節(jié)約資源、節(jié)約能源、建立節(jié)約型社會就是要減少能源消耗和低碳排放,而建筑直接耗能占全社會耗能的46%-50%,其中門窗的能源損失又占到建筑能耗的50%,這樣近四分之一能耗就由于門窗而被消耗掉,所以減少門窗的能源損失是當(dāng)前建筑節(jié)能的主要途徑之一。
門窗節(jié)能與質(zhì)量主要在于門窗玻璃、門窗框材料、玻璃與門窗框的密封、開啟扇的密封和與建筑墻體的聯(lián)接的五大重要因素。而門窗與建筑墻體的聯(lián)接和密封在現(xiàn)行各種規(guī)范對此沒有明確規(guī)定,更沒有相應(yīng)試驗和檢驗標(biāo)準(zhǔn),采用一種通常作法,另外由于門窗是由門窗企業(yè)進(jìn)行安裝,而建筑墻體和門窗安裝后的收口是由建筑施工企業(yè)來完成,雙方能否配合好顯得更加關(guān)鍵,為此現(xiàn)在門窗存在很多問題集中反映在這理,特別是熱橋(是指建筑圍護結(jié)構(gòu)中熱流密度顯著增大的部位,成為傳熱較多的橋梁)問題,必須徹底解決建筑門窗與建筑墻體間的連接和安裝問題,使其規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化,達(dá)到門窗全方位實現(xiàn)節(jié)能。
1. 門窗安裝用附框的產(chǎn)生與發(fā)展
1.1 附框的產(chǎn)生
建筑門窗在建筑墻體上安裝,是由建筑預(yù)留門窗洞口,采用固定片通過射釘(或膨脹螺栓)將窗框與墻體轉(zhuǎn)接固定(見圖1)或用膨脹螺栓將窗框與墻體直接固定(見圖2)的方式進(jìn)行安裝;窗框與墻體之間用發(fā)泡(詞條“發(fā)泡”由行業(yè)大百科提供)膠進(jìn)行保溫,水泥砂漿進(jìn)行收口,密封膠進(jìn)行密封;最后再安裝門窗玻璃等各種附件,完成整個門窗的安裝,這也就是門窗的濕法安裝。

圖1 濕法轉(zhuǎn)接固定安裝節(jié)點

圖2 濕法直接固定安裝節(jié)點
由于門窗在濕法安裝時存在建筑施工過程中給門窗預(yù)留的洞口不規(guī)范;先安裝門窗后進(jìn)行二次抹灰收口對門窗的污損嚴(yán)重;在門窗具備安裝條件時,留給門窗洞口測量、門窗加工和安裝的時間很短,門窗安裝不能保證工期等問題。針對上述問題的解決辦法是先安裝附框、土建二次收口后再安裝門窗。
建筑門窗用附框是指在安裝門窗前在墻體洞口預(yù)先安裝的結(jié)構(gòu)框件,建筑門窗通過該框件與墻體相連。
選用什么樣的附框?現(xiàn)成的材料就是鋼附框,為不影響門窗的洞口尺寸,使門窗太小又不使二次抹灰量過大,為此要求截面要小,所以選用20mm×40mm的矩形方鋼管做為附框,其壁厚由先期的1.2mm 到現(xiàn)在普遍使用的1.5mm。
有了附框,門窗安裝時要在建筑預(yù)留的洞口內(nèi)先安裝附框,建筑進(jìn)行二次抹灰收口,待土建裝飾工程完成后,再進(jìn)行門窗安裝,這樣相對地提高了門窗的安裝質(zhì)量,這也就是門窗干法安裝(詞條“干法安裝”由行業(yè)大百科提供)(見圖3 和圖4)。為此附框具有規(guī)范洞口、轉(zhuǎn)接、解決門窗濕法安裝對門窗的污損、加快了門窗安裝工期的作用。

圖3 干法轉(zhuǎn)接固定安裝節(jié)點

圖4 干法直接固定安裝節(jié)點
1.2 現(xiàn)行鋼附框的局限性
由于鋼附框是一種臨時代用品,它具有一定局限性。
1.2.1 耐蝕性能差,不能與建筑同壽命,甚至于比門窗的壽命還短;
1.2.2 尺寸單一,適用性差;
1.2.3 導(dǎo)熱系數(shù)高,在墻體中形成了熱橋,影響窗與墻體間的保溫性能;
1.2.4 線膨脹系數(shù)高于窗與墻體間的各種材料,導(dǎo)致膨脹伸縮后變形尺寸不一致,而形成裂縫,影響窗與墻體間的氣密性,水密性(詞條“水密性”由行業(yè)大百科提供),因裂縫導(dǎo)致冷熱對流,形成了室內(nèi)結(jié)露、結(jié)霜、結(jié)冰,同時又影響保溫性能;
1.2.5 當(dāng)鋁合金隔熱窗雙腔分別與其連接時,又形成了熱橋;
1.2.6 因熱脹冷縮會引起響動、脫膠、固定點松動等現(xiàn)象發(fā)生;
1.2.7 不能滿足門窗安裝對附框的更高要求。
1.3 附框的發(fā)展
國家建筑節(jié)能75% 和被動房(詞條“被動房”由行業(yè)大百科提供)建筑,綠色經(jīng)濟、科技環(huán)保的發(fā)展戰(zhàn)略,門窗整窗單元安裝 ,建筑和門窗產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)對門窗安裝以及所用的附框提出了更高和新的要求。
以聚氨酯附框為代表的新型非金屬附框應(yīng)運而生,在滿足規(guī)范洞口、有利門窗成品保護和縮短門窗安裝工期的作用外,還具有以下功能,同時也代表了附框的研究與發(fā)展方向。
1.3.1 附框是結(jié)構(gòu)構(gòu)件,應(yīng)耐蝕,與建筑同壽命;
1.3.2 為門窗的安裝提供可靠的連接,保證其抗風(fēng)壓(詞條“風(fēng)壓”由行業(yè)大百科提供)性能;
1.3.3 附框材料要有同建筑墻體保溫相同或低的導(dǎo)熱系數(shù),不能形成熱橋,不能因此而影響墻體的保溫性能;
1.3.4 要保證窗與墻體之間無縫隙和裂縫,必須保證附框與墻體間相結(jié)合的材料要具有親和能力,也就是要有相近的線膨脹系數(shù),才能保證門窗與墻體間的氣密性,而不漏水;
1.3.5 為門窗的安裝用附框提供不同的斷面尺寸和結(jié)構(gòu)體系,保證門窗與墻體之間無通縫和便于密封;
1.3.6 附框的安裝便捷和牢固,有利于建筑二次收口施工;
1.3.7 為門窗的安裝、墻體的內(nèi)外裝飾提供整套的解決方案,并為窗臺板、窗套板等安裝提供配套的安裝和連接方式;
1.3.8 為整窗單元安裝和住宅門窗產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供可靠和便捷的的安裝方式;
1.3.9 為被動式建筑門窗的安裝提供可靠和便捷的的安裝方式。
1.4 門窗和門窗附框的發(fā)展瓶頸當(dāng)前門窗存在氣密性、水密性差而導(dǎo)致的漏水等問題,以及門窗節(jié)能保溫差而導(dǎo)致結(jié)露、結(jié)冰主要是門窗與建筑墻體的連接和密封。
建筑和門窗產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)就要實行門窗整窗單元安裝,整窗單元安裝就要解決門窗與建筑墻體的連接。被動式建筑門窗也要要解決的是門窗與建筑墻體的連接。
而門窗與建筑墻體的連接和密封的紐帶就是門窗用附框。
而當(dāng)前被忽視的就是門窗用附框,現(xiàn)在沒有專門標(biāo)準(zhǔn),而在一些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定也是模棱兩可,不可執(zhí)行。
附框現(xiàn)在才開始,但發(fā)展還沒有目標(biāo)、不平衡,僅局限于鋼附框的結(jié)構(gòu)型式。
由于開發(fā)商的短期行為、只追求經(jīng)濟利益,而附框又是隱蔽工程看不見,不采用具有功能要求和壽命長的附框。對非金屬附框的性能指標(biāo)提出了不切合實際的過高指標(biāo)要求,超出了建筑本身的節(jié)能要求和連接性能要求,阻礙了非金屬附框的健康發(fā)展。
2. 現(xiàn)行門窗用附框的相關(guān)規(guī)定
2.1《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB 50411-2007)》6.2.7 條規(guī)定:外門窗框或附框與洞口之間的間隙應(yīng)采用彈性(詞條“彈性”由行業(yè)大百科提供)閉孔材料填充飽滿,并使用密封膠密封,外門窗框與副框之間的縫隙使用密封膠密封。6.2.7 條規(guī)定:金屬外門窗隔斷熱橋措施應(yīng)符合設(shè)計要求和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,金屬附框隔斷熱橋措施應(yīng)與門窗框的隔斷熱橋措施相當(dāng)。
2.2《鋁合金門窗工程技術(shù)規(guī)范(JGJ214-2010)》7.1.2 規(guī)定: 鋁合金門窗的安裝宜采用干法施工方式,而對干法安裝后與墻體之間的處理未做規(guī)定。7.3.2第6 項規(guī)定: 鋁合金門窗采用濕法安裝時,鋁合金門窗框與洞口縫隙,應(yīng)采用保溫、防潮且無腐蝕性的軟質(zhì)材料填充密實:宜可使用防水砂漿填塞,但不宜使用海砂成分的砂漿。使用聚氨脂泡沫填縫膠,施工前應(yīng)清除粘接面的灰塵,墻體粘接面應(yīng)進(jìn)行淋水處理,固化后的聚氨脂泡沫膠縫的表面應(yīng)做密封處理。
7.3.5 規(guī)定:鋁合金門窗安裝就位后,邊框與墻體之間應(yīng)采用粘接性能良好并相溶的耐候密封膠進(jìn)行密封防水處理,膠縫采用矩形截面膠縫時,密封膠有效厚度應(yīng)大于6mm;三角形截面膠縫時,密封膠截面寬度應(yīng)大于8mm。
2.3《天津市建筑節(jié)能門窗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(DB 29-164-2010)》6.0.3 規(guī)定: 外門窗宜采用鋼附框的安裝方式。6.0.5 規(guī)定:外門窗框與外墻之間以及外門窗框與附框之間的縫隙應(yīng)采用聚氨脂等材料發(fā)泡填充飽滿,其外表面應(yīng)采用中性硅硐或耐候密封膠密封。附框與外墻之間的縫隙應(yīng)采用防水砂漿填充飽滿。密封膠施工宜在批膩子、涂刷涂料之前,密封膠應(yīng)連續(xù)均勻。門窗扇的安裝宜在密封膠施工24 小時后執(zhí)行。6.0.6 規(guī)定:外窗框與下墻體之間的縫隙應(yīng)采用聚氨脂等材料發(fā)泡填充飽滿,外墻保溫材料應(yīng)略壓住窗下框。做外保溫保護層時,應(yīng)在窗框與保護層之間預(yù)留寬度宜為5mm,深度宜為8mm 的槽。槽內(nèi)宜用中性硅硐或耐候密封膠密封。
2.4 江蘇省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳的蘇建函科〔2013〕443 號,《關(guān)于印發(fā)《江蘇省民用建筑外窗應(yīng)用暫行規(guī)定》的通知》,從自2014 年1 月1 日起執(zhí)行,并規(guī)定;民用建筑外窗必須采用附框安裝。附框性能應(yīng)滿足節(jié)能、強度(詞條“強度”由行業(yè)大百科提供)高、耐腐蝕、耐久性(詞條“耐久性”由行業(yè)大百科提供)好等要求。積極推廣采用節(jié)能型附框,節(jié)能型附框材料性能應(yīng)滿足:導(dǎo)熱系數(shù)(25℃)應(yīng)不大于0.2W/(m·K),吸水率(24h)應(yīng)不大于0.5%,加熱后尺寸變化率(60℃,24h)應(yīng)不大于0.1%,握釘力應(yīng)不小于4000N。
2.5DB37 T 5016-2014《山東省民用建筑外窗工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定:5.6.1 附框應(yīng)滿足節(jié)能、強度、耐腐蝕、耐久性以及安裝連接功能要求。5.6.2附框材料性能宜符合:導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.25W/(m·K), 熱膨脹系數(shù)小于1.5×10-5m/℃。
3. 聚氨酯附框在門窗安裝中的應(yīng)用
3.1 聚氨酯附框的特點及性能
聚氨酯附框采用以纖維及其制品為增強材料,以聚氨酯樹脂(詞條“樹脂”由行業(yè)大百科提供)為基材,將纖維及織物經(jīng)壓力注射聚氨酯樹脂后,通過加熱專用模具(詞條“模具”由行業(yè)大百科提供)高溫固化成型,經(jīng)牽引機牽引拉擠工藝生產(chǎn)出表面光潔、尺寸穩(wěn)定、強度高的拉擠工藝復(fù)合的異型材附框。它是新型高分子復(fù)合材料,基體樹脂和增強纖維構(gòu)成的類似于鋼筋混凝土的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)體,由于樹脂和纖維在性能上的“優(yōu)勢互補”,使其具有輕質(zhì)高強、耐潮濕、耐腐蝕、抗老化、阻燃、絕熱、絕緣、保溫、隔聲等優(yōu)良的物理化學(xué)性能,在高低溫作用下,仍能保持尺寸穩(wěn)定性、工藝先進(jìn),在生產(chǎn)過程中不會造成公害。具有如下特點和性能:
3.1.1 輕質(zhì)高強:聚氨酯型材具有輕質(zhì)高強的優(yōu)良性能(詳見下表),聚氨酯附框不需鋼框為骨架,完全靠自身就能支撐,抗壓、抗折、不變形、不彎曲。既節(jié)省了鋼材,又達(dá)到了使用目的,可在臺風(fēng)多發(fā)區(qū)使用。

3.1.2 耐蝕性能強:不用做任何表面處理,具有不怕水泥砂漿等堿性或酸性的較強耐腐蝕能力,與建筑同壽命;
3.1.3 適用性強:可按用戶要求提供不同斷面及尺寸,可以適用于鋁合金、塑鋼和玻璃鋼(詞條“玻璃鋼”由行業(yè)大百科提供)等各類門窗安裝對附框的要求,并提供了不同的附框組裝工藝和附框及門窗的安裝工藝,具有較強的適應(yīng)性;
3.1.4 導(dǎo)熱系數(shù)低: 按聚氨酯附框?qū)嵯禂?shù)為0.30W/m·℃,經(jīng)中國建筑科學(xué)研究院建筑環(huán)境與節(jié)能研究院,編號為CABR-MQMC-2015-001 的評估報告的評估結(jié)論是:在冬季計算條件下,與普通鋼附框相比,聚氨酯附框具有更好的節(jié)能效果,在減少建筑物通過建筑外窗附框流失熱量的同時,有效地提高了相應(yīng)的內(nèi)表面溫度:
3.1.4.1 聚氨酯附框可使整個節(jié)點傳熱系數(shù)降低0.87 W/(m2·K),使整個節(jié)點內(nèi)表面溫度提高5.6℃。

3.1.4.2 聚氨酯附框可使附框與內(nèi)外砂漿節(jié)點傳熱系數(shù)降低0.86W/(m2·K),使附框與內(nèi)外砂漿節(jié)點內(nèi)表面溫度提高4.5℃。即,聚氨酯附框在減少建筑物通過建筑外窗附框流失熱量的同時,有效地提高了相應(yīng)的內(nèi)表面溫度。


3.1.5 線膨脹系數(shù)低: 聚氨脂復(fù)合材料型材為7.3×10-6/ ℃、玻璃為9×10-6/ ℃、磚為9.5×10-6/ ℃、混凝土和水泥為10-14×10-6/ ℃,同建筑墻體的材料線膨脹系數(shù)相近,這樣在熱脹冷縮情況下而保證了變形量的基本一致,也避免了裂縫的出現(xiàn),提高了接縫處的氣密性,水密性,阻礙了冷熱對流,避免了室內(nèi)結(jié)露、結(jié)霜、結(jié)冰,同時提高了保溫性能;
3.1.6 優(yōu)異的物理力學(xué)性能:新修訂的JC/T941《門窗用玻璃纖維增強塑料拉擠型材》規(guī)定物理力學(xué)性能如下表:
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