门窗技术专题报告.doc

建筑门窗技术专题报告上篇 建筑门窗篇1 行业分类及特点1.1行业概况1.1.1国内发展情况铝合金门窗发展情况：第一个阶段1983年1993年，产品的技术水平低但利润高，一度受国家政策影响产能受限。属以“模仿和受限”为主要标志的起步阶段； 第二个阶段1994年-2000年，铝合金门窗虽然产量扩大较快，但技术创新不足，产品结构的变化不大，产品品质下降，属以“增量”为主要标志的产品增长阶段，属以“消化、吸收和增量”为主要标志的产品成长阶段。 第三个阶段2001年至今，铝合金门窗幕墙产品结构调整、优化，引进消化大量的国外先进技术，技术创新不断出现，许多企业拥有了自行开发的知识产权的产品，产品品质提升已达到国际先进水平。铝合金门窗产品从4个品种8个系列发展到40多个品种200多个系列。材料品种加工工艺、安装工艺也发生了巨大的变化。铝合金门窗产品在此阶段是以“引进、创新、扩张”为主要标志的产品可持续发展阶段。 塑料门窗发展情况： 第一阶段：80年代引进国外技术、引进初期也走了一段弯路，门窗的性能很低，有在型材中大量填充碳酸钙，结果做成窗后，很短的时间就变色、脆裂。 第一阶段：1993年开始，受PVC涨价影响，塑料门窗应用发展缓慢。第三阶段：1995年起，由于国家政策引导和产品性能改进，塑料门窗迅速推广，市场规模急剧扩大。1.1.2国外发展情况 国外的窗一般以塑钢和带隔热的铝合金为主，少量采用彩板钢窗，高级木窗在高档建筑中也有需求。从国外门窗市场的情况来看，铝合金门窗的使用率是相当高的。欧洲：铝合金门窗50%；木门窗10%；塑料门窗30%；其他10%。美洲：铝合金门窗使用率40%；木门窗10%；塑料门窗40%；其他10%。（欧美使用的木门窗是经过特殊工艺处理和加工的高档门窗，造价非常高）世界塑料门窗的发展以德国为代表，已经形成一个规模巨大、技术成熟、标准完善、社会协调周密、快速发展的生产领域，并被誉为继木、钢、铝窗之后的第四代新型节能建筑门窗。国外塑料窗框技术仍在不断发展，一些起步较晚的国家，正在积极扩大生产，提高效率，扩大市场占有率。市场占有率已达相当水平的国家，如德国，则进一步向纵深发展，开发新结构、新技术，挤出设备向大型、高速发展，组装设备自动化，模具向一模多腔、高挤出速度发展，提高每台挤出机的单班产量。门窗型材的设计向四腔、五腔发展，努力提高门窗的保温和隔声等性能。据不完全统计，德国塑料门窗的使用量已占门窗市场的52，奥地利为48，瑞士、英、法、意等发达国家也有1020; 美国自20世纪70年代从前联邦德国引进塑窗技术，到80年代市场占有率达到17，并以每年20的速度增长。目前亚洲地区使用塑料门窗的有日本、韩国、新加坡、泰国等。下图是各种型材门窗的产品生命周期态势。1.2行业存在的问题目前，铝、塑门窗行业都面临着一个共同的“劣质窗”问题，而且它们存在着许多相似或相同的问题。有些门窗型材生产企业降低标准，生产低于国家标准壁厚的型材，加上一些组装厂及个人小作坊拼凑，其门窗质量不言而喻。同时，一些配套的门窗五金件的质量低下，使得整体门窗质量不高，对优质门窗产品冲击影响较大。铝合金门窗最主要的问题集中在型材本身的质量、隔热条、五金配件以及门窗的角部强度和密封上。 作为不同材质特性的铝合金窗与塑料窗，都有自己的高、中、低档窗。国外的高档塑料窗型材、配方设计不同，采用价格较高的有机锡类稳定体系，具有高抗冲击性、高耐候性及表面光洁度；中、低档型材为降低造价，采用铅类稳定剂。国外的高档铝合金窗型材，采用精密的铝、塑复合隔热型材，表面为高耐腐蚀性的氟碳喷漆处理，即使是阳极氧化的其膜厚也在20微米以上。国外的铝、塑窗都采用自己的高档专用五金配件，其价格占整窗价格的4050，窗的价格高达每平方米几千元人民币。我国目前也有此类生产高档门窗企业，但企业总数和规模都比较小。1.3 门窗型材的选用及特点1.3.1 PVC型材有人称PVC型材是门窗革命的第四代产品，塑料门窗与木、钢、铝合金门窗相比，具有自己的优势，除了单位生产能耗低、隔热保温性能好以外，其节能效果尤为明显。在同等气候环境条件下，塑料门窗可提高或降低室温45，节能率达30以上。由于近年来加大了推广的力度，逐渐得到市场认可，受到消费者的青眯。但是，它也有其薄弱的方面。如：强度差。颜色单调。材质的弹性模量小，为铝合金材质的1/36、拉伸强度是铝合金的1/22，五金配件安装节点相对比较薄弱等。1.3.2 发泡多孔PVC型材发泡多孔PVC型材具有很好的隔热性能、较低的容重，以及较高的强度，外表看上去更像木质窗，而且价格低廉。如：美国Windsor和Peachtree公司生产这种门窗用型材。国内也开始引进设备，建立生产线。1.3.3普通铝合金型材普通铝合金型材由干重量轻、强度高、使用性能好、装饰性强、经济耐用、无污染能回收再利用等诸多优点，自七十年代末引入我国而受到欢迎。但由于它隔热保温性较差，使得节能方面大打折扣。1.3.4粉末喷涂彩色铝型材目前国内己研制、开发出一系列科技含量高的铝合金型材，其中最有代表性的有五大类：氧化精细磨砂面料铝型材、环保型彩色喷漆铝型材。注胶铝型材、抛光铝型材、超靓型电泳涂漆铝型材。粉末涂彩色铝型材，是一种复合材料，它是以铝合金型材作为基材，然后在它的表面喷涂上一层耐紫外线能力很强的高分子塑料树脂，它保持了铝合金门窗所有的优点，而表面涂层更具有远超塑料门窗的耐腐蚀性性能。它等于给铝合金型材“穿”上了一件衣服，因而大大提高了铝合金门窗的隔热效果。粉未喷涂彩色铝门窗，由于色彩丰富、防腐、耐污、耐侯性强等诸多优点，据资料反映，己成为欧美建筑门窗市场主流，1990年开始传人我国，目前得到迅速发展。1.3.5拉挤玻璃纤维增强塑料型材目前国内有20多家企业约120条拉挤生产线，采用无碱玻璃纤维增强热固性不饱和聚酯树脂（UP）拉挤门窗用型材，简称FRP型材，除了具备PVC型材的许多特性外，又与PVC有不同之处，PVC是热塑性塑料，而FRP是热固性塑料在拉挤成型时又加人玻璃纤维增强，因此，具有极高的强度、极低的膨胀系数。就其化学、力学有物理性能而言，在建筑门窗市场竞争中，具有强劲的实力，特别适用于超强度需求的大型窗。另外，玻璃钢门窗饰面颜色丰富、耐擦洗、不褪色、观感舒适，有人称它为第五代门窗材料。1.3.6铝木复合门窗型材铝木复合门窗是国际上较流行的门窗，它开创了门窗制造业从单一材料时代进人复合型材时代，这种材料的外部采用铝合金静电喷涂、氧化等处理。体现了其美观、坚固、豪华的优势，内部采用硬质木材，给人以温馨舒适的感觉，与家庭装饰格调形成一体。这种科学的结合，其结构紧密、小巧、密封性好、抗风强度高。若采用中空玻璃加工铝木组合门窗，除了外形豪华、耐腐蚀、也是隔音、保温、节能的理想产品。1.3.6铝塑复合门窗型材断热型铝塑复合建筑铝型材解决了普通建筑铝型材的传热系数高的问题，使铝门窗与铝幕墙的保湿隔热性能得到根本改观。使高效节能、高档豪华铝门窗的推广应用成为可能，开拓了新的市场发展空间。铝塑复合门窗型材常见的大体可分以下几种：1 铝合金隔热断桥铝塑复合型材: 这种型材断面的结构形式是采用隔热塑料条或铝型材中间灌注塑料，将两侧铝型材复合在一起，前者是两侧铝塑型材中间穿上两根平行塑料条，形成矩形空气腔室，然后再机械辊压复合成型；后者是将两侧铝型材中间灌注塑料固化后形成一体。两种断面的结构形式，其目的都是阻断铝材的冷热传导，称之为“断桥铝”，这种型材的断面结构形式、技术成熟（国内、国外都有成功经验）。用这种铝塑复合材料制作出的成品窗，经检测物理性能、力学性能等良好。这种型材断面结构、塑料在中间只起到断桥作用，达不到更高的热阻，当环境温度发生变化到一定温度时，铝与铝之间就会产生冷热温度的辐射。成品窗热传导系数最好的K值在2.5W/m2k以上。2 铝合金腔室及塑料型材腔室式复合型材: 在这类铝塑复合型材断面的结构形式中、铝材和塑材的复合比例，有各占50%的复合断面，有铝材占30%、塑材占70%比例的复合断面。按照热传导性能来讲塑料型材占的比例越大、热阻越大、K值越低，这样不仅节约铝材、降低成本，而且各项性能指标也均得到提高，但当环境温度发生变化到一定温度时，安装好的成品窗就会出现轻微凹凸现象，因为这种型材的断面结构形式是铝型材与塑型材的单边复合。塑料型材的温度变化线膨胀系数要活跃于铝型材的温度变化线膨胀系数，当环境温度变化到一定温度时，铝塑复合型材的一边，由于受铝型材复合后强制性限制，变化率较小，则另一边按着温度变化值而自由的延伸或收缩，因而导致外观形态发生变化，至于其它性能在常温下各项指标均达标，状态发生变化后，随之其它指标降低，所以说这种铝复合型材断面适用于温度变化平稳的环境地区。3 外铝合金腔室、中间塑料型材腔室、内铝合金腔室（铝塑铝）: 熟称“铝塑铝”复合型材，这种型材的断面结构形式是塑料型材内外两边都与铝合金型材相复合，当环境温度发生到一定变化值时，塑料型材的蠕变性受到两侧铝型材复合后的强制性限制，变化率相对稳定或降低。设计合理的“铝塑铝复合型材所做出的成品窗，安装后无论温度变化如何，外形不会发生视觉能够观看到的变化，这种成品窗经检测，各项物理性能、力学性能非常好。热传导系数取决于中间的塑料型材腔室结构和密闭配置等。一般来讲，中间的塑料型材腔室设计三腔为宜，因为复合后的塑料型材与铝型材相邻的腔室为传导腔，直接接受铝材冷热变化的传导，如塑型材是三腔的化，起码塑型材中间腔室能够起到冷热交换作用，同时空气在腔内能够增大热阻，这样节能效果会更佳。在这种断面结构形式中，密封配置最好是三道密封装置、锁闭配置及铰链位置最好不要破坏中间密封壁胶圈，不然从框边还会形成传导，空设三道密封。另外传动锁闭器槽口不宜是一半搭在铝型材上，另一半搭在塑料型材上，因为这两种型材机械复合后，很难保持槽口平行，如一旦出现不平行，锁闭器安装后会出现歪斜状态，是必影响锁点密闭，而导致影响整体保温节能效果。塑料型材腔室的空气层不应小于6mm，铝型材的角码腔不应小于8.1mm，否则影响角强度。除此之外，铝塑复合型材的剪切力要完全达标，就必须在复合型材之前作铝型材的铣齿工序，然后再进行机械复合。这样才能保证抗剪指标的完全合格。 图 铝塑铝复合型材断热铝塑复合型建筑铝型材的质量和安全问题十分突出。主要表现在：断热层工程塑料质量的安全可靠性，以及铝塑复合后两者力学性能与机械强度的稳定性。 1断热层条工程塑料的质量的安全可靠性。断热层条与铝合金型材复合后，不但起到断热冷桥的作用，而且与铝合金组合承受各种荷载，因此，它是受力构件，直接影响铝窗或幕墙的结构安全。一切试图降低断热层的技术性能，以廉价的非增强纤维增强型工程塑料代之的作法都是危险的。 2断热型铝塑复合型材稳定性条件 采用注塑工艺或嵌条工艺加工的断热型铝塑复合铝型材复合之后的机械力学性能称为断热铝材的稳定性。世界各国目前尚无国家标准。目前，对注塑法或嵌条法工艺加工的断热型铝塑复合型材的研究还在不断深化，探索断热层对建筑铝型材性能的影响以及复合材料的组合机械力学性能，将会日臻完善。目前国内应用最多的是断桥铝合金及塑料型材组成的门窗，断桥铝合金门窗与塑钢门窗的由于各自型材的特性不同，各有各的特点，具体见表-1：表-1 铝合金门窗与塑钢门窗的比较项目铝合金门窗与塑钢门窗的比较抗风压强度虽然塑钢窗内有钢衬支撑，但钢衬与钢衬之间没连接，因此在强度上没有断桥铝合金高，抗风压强度相对断桥铝合金较低。水密性由于塑钢窗的开启扇（内平开）与框不是同一平面，向室内凹陷,因此容易积水(不会进入室内),需要通过排水槽排水，冬季不会结露。而断桥铝合金的开启扇与框在同一平面，不易积水，但由于其金属特性，在冬季可能出现结露现象。气密性能塑钢窗的PVC型材是通过焊接连接的，在连接处没有缝隙；而断桥铝合金窗是通过螺栓连接的，因此塑钢窗的气密性要优于断桥铝合金窗。保温性能PVC型材是目前用于门窗的型材中保温性能最好的，其传热系数是钢材的1/357，是铝型材的1/1250，铝型材和PVC型材整窗的传热系数之比是1.44倍，即冬季、夏季的能量损失是塑钢窗的1.44倍。采光性能由于塑钢窗的在外立面的投影尺寸比断桥铝合金窗大一些，其框扇构件遮光面积比断桥铝合金窗大10%左右，因此同样的洞口尺寸，塑钢窗的采光性能比断桥铝合金窗差10%左右。隔声性能由于铝合金的金属特性，其能量传播性能远高于塑钢窗，其中就包括声能和热能，因此塑钢窗的隔声性要明显优于铝合金窗。防火性能塑钢窗的防火性能是难燃性，断桥铝合金窗是不烧性，因此断桥铝合金的防火性能要优于塑钢窗。防雷和静电问题铝合金是良好的导电体，PVC塑料是不导电绝缘体，当其用于高层建筑物（一类防雷建筑30M以上，二类45M以上，三类60m以上）时，无法解决防侧雷击问题。因此，为了加强铝合金的防静电问题，多采取静电喷涂处理。装饰性塑料门窗作为建筑外窗，只能以白色为主。因为白色或浅灰色pvc型材耐候性和光照稳定性较好，不易吸热。着色pvc型材耐热、耐候性大大降低，只能适于室内使用。塑料门窗单一的白色是一个巨大的缺陷，不能满足丰富多彩的各类建筑外墙装饰需要。相对而言，铝门窗有粉末喷涂、阳极氧化、电泳涂装、木纹转印处理等多种表面处理技术,其表面颜色选择余地大。老化问题铝合金型材经久耐用，不存在老化问题，而pvc塑料型材确实会老化。现在我国的塑料门窗基本是采用德国、奥地利的铅盐体系配方，部分企业使用美国的有机锡体系配方。国内的人工加速光老化实验表明：凡含铅盐体系的白色型材，经光老化后易着色而污染，经过1500小时光照射后，颜色显着变黄。铅盐体系价格稍低，但外观颜色和耐久性远不如有机锡稳定体系。有资料显示，德国的塑料门窗在头一年里产品的光滑表面受到风化作用会变得粗糙些，十几年后的对比照片表明pvc型材表面风化的过程。风化层厚至0.30.4mm,下面一层聚氯乙烯的分解会停止。高分子pvc树脂在紫外线作用下，大分之链断裂，使材料表面失去光泽，变色粉化，型材的机械性能下降。变形与膨胀问题塑钢门窗易受热变形、遇冷变脆，尺寸及形状移稳定性较差，往往需要利用玻璃的刚性来防止窗框变形。所以，国外都是将塑料窗在工厂内装好玻璃后才出厂，以防保管、运输、安装过程中产生变形。而且安装时在窗框与洞口之间采用发泡塑料填充后固化的弹性体密封。但我国建筑行业施工习惯造成塑钢门窗出厂时不装玻璃，安装时采用水泥砂浆填充窗框与洞口间隙进和密封，“而PVC塑钢门窗框的热膨胀系数过远比钢、铝、水泥大，在昼夜冬夏温差变化达2070C的情况下，PVC塑钢门窗框会被“挤”得不能自由伸缩而产生变形。产品重量塑钢门窗重量比铝合金窗轻。由于塑料型材的拉伸强度是铝型材的1/3，弹性模量是铝材的1/36，因此，塑料型材的截面尺寸和壁厚不得不设计得比铝合金型材的大，而且还要再在其型材空腔中加增强钢衬，以满足窗的抗风压强度和装配五金附件的需要。我国以欧式窗改进的塑钢门窗，型材壁厚22.5mm，型材耗量912kg/m2，按钢衬耗量是型 材重量的85%计，钢衬的耗量是7.6510.2kg/m2。所以塑料窗型加钢衬重量已超过铝窗型 材重量4.57.5kg/m2.。生产能耗与使用能耗铝合金门窗和塑钢门窗单位体积型材生产能耗之比是8.8倍，但单位面积用型材的生产能耗之比是2.55倍，对于窗的使用能耗，以冬季保温条件下测得的传热系数比较，只能说是塑钢门窗的采暖保温能耗比铝合金门窗低2731%。因为夏季窗的传热系数与冬季不同，不能简单地说夏季空调降温能耗效果也是如此。窗的夏季隔热性能与冬季保温性能不相同，不能简单地混为一谈。1.3.8 彩钢型材和不锈钢型材用彩色钢板制作的空腹门窗型材，耐腐蚀性好，热膨胀系数小、隔声性能好、可承重、可重复利用，同时还具有很高的强度。特别适合高强度、大尺寸平开窗的制作。不锈钢门窗型材是用不锈钢材料加工而成为各种规格的门窗型材，在综合了彩钢门窗、塑料门窗、铝合金门窗的优点基础上，又在型材断面设计，轧制工艺都有新突破。它有着断面大、全闭口，豪华大方表面光洁等新特色。1.4 建筑节能门窗 节能型建筑门窗是指达到现行节能建筑设计标准的门窗。换句话说，凡是门窗的保温隔热性能（传热系数）和空气渗透性能（气密性）两项物理性能指标达到（或高于）所在地区民用建筑节能设计标准（采暖居部分）（JGJ2695）及其各省、市、区实施细则技术要求的建筑门窗统称为节能门窗节能门窗可以是单体的（单层窗）也可以是双体的（双层窗），甚至在高纬度严寒地可能采用三层窗。2、门窗技术要求2.1门窗开启形式分类及特点2.1.1平开窗（外平开、内平开） 平开窗构造简单，应用最为普通，便于安装纱窗。外平开窗的排水问题容易解决，开启时不占室内空间，但开启扇有被风刮落或损坏的缺点。窗扇为奇数时，擦外侧玻璃不方便。楼房窗应解决擦玻璃问题。楼房外开窗，窗扇为奇数（1、3、5）且中间扇固定时，擦窗不安全，因此设计时应考虑便于擦窗问题。解决奇数外开窗的两种基本方式：把中间扇设计成特殊开启方式：如中间扇内开、中转活扇或为推拉式。利用特殊装置使侧扇开启时与窗框留有适当的距离。 2.1.2推拉窗（水平推拉、垂直推拉） 推拉窗不占室内空间，窗扇受力状态好，适宜安装较大玻璃，但通风面积受限制。2.1.3悬窗（上悬、下悬、中悬） 外开上悬窗防雨效果好，但受开启角度限制，通风效果较差。内开下悬窗占室内空间，多用于有特殊要求的房间或室内高窗。中悬窗构造简单，通风效果好，多用于高侧窗。2.1.4立转窗（引风窗） 引风效果好，防雨及密闭性差，多用于低侧窗。引风窗适用于散发大量热量、粉尘的工业厂房，有自然通风和遮阳作用，采用插销固定可开启0、45、90、135引风窗，采用连杆螺栓固定时，可开任意角度。其出墙宽度应大于窗扇最大出墙宽度。2.1.5传递窗 传递窗一般有平开、水平推拉、垂直推拉、旋转式及箱式等。设计时应根据具体要求加以选用。旋转式传递窗，常用作暗式、防光传片窗。箱式传递窗具有两道窗扇，设置开关联动装置，使其中一扇窗经常保持关闭。2.1.6百叶窗 百叶窗有固定式、活动式两种，百叶窗一般具有透风、遮阳、防水、遮挡视线的功能。当挡雨、遮光要求较高时，可采用活动式或异形固定叶片，如有采光要求，可采用透明或半透明叶片。2.2门窗抗风、密闭、耐久性及热工、隔声性能要求2.2.1 抗风要求 抗风压性能抗风压性能是指建筑外窗在关闭状态时，外窗在风荷载（风荷载标准值）作用下，变形不超过允许值且不发生结构损坏的能力（如：裂缝、面板破损、局部屈服、五金件松动、开启功能障碍、粘结失效等），与外窗风压变形有关的气候参数是风压值。建筑外窗抗风压性能分级及检测方法（GB/T7106-2002）通过所对应的试验风荷载来确定值，然后由换算到来进行建筑外窗风压变形性能分级。不同高度的建筑物对门窗的风压要求不同，我国把建筑外窗抗风压性能分为6级，详见表-2 ；对于某一具体门窗，要根据当地历年最大风压情况和楼层高度，计算和确定门窗的抗风压等级。表-2 分级风压下的限制等级123456风压（Pa）3500300025002000150010002.2.2.密闭性要求 密闭性要求分水密性和气密性两种要求;水密性能水密性系指在风雨同时作用下，建筑外窗系统抵抗雨水渗透的能力，和建筑外窗系统水密性有关的气候因素主要指暴风雨时的风速和降雨强度。外窗在风雨同时作用下应保持不渗漏，国家标准GB 7108-1986建筑外窗水密性能分级及检测方法以雨水不进入外窗内表面的临界压力差P为水密性能的分级值，建筑外窗的雨水渗漏试验的淋水量为2L/（minm2），在台风及热带风暴地区为2L/（minm2）。窗户的水密性又称门窗的防雨水渗漏性能，建筑外墙窗雨水渗漏性能分级及检测方法对窗户的水密性能规定了统一标准，按水渗压力差值大小将窗户水密性分为6个等级（详见表-3），压力差值越大，水密性越好。 表-3 外窗水密封性能等级表等级123456P（Pa）50035025015010050气密性建筑外窗系统气密性能系指在风压作用下，建筑外窗在关闭状态时，外窗整体阻止空气渗透的能力，和建筑外窗空气渗透性能有关的气候参数主要为室外风速和温度。建筑外窗气密性能分级及检测方法（GB/T7107-2002）以单位时间（1小时）内，10Pa压力差作用下，单位开启缝长的空气渗透量Q0（单位：m3/（mh）作为分级指。建筑外窗空气渗透性能分级及检测方法对窗户的水密性能规定了统一标准，按气渗压力差值大小将窗户水密性分为5个等级（详见表-4），数值越小气密性越好。 表-4 外窗气密封性能等级表级别12345空气渗透量q0（m3/m.h）0.51.52.54.06.02.2.3隔声要求 门窗隔声性能也是重要的性能之一。国家标准GB 8485-1987建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法对窗户的水密性能规定了统一标准，按记权隔声量Rw值作为分级指标，单位为分贝（dB）（详见表-5）。到目前为止，普通单樘窗隔声性能只能达到IVVI级。 表-5 外窗隔声性能等级表等级IIIIIIIVVVIRW（dB）Rw45 dB45dBRw40 dB40dBRw35 dB35dBRw30 dB30dBRw25 dB25dBRw20 dB2.2.4热工要求 1）热工性能根据建筑节能设计标准的要求，门窗的节能指标中最为重要的是传热系数和遮阳系数；在北方寒冷地区，门窗经常容易结露，民用建筑热工设计规范和公共建筑节能设计规范均对结露提出了明确要求。寒冷地区把外窗的保温性能放在首位，考察指标主要是传热系数；而夏热冬暖地区窗户节能的关键在于加强窗户的遮阳效果以提高对太阳辐射的控制能力，考察指标主要是遮阳系数。 传热系数K：传热系数标志着窗户温差传热能力的大小，包括内外侧表面的换热系数he、hi和外窗本身的传热系数两个部分。对于普通塑料单框双玻窗的K值大致在2.52.7，双层窗的K值则在2.02.3。国家标准GB 8484-1987建筑外窗保温性能分级及检测方法对窗户的保温性能规定了统一标准， 表-6 外窗热工性能等级表等级IIIIIIIVVK（W/ m2.K）K2.02.0K3.03.0K4.04.0K5.05.0K6.0遮阳系数（SC）：以在一定条件下透过3mm普通透明玻璃的太阳辐射总量为基础，将在相同条件下透过其他玻璃的太阳辐射总量与这个基础相比，得到的比值就称为这种玻璃的遮蔽系数。遮蔽系数乘以透明部分占建筑外窗总面积的百分比为建筑外窗的遮阳系数。综合遮阳系数（符号Sw），是考虑窗本身和窗口的建筑外遮阳装置综合遮阳效果的一个系数，其值为窗本身的遮阳系数（SC）与窗口的建筑外遮阳系数（SD）的乘积。2）改善热工性能的途径：1.改变型材种类，塑钢窗保温性能明显优于铝合金窗，断桥隔热铝合金明显优于铝合金窗。2. 双玻窗、双层窗的保温性能明显优于同类型型材的单玻窗。 表-7 不同窗户的传热系数与节能效果3. 门窗面积不宜过大4. 型材腔体越多的型材其保温性能越好5. 在密封方面，已出现三密封结构的高档型材，在传统两密封结构基础上，增加了一道密封，将水密腔与气密腔完全隔离，提高了门窗的密封性能，大大降低了门窗缝隙渗透耗热量，使其保温性能远远高于两道密封。图 二密封结构与三密封结构6. 应尽量选用平开窗。在门窗开启形式方面，平开窗保温性能要高于推拉窗20%左右。因为窗户的冷风渗透耗热量在整窗耗热量中占有一定比例（约10%30%），而平开窗气密性要高于推拉窗12个等级。 7. 提高玻璃的质量（详见玻璃的规格与特点部分）图 不同玻璃的传热系数 小结：在目前的产品情况和生产单位的技术保障条件下，高风压地区的高层建筑应该慎用塑料窗，并应对窗型规格予以严格的控制，对于重要的五金配件必须使用专用衬板连接牢固，对各种塑料门窗要严格考核安全使用措施，以防后患。2.3建筑节能门窗需要处理好的几个问题2.3.1隔热与通风要处理好窗户隔热与通风的关系，首先要解决好建筑设计时的通风换气问题。 换气共分为五个层次，即室内换气、建筑换气、小区换气、城市换气、区域换气。每个换气都受上一个换气的制约。建筑和室内换气是否良好，主要取决于小区换气是否良好，尤其是用地面积15万m2的以上的小区，若换气不良，小区内各栋建筑和房间很难有自然通风条件，15万m2米以上的小区，应进行气流模拟设计。要善于利用建筑不同墙面处的风压差异产生的自然通风方式。自然风通常应从住宅的一侧流入，通过住宅后从另一侧流出形成穿堂风。穿堂风要取得好的效果，除室外风要有一定的强度外，主要房间的外门应迎风，次要房间（厨、卫等）应背风。同一建筑的外围结构上，如果有两个风压值不同的窗孔，空气动力系数大的窗孔将会进风，空气动力系数小的将会排风。 要处理好窗户隔热与通风的关系，其次是解决好窗户的换气方式。平开下悬窗可以有效改变空气流的流动方向，尽管开启角度很小，但室内浑浊热空气体从窗开启角度的上部排出，新鲜凉空气从开启角度较小的两侧进入。夏季利用电风扇通风换气时，进风面应对建筑阴面，排风面应对建筑阳面。再其次可以通过不同季节的通风时间与合理的换气次数来通风换气。当夏季室外温度10度时，或中午太阳正当头时开窗换气以及在窗户上安装自动通风器，利用通风器定位、定向，定时科学通风。即可利用自然通风换气达到舒适水平，又可尽量减少因通风换气消耗的能量。另外安装空调时，尽量将其安装在背阴处或采取遮阳的方式将空调遮盖好，以充分降低空调能耗。2.3.2遮阳与太阳能利用外窗采取遮阳等措施，降低夏季外窗的辐射透过率，不但可以可大幅度降低空调设备的能耗，还可以明显改善自然通风条件下的室内热环境。从而延长采用自然通风的时间，减少使用空调的时间，获得显著的节能效果。因此窗户外遮阳是居住建筑节能的最主要的技术措施。 当外窗夏季的辐射透过率不大于0.3，再辅以墙体隔热和提高空调设备能效比等措施，就可以达到国家建筑节能50的指标要求。但在冬天，太阳辐射得热又是提高室内热环境质量的一个有利因素。因此选择合适的建筑开窗朝向，增加外窗的遮阳是减少开窗得热的最直接有效的手段。建筑的南向开窗夏季可以减少太阳辐射得热，冬季可以增加太阳辐射得热，是最有利的建筑朝向。窗玻璃的冬季辐射透过率应尽可能地大。这就意味着窗玻璃太阳辐射透过率应按季节进行调整。因此夏季设置外遮阳进行隔热时，遮阳设施应是活动的。冬季时可将其移离窗口，避免外窗的遮阳对太阳辐射的阻碍。 镀膜玻璃对遮阳有一定贡献。选用隔热型(遮阳系数小)的建筑玻璃。如热反射镀膜玻璃(又称阳光控制镀膜玻璃)，能透过可见光，而又能将4080%的太阳辐射热阻隔在室外。热反射镀膜中空玻璃，遮阳型的LOW-E中空玻璃等都有较好的遮阳效果。但是镀膜玻璃同时又阻挡了冬季通过玻璃窗进入室内的太阳辐射率，不利于冬季太阳能采暖利用，同时影响了室内采光。建筑高层或阳光辐射比较充沛的的建筑朝向与部位宜选择吸热玻璃，以充分发挥玻璃的隔热功能，又对室内光线不会造成大的影响。如在建筑底层或阳光辐射不到的建筑朝向采用吸热玻璃，不但隔热效果不明显，反而影响了室内光线。 综合地看，镀膜玻璃节能效果不及活动外遮阳,并且对室内的自然光有负面影响。因此还是采取活动外遮阳比较有利。在太阳辐射热比较强时，以充分发挥遮阳的作用，在没有太阳辐射的阴雨天气或太阳未升起的早晨及落山后的黄昏时间，也可给室内提供充分的自然光，以满足室内采光要求。同时在采取遮阳措施与采光时，还有一个依据建筑需要的侧重点与优化组合问题，在遮阳与采光之间，那个更节能便采取那个措施。2.3.3遮阳与风压 在外窗开启的情况下，利用遮阳方法改善室内热环境时，遮阳设施应牢固、稳定地固定在窗口。不能被风吹开或损坏，又不能影响室内通风。2.4 设计与构造2.4.1铝合金门窗设计铝合金门窗的形式及尺寸由建筑师确定，门窗设计时必须考虑2.2中各项指标，由于其材料的特性，还需考虑下面几个问题：2.4.1.1防水设计铝合金门窗水密性能最低指标可按下式取值且不小于250Pa(即铝合金门窗的水密性能不能低于3级指标)： P=kzsW0 式中P：水密性设计取值（Pa）； w0：基本风压（N/）； z：风压高度变化系数； s：体形系数，可取1.2； k：系数，沿海热带风暴和台风地区k值取0.3，其它地方取0.25。门窗结构防水设计时积极采用等压原理，是提高门窗防水密封性能的最有效途径。2.4.1.2安全设计1门窗铝型材壁厚要求铝合金门窗型材的壁厚应满足抗风压的要求，并且窗框壁厚不小于1.4毫米，门的型材壁厚不应小于2毫米。2门窗玻璃安全设计详见3.2.12.4.1.3 窗框与墙体联接构造铝合金门窗连接固定采用的螺钉、螺栓必须采用优质不锈钢制品，以防止电化腐蚀产生螺钉松动。不锈钢螺钉尽量采用机制螺纹，尽量避免使用自攻钉，螺钉连接最好设计成受剪状态。门窗与墙体连接方法主要有钢附框连接、燕尾铁脚焊接连接、燕尾铁脚与预埋件连接、固定钢片射钉连接、固定钢片金属膨胀螺栓连接等几种。燕尾铁脚厚度应3mm。固定钢片厚度1.5mm，宽度15mm。所有燕尾铁脚和固定钢片表面应进行热浸镀锌处理。门窗连接固定点间距一般在300mm500mm之间，不能大于500mm。1钢附框适用于门窗与各种墙体的连接，安装精度高，连接可靠，但成本较高。在建筑装修阶段将外窗整体固定在附框上，这样作可以避免交叉施工造成的对外窗的破坏，同时可以保证外窗的质量，有利于建筑外窗模数化、工业化。实际上在国外发达国家已经不仅采用简单附框技术，而且是采用专用功能性附框，既满足安装要求，又提高了外窗的性能。2.门窗与钢结构的连接可采用燕尾铁脚焊接连接方法。燕尾铁脚与钢结构的连接用钢条或钢角码焊接调节。3.门窗与轻质墙体的连接宜采用燕尾铁脚与预埋件焊接连接方法。燕尾铁脚与预埋件之间用钢条或钢角码焊接调节。4.门窗与钢筋混凝土墙体的连接可用固定钢片(或燕尾铁脚)射钉或金属膨胀螺栓连接等。当采用固定钢片连接固定门窗时，门窗四周边框与墙体之间的缝隙应采用水泥砂浆塞缝。水泥砂浆塞缝能使门窗外框与墙体牢固可靠地连接，并对门窗的框料起着重要的加固作用。当缝隙采用聚胺脂泡沫填缝剂或其它柔性材料填塞时，固定钢片应采用燕尾铁脚代替，以保证门窗与墙体的连接固定可靠度。5.门窗与砖墙的连接可用固定钢片(或燕尾铁脚)金属膨胀螺栓连接。在砖墙上严禁采用射钉固定门窗。同钢筋混凝土墙体一样，当采用固定钢片时缝隙应采用水泥砂浆塞缝，当缝隙采用聚胺脂泡沫填缝剂或其它柔性材料填塞时，应采用燕尾铁脚固定。图 构造集合1图 构造集合22.4.2塑钢门窗设计塑钢门窗的形式及尺寸由建筑师确定，门窗设计时必须考虑2.2中各项指标，由于其材料的特性，还需考虑下面几个问题：2.4.2.1强度问题 塑钢门窗强度具体体现是抗拉强度和刚性，是由各结构异型材部件的共同作用而产生的，异型材部件强度来自于塑料部件和增强钢衬，其中增强钢衬只承担门窗结构应力，而塑料部件除承担结构应力外，还需要承担通过玻璃传递来的环境应力。影响塑料部件强度的主要因素是配方材料中的CaCO3用量，CaCO3用量越大，强度越低。2.4.2.3变形问题变形的原因主要来自两个方面：一是环境温度变化引起的变形。窗户尺寸越大，变形越大，当窗户在墙体洞口壁上固定以后，过大的尺寸伸缩量在窗框没有伸缩补偿余地的情况下，只能靠变形来适应，严重的会影响窗户的功能和使用；二是在加工、保管、运输、安装中，窗户的尺寸太大，也容易产生变形。2.4.2.3加工条件问题大尺寸门窗应该考虑是否具备设备、场地、材料等条件。2.4.2.45大尺寸门窗储存、运输和安装中应注意的问题对大尺寸门窗，应采取措施，防止在储存保管是发生变形；在运输中要防止损坏或超高；在安装时要考虑现场搬运条件是否可行等。2.4.2.5 窗框与墙体联接构造塑料窗框墙体的联接方式有以下三种：1. 附框法：做一个与塑料窗框相配套的“口”形3mm厚的镀锌铁金属框，预先将其安装在窗洞口上，抹灰完毕后再安装塑料窗。安装时将塑料窗送入洞口，靠住金属框后用自攻螺钉紧固。这种安装方法的优点是把塑料窗的安装放在装修工程基本完成后进行，避免了土建筑施工时对塑料窗的碰撞损伤，并能提高安装效率，此法造价稍高但对防止门窗渗漏效果很好。2. 固定件法：窗框通过固定铁件与墙体联接，先用自攻螺钉将铁件安装在窗框上，然后将窗框送入洞口定位。于定位设置的联接点处，穿过铁件预制孔，在墙体相对位置上钻孔，插入尼龙胀管，然后拧入胀管螺钉将铁件与墙体固定，也可以在墙体内预埋木砖，用木螺钉将固定铁件与木砖固定。这两种方法均须注意，联接窗框与铁件的自攻螺钉必须穿过加强衬筋或至少穿过窗框型材两层型材壁，否则螺钉易松动，不能保证窗的整体稳定性。此外，设置木砖的位置，应按窗框与墙体联接点设置的原则确定。3直接固定法：在墙体预埋木砖，将塑料窗框送入窗洞口定位后，用木螺钉直接穿过窗框型材与木砖联接。也可以用尼龙胀管螺钉将窗框与墙体联接。3门窗玻璃的规格与特点3.1节能玻璃的品种 随着技术的不断进步玻璃品种越来越多，目前主要以节能为目的的品种有吸热玻璃、镀膜玻璃、中空玻璃、真空玻璃等。3.1.1吸热玻璃吸热玻璃是在玻璃本体内掺入金属离子使其对太阳能有选择地吸收同时呈现不同的颜色，吸热玻璃的节能是通过太阳光透过玻璃时将光能转化为热能而被玻璃吸收，热能以对流和辐射的形式散发出去从而减少太阳能进入室内。3.1.2镀膜玻璃镀膜玻璃在建筑上的应用主要有两种，即热反射玻璃（也称太阳能控制玻璃）、低辐射玻璃。热反射玻璃是在玻璃表面镀上金属、非金属及其氧化物薄膜使其具有一定的反射效果，能将太阳能反射回大气中而达到阻挡太阳能进入室内使太阳能不在室内转化为热能的目的。太阳能进入室内的量越少，空调负荷也就越少；热反射玻璃的反射率越高说明其对太阳能的控制越强，但是玻璃的可见光透过率会随着反射率的升高而降低，影响采光效果，太高的玻璃反射率也可能出现光污染问题。普通平板玻璃的辐射率较高，通常为0.84。低辐射玻璃是通过在玻璃表面涂敷低辐射涂层使表面的辐射率低于普通玻璃从而减少热量的损失来达到降低采暖费用实现节能目的。衡量低辐射玻璃节能效果的重要指标是辐射率。辐射率越低通过玻璃表面发生的辐射损失越少，玻璃的节能效果越好。3.1.3中空玻璃中空玻璃由于在两片玻璃之间形成了一定的厚度并被限制了流动的空气或其他气体层从而减少了玻璃的对流和传导传热，因此它具有了较好的隔热能力。同时中空玻璃的单片还可以采用镀膜玻璃和其他节能玻璃，能将这些玻璃的优点都集中于中空玻璃上，也就是说中空玻璃还可以集本身和镀膜玻璃的优点于一身，从而发挥更好的节能作用。如果在中空玻璃的外片选择热反射玻璃他还具有控制太阳能的作用。3.1.4真空玻璃真空玻璃是目前节能效果最好的玻璃，真空玻璃是在密封的两片玻璃之间形成真空从而使玻璃与玻璃之间的传导热接近于零，同时真空玻璃的单片一般至少有一片是低辐射玻璃。低辐射玻璃可以减少辐射传热，这样通过真空玻璃的传热其对流、辐射和传导都很少，节能效果非常好，但目前国内尚未形成生产能力。31.5节能玻璃的选择不管选择哪钟玻璃都应把玻璃是否能有效控制太阳能和能隔热保温即节省能源放在重要位置来考虑。必须根据需要选择合适的玻璃。在选择使用节能玻璃时，应根据玻璃所在位置确定玻璃品种：日照时间长且处于向阳面的玻璃应尽量控制太阳能进入室内以减少空调负荷，最好选择热反射玻璃或吸热玻璃及由热反射玻璃或吸热玻璃组成的中空玻璃；寒冷地区或背阳面的玻璃应以控制热传导为主，尽量选择中空玻璃或低辐射玻璃组成的中空玻璃。只有因地制宜选择玻璃才能使节能玻璃更充分地发挥节能特性。3.2 其它玻璃3.2.1 安全玻璃安全玻璃有两种钢化玻璃与夹层玻璃。钢化玻璃是在玻璃处于炽热状态下使之迅速冷却而产生预应力的强度较高的玻璃，钢化玻璃破碎时分裂成许多无锐边的小块，不易伤人。夹层玻璃共有3层，中间层韧性强并有粘合作用，被撞击破坏时内层和外层仍粘附在中间层上，不易伤人。门窗玻璃安全设计(1)玻璃的选择：玻璃厚度经计算确定，并不宜小于5mm。建筑下列部位的门窗必须采用安全玻璃(钢化玻璃或夹层玻璃)(a)7层及7层以上建筑外开窗；(b)面积大于1.5的窗玻璃；(c)玻璃底边离最终装修面小于500mm的落地窗； (d)与水平夹角小于75倾斜屋顶且距室内地面大于3m的倾斜窗； (e)玻璃面积大于0.5的有框玻璃门； (f)无框玻璃门应采用厚度不小于10mm的钢化玻璃；(2)玻璃与槽口搭接量和其它配合尺寸应符合铝合金窗(GB/T8479)中表5和表6的规定。 (3)玻璃与铝合金框槽应采用橡胶垫片柔性接触。(4)玻璃应进行机械磨边处理，磨轮的目数应在180目以上。3.2.2自洁净玻璃自洁净玻璃属生态环保型新型玻璃，其表面涂镀了一层透明的二氧化钛（TiO）光催化剂涂层。当这层光催化剂的薄膜层遇到太阳光或紫外线灯光照射后，附着在玻璃表面的有机污染物会很快被氧化，变成CO和HO自动挥发消除。4施工工艺及质量控制4.1铝合金门窗施工工艺及质量控制根据建筑装饰装修工程施工质量验收规范（GB502102001）第5.1.8条规定：金属门窗和塑料门窗安装应采用预留洞口的方法，施工不得采用 边安装边砌口或先安装后砌口的方法施工。这就要求门窗的安装应在结构施工中预留洞口，在装修中再安装，但是规范中未明确要求塑钢门窗是在抹灰前安装 （我们称之为抹灰先塞口）还是在抹灰后安装（我们称之为抹灰后塞口），因此现流行的门窗安装工艺有两种（非附框法安装）。4.1.1施工工艺要求4.1.1.1 “抹灰先塞口”安装工艺优点1 对门窗尺寸与抹灰的配合要求不如抹灰后塞口的要求高。第二遍抹灰可将框与墙体的安装不统一的偏差问题解决，打出的密封胶均匀一致，光滑顺直，更容易满足规范对密封胶的施工要求。优点2 抹灰先塞口的节点符合规范对保温、隔声窗的处理要求。相对抹灰后塞口工艺来说，更能实现门窗的保温、隔声的节能性和对室内的洁净要求。缺点1 抹灰先塞口工艺上，安装完门窗框后再抹灰，由于抹灰时不便顺门窗框边沿设嵌缝槽口，往往不按规范要求填嵌弹性保温填充物，而是直接用抹灰砂浆塞满，仅在砂浆与框结合的外表面打密封胶一道。此时密封胶只是起到装饰作用，而框与墙体并未形成弹性接缝。这样塑钢材料与砂浆材料热膨胀系数不一致，加上使用时的震动，就造成门窗框与墙体间开裂不密闭。缺点2 按这种做法将门窗框安装上墙后，还要进行室内抹灰及地面施工等湿作业工序，以及其它许多工种穿插施工。这些工序作业时，会造成门窗框的污染，甚至损坏，并且门窗框安装完距竣工日期间隔较长，给门窗的成品保护带来很大的困难。4.1.1.2 “抹灰后塞口”安装工艺优点1 门窗安装时间可在全部湿作业完成之后进行，门窗框与扇可同时安装，便于门窗的成品保护。优点2 由于框和抹灰面有间隙存在，促使安装单位按规范要求填塞框与墙体间的缝隙，并密封，保证了长期使用的密封效果，防水效果好。缺点1 抹灰后塞口安装工艺对洞口抹灰的尺寸大小、平整度、墙面通线、四角方正、洞口四边墙面抹灰的“通杠”要求较高。在施工过程中应对抹灰严格控制，并且需要与塑钢门窗生产厂家订立公差带标准，严格洞口抹灰质量验收。否则会因缝隙的偏差，在用胶密封时会造成宽窄不一致、影响美观。缺点2 “抹灰后塞口”的节点处理根据规范规定仅是符合普通单玻窗的要求。也就是说该节点主要起密闭作用，而起不到规范规定的保温、隔声所要求的级别。4.1.1.3 小结一般工程门窗的安装宜采用“抹灰后塞口”工艺，但现在的抹灰后塞口工艺应进行适当的改进，即为满足保温隔声窗的要求，我们建议在洞口抹灰时，将框外侧与内侧抹灰做成外高内低的企口形式或者局部采用保温砂浆抹灰。这样一来就能满足保温、隔声窗的一般性要求，不过这对抹灰就提出了一个更高的要求。附框法目前应用较少，但从功能角度看，是更好的构造连接方式。4.1.2施工质量要求铝合金门窗施工时必须满足建筑节能工程施工质量验收规范 JG103-96及建筑装饰装修工程施工质量验收规范（GB502102001）的要求（具体要求见附件）。4.1.2.1 保证项目： 1 铝合金门窗及其附件质量，必须符合设计要求和有关标准的规定。 2 铝合金门窗的安装位置、开启方向必须符合设计要求。 3 铝合金门窗安装必须牢固，预埋件的数量、位置、埋设连接方法，必须符合设计要求。 4 铝合金门窗框与非不锈钢紧固件接触面之间，必须做防腐处理；严禁用水泥砂浆作门窗框与墙体之间的填塞材料。 4.1.2.2 基本项目： 1 铝合金门窗扇安装应符合以下规定 1） 平开门窗扇关闭严密，间隙均匀，开关灵活。 2） 推拉门窗扇关闭严密，间隙均匀，