáng)內(nèi)部培訓(xùn)，嚴(yán)格監(jiān)督檢查，把能夠發(fā)生的關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的因素，問題解決在事前是最關(guān)鍵的。
在批量生產(chǎn)前，應(yīng)先制作一樘實(shí)際尺寸的樣窗，安裝好玻璃及五金后，檢查窗戶整體配合及質(zhì)量是否有問題，確認(rèn)沒有問題后，各部門簽字，按照這個樣窗標(biāo)準(zhǔn)再進(jìn)行批量加工生產(chǎn)。
3.1門窗加工組裝工藝要求
門窗加工及組裝工藝流程要求是很嚴(yán)格的，不是說有臺雙頭鋸、組角機(jī)就可以加工門窗產(chǎn)品，要建立完整體系加工流水線，同時加工尺寸要有加工標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，包括成品半成品的裝飾面保護(hù)，及其材料的擺放等要求，這一點(diǎn)組裝后偏差就表現(xiàn)出來了，要形成完整的生產(chǎn)流水線，按加工工藝流程要求進(jìn)行加工，其要求下面做些分析：
3.1.1型材加工的尺寸偏差為<±0.5mm;窗框型材之間(包括中挺)為90度連接，窗扇型材為45度加工，窗框型材端面要配備專用刀具進(jìn)行端銑加工，窗扇之間的連接要采用專用連接角碼，拒絕使用活動角碼、壓鑄角碼、加導(dǎo)流片角碼，通過注膠導(dǎo)流槽注膠使角碼直接與型材形成了一個整體，其門窗角部強(qiáng)度將大幅度提高，增強(qiáng)防水性能和門窗角強(qiáng)度功能，組角注膠后水密性和門窗的整體結(jié)構(gòu)性能全面提高。角碼的注膠流道設(shè)計的優(yōu)化，角碼注膠時保證充分粘接，保證其物理性能安全可靠。
3.1.2窗框中挺要用中梃連接件連接，連接處使用雙組份組角膠注膠，增加連接強(qiáng)度，拼縫通過拼縫膠或者專用的密封膠墊密封，保證連接可靠性和防水密封性能;
3.1.3拒絕使用自攻螺絲釘，所有連接采用機(jī)制螺絲連接，并進(jìn)行涂膠處理，這種連接方式首先保證不了門窗的幾何尺寸的準(zhǔn)確性，制作工人很難掌握加工尺寸的準(zhǔn)確性，其次這種用自攻螺絲釘連接方式存在巨大的安全隱患，有些制作工人使用自攻螺絲釘時用力不當(dāng)，致使螺絲釘存在半斷裂狀態(tài)，稍加外力就可以使其中梃組件脫落，沒有安全保障性能。
3.1.4窗扇型材加工為45度切角，并加工執(zhí)手連接孔等加工，通過專用注膠角碼連接，并進(jìn)行鉚角和采用雙組份組角膠在注膠孔進(jìn)行注膠連接，窗扇鉚角時，每個角為8個點(diǎn)進(jìn)行鉚角，配備專用刀具進(jìn)行組裝;
3.1.5窗框和窗扇組裝完成后，其窗的對角線尺寸偏差要<±1.0mm，窗框上下連接孔為長條孔，解決窗戶伸縮問題;
3.1.6安裝好五金件后，安裝玻璃和膠條，并進(jìn)行檢查調(diào)整各處間隙是否符合要求;
注膠角碼及注膠效果詳見圖6。
角部注膠效果
3.1.7窗臺板及窗套要復(fù)核洞口窗臺尺寸，再進(jìn)行專門定制加工與安裝，保證建筑外窗的整體性能安全可靠。
3.2門窗的安裝工藝要求
鋁、塑窗上一定要安裝抬高窗下口副框和窗臺板、窗套，為什么要這樣做?下面作詳細(xì)分析：
3.2.1窗戶副框連接為干法施工，干法施工是很規(guī)矩的做法，通過副框?qū)⒋岸纯诔叽绫ＷC與設(shè)計的圖實(shí)相符，保證窗與副框的連接安全可靠，窗與副框之間增加保溫墊，使窗戶無熱橋，同時采用窗臺板、窗套結(jié)構(gòu)，使窗戶的施工形成完整系統(tǒng);
3.2.2窗副框與洞口的縫隙約為20mm-30mm左右，應(yīng)采用膨脹棉進(jìn)行填充，窗框下口與窗抬高副框的上口要用防雨布做好室內(nèi)外的防水施工，隨后安裝窗框、窗扇、玻璃、保溫板及室外窗臺板，以及室內(nèi)窗臺板，這樣可以提高窗戶的防水、防滲漏、保溫、防霉等性能，使窗成為完整系統(tǒng)體系;
3.2.3安裝固定玻璃時，固定玻璃的安裝位置要在斷橋窗的斷橋位置，墊好玻璃墊，在玻璃內(nèi)四周塞好泡沫棒，然后用密封膠在玻璃與窗框間隙中填充密封，解決窗戶滲漏問題;
3.2.4窗扇玻璃的安裝是有方法的，玻璃墊塊應(yīng)與合頁的對角線處位置安裝，將窗扇位置調(diào)整好后，用中性密封膠固定玻璃墊，防止使用過程中發(fā)生滑動，導(dǎo)致窗扇掉角下墜現(xiàn)象;
3.2.5在窗戶安裝在墻體外側(cè)時，應(yīng)采用鐵件連接與窗框和墻體，這樣防水雨布和保溫墊塊的應(yīng)用，并使用窗臺板或窗套結(jié)構(gòu)，徹底解決防水、防霉和無滲漏問題;
3.2.6窗戶安裝的所有機(jī)制螺釘連接需要涂滿中性密封膠，或帶膠連接;
3.2.7窗扇執(zhí)手高度確定，在設(shè)計階段需要與業(yè)主溝通好，嚴(yán)格按圖施工安裝;
3.2.8做好避雷接地工作;
3.2.9窗戶安裝完成3—5個工作日后，要現(xiàn)場做淋水試驗(yàn)。
四、建筑外窗的性能保證
窗戶要具備基本的性能，抗風(fēng)壓性能、氣密性能、水密性能、保溫性能、隔音性能、防撬等，為實(shí)現(xiàn)這些要求，需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計、選材、加工、安裝的各個環(huán)節(jié)做好，包括所有的細(xì)節(jié)。
4.1氣密性能控制門窗的氣密、水密、隔音、保溫性能是可直接感受到的指標(biāo)，氣密性能起到室內(nèi)外內(nèi)外空氣的完全封閉，不僅僅只是窗戶的密封，還有窗戶與洞口及墻體的密封等環(huán)節(jié)，需要我們認(rèn)真考慮。在安裝窗戶過程中，窗框與窗扇之間的等壓膠條起的作用很大，等壓膠條不僅僅解決氣密性能，還有水密、隔音、保溫等性能，材質(zhì)要選用三元乙丙發(fā)泡復(fù)合膠條，所以要采用多腔結(jié)構(gòu)，解決空氣對流及氣流衰減問題，也包括玻璃內(nèi)外膠條的選用。
膠條安裝過程中，應(yīng)考慮伸縮問題，防止熱脹冷縮時發(fā)生不完整連接。
4.2水密性的控制與氣密相關(guān)，采用“等壓原理”結(jié)構(gòu)設(shè)計，解決水與氣的分離，因?yàn)樗臐B漏有幾種方式：1、縫隙滲漏;2、水的毛細(xì)張力;3、水蒸氣對流;4、水蒸汽擴(kuò)散。應(yīng)用“等壓原理”是解決水密性的方法解決，做好水與氣的分離。
對于窗戶的結(jié)構(gòu)設(shè)計中窗臺板和窗套的設(shè)計和采用，對防水起到一定的作用，在歐洲市場，窗臺板為強(qiáng)制采用產(chǎn)品，并列入德標(biāo)。。
4.3隔音性能的控制，整窗的隔音設(shè)計應(yīng)如何衰減聲波，達(dá)到隔音效果，通過型材、玻璃、膠條密封、五金件實(shí)現(xiàn)，減少空氣的對流，做好密封。
4.3.1型材斷橋腔體內(nèi)填充保溫材料;
4.3.2三玻結(jié)構(gòu)玻璃采用不同厚度的玻璃，中空腔體充惰性氣體;
4.3.3提高窗體氣密性，五金采用6-8點(diǎn)的多點(diǎn)鎖，隱藏式合頁結(jié)構(gòu)。
4.4保溫性能的控制，窗戶的保溫性能是設(shè)計難度所在的，從設(shè)計到選材，還有加工、安裝的控制，提高窗戶的熱阻值R是解決問題的根本方法，通過三種途徑實(shí)現(xiàn)：
1.降低材料的導(dǎo)熱率;
2.提高材料的厚度和寬度;
3.結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化。
對于窗框與洞口的縫隙處理，目前常用的是打發(fā)泡劑后，砂漿填縫。但是還有其他方法可以處理的更好，選用膨脹棉、室內(nèi)外防水布、窗臺板和窗套及保溫一體板，解決無滲漏問題。如圖
4.5 抗風(fēng)壓性能保證
抗風(fēng)壓性能保證是通過分格強(qiáng)度計算來實(shí)現(xiàn)，選擇型材系列，壁厚，玻璃配置等，滿足不同條件下的窗戶抗風(fēng)壓性能。
五、結(jié)語
綜上所述，門窗的設(shè)計理念在開始結(jié)構(gòu)設(shè)計時要充分考慮各種不利因素導(dǎo)致的各種問題，并通過結(jié)構(gòu)設(shè)計解決，以及要滿足什么建筑的要求，并在實(shí)際操作中進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品體系的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，其重要性可想而知，把問題解決在事前。
隨著綠色建筑和建筑節(jié)能改造的逐漸推廣與應(yīng)用，建筑新產(chǎn)品和新技術(shù)將不斷涌現(xiàn)，對我國的建筑業(yè)發(fā)展起到積極推動作用。
參考文獻(xiàn)
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