外窗改造论文（精选6篇）
外窗改造论文 篇1
建筑是耗能大户,建筑物在建造和运行过程中需要消耗大量的自然资源和能源,是温室气体排放的主要来源之一。国际能源署( IEA) 指出,建筑能耗占世界终端能耗总量的35% ,是最大的终端用能部门[1]。据统计我国建筑能耗已占到社会总能耗的30. 2% ,随着人民生活水平的提高,建筑能耗占社会总能耗的比重会越来越高[2]。在未来我国社会和经济不断发展的情况下,如果人均建筑能耗达到发达国家水平,建筑能耗总量将大大提高,甚至大大超过国家能耗总量40亿tec的上限,严重威胁国家能源安全[3]。
我国已经把建设资源节约型和环境友好型社会作为国民经济与社会发展中长期规划的一项战略任务,发展绿色节能建筑是实现节能减排和改善民生的重要举措。在我国巨大的建筑存量中,有研究认为有高达95% 的既有建筑不符合节能标准要求[4]。因此,为实现持续健康发展,降低建筑能耗,就必须加强对既有建筑的节能改造。
1 既有建筑外窗调研
北京市作为我国首都,其发展水平处于全国前列,但快速发展的同时也使北京面临更为严峻的能源和环境挑战。在北京市的能源总消耗中,建筑能耗是其中的关键部分,据统计,2004年北京市建筑能耗为1444万t标准煤,占当年全市能源消耗总量的28. 1%[5]。2009年全市建筑能耗为1 945. 6万吨标准煤,占全市能源消耗总量的29. 6%[6],至2015年该比例将达33. 6% 。
然而随着经济社会的发展,居民对热舒适性要求越来越高,例如,对于围护结构保温性能较差的老旧建筑,为提高热舒适性居民就需要通过额外供暖和空调方式来提高室内温度,从而导致建筑能耗不断上升。
北京市有实施节能设计标准以前建成、尚未实施节能改造的普通公共建筑7 465万m2( 不含中央在京单位产权) 、居住建筑7 124万m2。其中80%以上的非节能居住建筑是各企事业单位的自管住宅,市属企事业单位的自管住宅占绝大部分[6]。“十二五”期间,北京市要完成6 000万m2的既有建筑节能改造 任务,约为非节 能既有建 筑总量的39% ,其中居住建筑节能改造完成3 000 m2,为此,北京市将投入资金113. 2亿元[7]。
调研还发现,北京市2000年左右建成的建筑外窗基本为单玻钢窗或者单玻铝合金窗,密封老化,保温及气密性能较差。而外窗的保温效果对于建筑的热舒适性影响很大,通过提高外窗的热阻和密封性来缩短采暖空调的时间和降低采暖空调的强度,以节约采暖空调能耗。
2 既有建筑外窗改造案例分析
由上述分析可知,对既有非节能建筑进行外窗节能改造,可以降低建筑采暖空调能耗及提高室内温度,但相应量化指标具体多少还不得而知,下面通过实验来加以探究。
为获得外窗节能改造节能性的具体量化结果,本文选取北京市某建于1996年的办公楼,该办公楼窗户为单层玻璃铝合金窗,由于外窗使用时间较长,胶条磨损严重,气密性较差,保温性能较低,见图1。
该楼朝北房间在冬季供暖期职工普遍反映室内较冷,职工在上班期间经常需要额外开空调取暖。而在冬季室外气温较低时,普通壁挂空调室外机( 蒸发器) 的蒸发温度也相应较低,使得空调机制热效率非常低,造成能源的大量浪费。因此,选择办公楼四层北面中间位置的办公室A进行外窗节能改造实验。
2. 1 改造前后室内外温度实测分析
改造前在确保A房间不开空调的情况下连续进行11天的室内外温度实测,温度记录仪记录间隔时间为5 min,具体测试结果如图2。
图2中,a为室内温度实测值,b为在测试期室内温度平均值,c为室外温度实测值,d为室外实测温度平均值。由图2知,室内平均温度为15. 79℃,远低于冬季供暖期对室内温度的要求。
目前北京市对老旧小区的既有建筑进行的节能改造中,外窗主要是将单玻外窗更换为双玻外窗,因此,本实验采用保温性能为7级的双玻外窗,其传热系数K = 1. 9 W/( m2·℃) ( 上述外窗检验依据标准为GB /T8484 - 2008) 。安装完毕后,在确保不开空调的情况下,同时对进行经过外窗改造的A房间和未进行外窗改造的B房间室内外温度进行实测分析。
图3中,e为室外实测温度,f为记录期内室外平均温度,c为A房间的室内实测温度,a为A房间的最高温度值,d为B房间的室内实测温度,b为B房间的室内最高温度。由上述测试结果分析知,a b = 1. 7℃ ,即在同一时间段内,外窗改造后A房间室内最高温度比未进行外窗改造的B房间室内最高温度高1. 7℃。上述分析说明对窗户进行节能改造确实可以提高室内温度,增强室内热舒适度。
但上述室温测试不足之处在于实验中仅对一个房间进行外窗改造,其周围房间并未进行外窗节能改造,从而导致在采暖季该房间将向周围房间不断传递热量,在各房间单位面积供热量相同情况下,导致改造后的该房间室内实测温度偏低于理论温度。在此情况下,若对整栋楼进行外窗节能改造,势必将削弱相邻房间之间的相互传热,因此,上述已改造和未改造的室内实测温差不足以代表整栋楼进行外窗节能改造后的室内实际平均温度。
故,考虑通过PKPM软件对该办公楼进行三维建模,模拟分析研究整栋楼全部进行外窗节能改造后各房间可能达到的室内温度、改造前后的单位面积耗热量以及节能率。
2. 2 模拟计算分析
根据该办公楼的建筑图纸,在PKPM的能效计算模块中建立该办公楼的三维模型。并根据该办公楼的图纸说明和维护结构材料实际构成情况在三维模型中对围护结构物性参数进行设定。其中,改造前的外窗为铝合金单玻外窗,取其换热系数为K =6. 4 W / ( m2·℃) ,改造后外窗的导热系数根据所选取外窗的检验报告结论设定,该办公楼三维模型如图4所示。
在设定室内温度为18℃的前提下,经模拟计算,与参考建 筑相比改 造前该办 公楼节能 率为0. 13,改造后该办公楼节能率为0. 31。
( 1) 单位面积耗热量及节能率
由上述计算结果知,对该楼仅进行外窗节能改造,其节能率可提高0. 18。单位面积耗热量指标由改造前的27.06 W/m2,降低到改造后的21. 26 W/m2,降低了5. 8 W/m2,而换算为单位面积耗煤量指标可降低3. 8 kg /m2,即每个采暖季可减少37. 05 t的燃煤使用量。
( 2) 改造前后理论室内温升
上述单位面积耗热量模拟计算的预设目标是达到18℃室温时改造前后所需要的单位面积耗热量。但是在实际改造过程中供热系统所提供的单位面积耗热量为一定值,因此,为获得对整楼进行外窗节能改造后室内可能达到的理论温升,考虑在模型中将外窗相关参数设定为改造后的双玻塑钢窗,不断调整模型中“能效计算总参设置”中的室内平均温度设定值,直至计算结果中的单位面积耗热量达到改造前的27. 06 W/m2,此时所设定的室内温度值即为对整栋楼进行外窗节能改造可能达到的理论室内温度。见图5。
经模拟计算,对整栋楼进行外窗节能改造,室内理论温度可达22. 5℃,比预设室内温度升高4. 5℃。因此,实测的同一时期改造与未改造房间1. 7℃温差仍有增大空间,即若对整栋楼进行外窗节能改造,考虑热损失改造后室温可以提高3. 1℃左右。
2. 3 经济效益分析
该办公楼外窗总面积为S1= 958. 58 m2,更换的外窗单价为α = 400元/m2。
则该办公楼外窗改造所需投资额E为
该办公楼总建筑面积为S2= 12 110 m2,则总耗热量减少量Q1为
目前,北京市的冬季供暖类型主要有三种[8],分别为小区燃煤锅炉供暖、小区燃气锅炉供暖和市政供暖,其中,小区燃气锅炉所占比例最大将近50% 。该种供暖形式收费由基价和实际使用热量产生费用两部分组成。
居住建筑
式中t———供暖时间/h;
Q2———消耗总热量/W。
公共建筑
式中t———供暖时间/h;
Q3———消耗总热量/W。
因此,采用具有代表性的小区燃气锅炉供暖收费方案计算外窗改造后该办公楼总节约费用Φ
由上述分析可知,若对该办公楼全部外窗进行节能改造,共需投入383 432元,每年因节能改造而节省的采暖费用为42 142. 8元。
投资回收期是项目可行性重要财务评价指标之一,由上述E与Φ的计算值,计算静态投资回收期N = 10. 11年,可见投资回收期过长,因此,市场机制在这样的既有建筑节能改造活动中基本失效。
在上述现实情况下,政府需要创新各种手段激励,可通过财政补贴、税收优惠、贷款贴息和设立专项资金激励,也可进行技术推广奖励和工程试点示范等方式激励。逐步走出既有建筑节能改造初投资大,回收期长的困境。在这方面,北京市在环保形势的巨大压力下,“十二五”期间大力进行既有建筑节能改造,特别是既有居住建筑的维护结构节能改造,改造资金全部来自于政府划拨,已经完成的既有居住节能改造已取得了初步的社会效益和生态效益。
3 结论
通过对北京市既有建筑调研发现需要进行节能改造的既有建筑存量巨大。对某办公楼A房间外窗进行改造效果分析发现,与未进行改造的房间同期室内最高温度升高1. 7℃,若对整栋楼进行外窗节能改造,室温可以提升3. 1℃左右。此外,改造后单位面积耗热量降低了5. 8 W/m2,每个采暖季可为业主节约42 142. 8元,对于减少采暖能耗费用、降低碳排放及保护环境具有一定的实际意义。不足之处在于投资回收期过长,因而若完全采用市场机制进行相应节能改造将导致市场积极性不高,因此,政府需要创新激励方式,制定新型财政金融政策,以更好地推动既有建筑节能改造的进程。
参考文献
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[2]刘小军,李进,曲勇,等.冷热电三联供(CCHP)分布式能源系统建模综述[J].电网与清洁能源,2012,28(7):63-68.
[3]江亿,彭琛,燕达.中国建筑节能的技术路线图[J].建设科技,2012(17):13-14.
[4]周燕,龚光彩.既有公共建筑节能效果实例分析[J].工业建筑,2011,41(1):44-45.
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[6]北京市住房和城乡建设委员会,北京市发展和改革委员会.北京市“十二五”时期民用建筑节能规划[R].2011.
[7]张娟.住房和城乡建设部财政部联合推进“十二五”时期北方既有居住建筑节能改造[J].建筑,2011(13):26.
[8]孙金栋,郑树伟,童葆华.北京市现行供暖系统分析[J].北京建筑工程学院学报,2005,21(1):15-16.
外窗改造论文 篇2
—外窗渗漏
外窗渗漏的描述：
在雨季，外窗渗漏是常见的质量通病，目前住宅建筑工程施工中使用的外窗大多为铝合金窗，通过雨后对施工现场外窗渗漏情况的察看分析，发现其渗漏点主要在窗框与墙体交界处。而此处渗漏主要原因是外窗与墙体的交界处的衔接工作未做好，其塞缝的材料及施工工艺方法存在问题。因此，要从施工准备的材料到施工中的工艺方法到施工后的成品保护的全过程进行控制。外窗渗漏产生的影响：
建筑外窗渗漏，将会导致室内已刮好的腻子被泡发霉脱落，已完成精装修的会导致装饰品发霉变黑，甚至脱落，严重影响住宅的使用功能及美观。针对现场已发生实体部分的改进举措（针对现场已发生实体部分）：
对于已发生的渗漏点其主要渗漏整改处理的方法和要求：先观察门窗框外侧及门窗洞口四周的墙面有无裂缝、空隙，门窗框、扇的型材拼接，玻璃安装是否严密，并结合雨后渗漏检查的标记、记录，判断渗水的通道，然后确定处理的方法。
1、玻璃胶条龟裂、短缺、脱落，窗边未打密封胶或密封胶不严密、开裂。窗框周边密封胶有瑕疵的，补胶、割除重打；窗框拼接处增补胶；玻璃压盖条变形的更换或修复，并在横竖压条交汇处增补胶；上悬窗搭接不严密的重新调整到位；窗洞四角横竖饰面砖交接处的灰缝上补胶，将胶条龟裂的重新更换，将未打胶的、不密实的、开裂的，全部从上到下找一遍，补充完整。
2、窗框安装后，因洞口四周所抹砂浆与墙体原基底找平层不能永久结合，或是所预留窗洞口过大，水泥砂浆抹灰过厚，使窗框边砂浆抹灰层开裂、空鼓现象，出现渗漏。对窗洞口抹灰出现的开裂空鼓现象，将空鼓部分全部剔除，重新进行抹灰。将基层清理干净，提前浇水湿润，控制好水灰比，保证有足够的强度。砂浆厚度控制在30mm以内，对于超过30mm的应加钢丝网片等加强措施，避免再次出现开裂空鼓现象。外墙面在窗台、窗边四周及洞口边300mm范围内采用防水涂料纵横两遍涂刷封闭。窗侧锚结点渗漏的在渗水点上下各200mm处进行凿开处理，填塞益胶泥。
3、窗台流水坡度，窗洞上口滴水线未做或做法不规范，排水不畅通引起积水从而导致渗漏。将流水坡度造成倒流水的窗台，在保证不破坏窗体及窗胶的前提下将窗口外沿剔凿窗台上做出向外的流水斜坡，坡度不小于 10％，在下雨时排水通畅不存水；窗台、过梁位置渗水部位，在内墙侧凿除粉刷层，清理干净、湿润后采用益胶泥进行涂刷毛化，然后采用益胶泥：细砂（1：2）填塞约4-5cm厚，个别再有渗漏点采用堵漏王封堵。窗洞上口统一做滴水线，保证流水不会流向窗口处。
4、窗户泄水孔数量不足或孔堵塞。对于有排水孔的金属窗，排水孔应畅通，位置和数量应符合设计要求。将堵塞的泄水孔清理开，排水通畅；对数量不足的增加泄水孔数量。
外窗渗漏的防治措施（针对下一步未实施实体部分）：
一、设计过程中：
外窗部位防水设计应根据“排水为前提，防水为基础，密封为关键，多道设防，共同作用”的原则，重视合理的防水构造设计，优选防水材料和抹灰等级。1）外窗台要做好节点防水构造，同时内窗台应比外窗台高出20 mm，突出墙面的外窗台面应做坡度不小于3％向外的排水坡，下部要做滴水，与墙面交角处做成直径100 mm的圆角。
2）如果墙体采用空心砌块，其外墙窗洞周边200 mm内的砌体应用实心砖或砌块砌筑，或用C20细石混凝土浇筑。砌筑砌块应采用稠度较大的专用砂浆，特别是垂直缝应填筑饱满，所有砌缝均应作原浆勾缝。窗洞口周围宜用厚度不小于5 mm的聚合物水泥砂浆嵌填，或在安装窗时枪喷泡沫保温材料后再填柔性密封材料。3）窗户型材要满足要求，切莫贪小利而选用劣质、不合格品。严格控制原材料质量关，杜绝不合格品在施工过程正出现。所用的材料应严格按照规范要求见证取样，符合质量标准和设计要求的，方可使用。外墙砂浆强度要注明等级，避免强度过低、材质疏松而形成诸多渗漏水通道。
二、施工过程中：
外窗部位的防水施工未严格按操作程序及设计要求精心施工，局部地方防水措施不当，造成细部节点质量低劣，密封效果达不到规范要求，坐浆、填缝、打孔等施工不规范，也是造成渗漏的原因。1）施工前准备，基层的检验、清理、处理，外窗套边框及外墙局部扩缝、钻孔，各重点部位的密封处理，安装引水条（槽），外窗套四周30 cm范围内用防水剂喷涂，喷淋水试验，复查并及时修补。
2）安装时窗框与墙体间的缝隙应均匀，宜控制在20～30 mm；外窗部位防水工程由防水专业队伍施工；铝合金窗预留孔洞的位置应正确，框与墙体间的缝隙应均匀，宜控制在20～30 mm；用清水冲洗干净窗框与墙体之间的接缝，达到无尘、无砂、无污染和杂物；嵌填密封胶。泡沫填缝剂填塞施工后，用小刀进行切割，框四周缝隙留6 mm深槽口，再用密封胶填嵌密封；用矿棉毡条等将铝合金窗框与洞口墙体间的缝隙填塞密实，外面再用优质密封材料封严，发泡填缝要密实、连续、饱满；对铝合金窗框的榫接、铆接、滑撑、方槽、螺钉等部位，均应用防水玻璃硅胶密封严实；嵌填密封胶时操作要平稳，枪嘴应始终对准接缝底部，倾角45°。移动时应始终使挤出的密封胶处于枪嘴前端；缝内有挤压力，不要拖着胶走枪。避免漏嵌或空穴；胶条应平直、流线整齐、表面光滑美观；对外窗套窗台四周外墙饰面30 cm范围内及外窗套侧立边30 cm范围内的外墙饰面，喷涂无色透明高效外墙防水剂。作防渗处理。
三、加强质量管理
1）各工序施工质量的保证，首先从人的管理入手，做到思想上高度重视，行动上严格执行。实行项目经理总负责、施工员及班组分级负责制，明确各级责任制及奖罚制度，提高质量意识。
2）实行预控质量管理，重点抓好通常易渗漏的细部节点构造及分项工程的操作工艺质量控制，采取全面质量管理办法，对原材料、设计施工和管理等主要要素进行质量预控。
3）施工作业前，由施工单位技术工程师和该项目负责人组织施工作业人员学习有关规范、规定及设计施工图纸、作业方法、工艺流程、质量及安全等各方面的要求，特别强调对细部构造施工操作要领的掌握，以保证高质量施工。4）严格各工序的施工交接、检查、复查、验收制度，未经检查验收或验收不合格，不得进行下道工序施工，并对已完成的部分要采取保护措施，加强成品保护。特别是喷淋水试验，检查外窗部位各工序有无渗漏，可在雨后或持续下雨24h以后进行。现场实施情况跟踪检查验收：
1、检查铝合金窗安装：预留洞口的高度、宽度、对角尺寸，窗框的垂直度、方正度，窗框和墙体的间隙等应符合质量验收规范的规定。
2、检查窗台的流水坡度、窗顶滴水槽（鹰嘴）：按照技术交底要求施工。
3、检查窗套的水泥砂浆抹灰面层：无开裂、空鼓现象。
4、检查窗框和墙体间隙的发泡剂塞缝：应饱满、密实，保护膜完好。
5、检查铝合金窗框间隙、窗框和墙体间隙的水泥砂浆塞缝：应密实、无开裂、空鼓现象。
6、检查密封胶：表面应平整光滑、厚度均匀。
外窗的防水安装 篇3
1 木窗
对于木窗安装的讨论,只作概述,即不涉及双层窗、防风窗、密闭窗、防火窗及清水硬木窗的安装。
1.1 锚固
木窗的锚固比较简单,砖墙上,可直接用长铁圆钉将窗框钉固在洞口预埋的防腐木砖上。
东北地区因墙厚、风大、料(框)大,多采用骑马钉。
南方习惯立樘装窗的地区,则先将木砖钉固在窗框上,随砖砌入。
加气混凝土砌体,推荐预埋混凝土砌块,砌块中预埋圆柱木芯;有条件时采用硬质塑料螺旋专用锚件。大窗,洞口两侧应加设混凝土构造柱,柱内加预埋件。直接在加气混凝土上钻孔,下木塞,胶粘,主要用于内窗。
1.2 填缝
立樘装窗者,窗框随砖砌入,框与洞口之间的填缝,只要认真,容易饱满。塞樘装窗者,洞口与框外口之间常预留20 mm的缝,有些框与洞口间的空隙为10 mm,但裁口后,框外口缝隙也不少于20 mm。缝宽10 mm处,填塞沥青麻丝等柔性材料,防风保温;而框外口20 mm缝宽处填砂浆,因缝深通常只有20～30mm,仍可保证砂浆饱满。
1.3 防水
木窗除密闭窗外,一般接缝密封要求不高。窗框与洞口之间即使砂浆填塞饱满,由于材性的原因,也仍然存在缝隙,毛细渗水难免。因此,所谓木窗安装的防水,一是靠窗台的顺畅排水,二是靠窗下框料安装时形成的构造防水措施(主要是将窗台降到框料以下),同时,在下框料及窗台处设置挡水或滴水,旨在避免雨水对缝处的直接侵入。
2 钢窗
与木窗一样,钢窗有完整的构造设计资料[1],本文也只作概述,不配示意图。
2.1 锚固
钢窗的锚固常通过扁钢制作的铁脚完成。铁脚与钢窗锚固的一端均采用机制螺钉。与洞口锚固的一端则视洞口材料而定:砖砌体,一般是将扁钢另一端开成燕尾,埋入预留洞,用混凝土填实;预埋钢板,则焊接;钢筋混凝土,则直接用射钉;钢制膨胀螺栓可装在混凝土上,也可装在砖砌体上。加气混凝土或多孔砖,则应采用专用锚栓,但最好的办法是将锚固点设计为混凝土预埋块。
2.2 填缝
空腹钢窗框料外型及尺寸与木窗差不多,因此其填缝也与木窗近似,填砂浆时,容易密实。
实腹钢窗,因框料在洞口一侧有凹入,填砂浆需要更认真。但由于框料高度(洞口横向尺寸)比空腹钢窗与木窗都小,并不真正影响砂浆填塞的质量。
2.3 防水
钢窗填缝后,砂浆与框料之间的缝隙实际上是仍然存在的,只是比木窗的缝隙小,且钢窗与洞口之间的温度变形差相对不算大,缝的发展主要受窗的启闭振动之影响,因此缝处可以不打胶,但构造防水还应保证。
如木窗一样,构造防水主要是将外窗台降至框料以下,以便在框料与窗洞口之间形成滴水,减少缝处水的直接入侵,或减少浸水时间。
3 塑料窗
这里所说的塑料窗不包括钙塑窗,其主要材料是硬质聚氯乙烯(UPVC),多用于北方保温要求高的地区,也用于有耐化学腐蚀要求的环境中。为保证塑料窗的刚度,在料内腔衬加钢、铝(合金)加强型材。内衬加型钢的窗,俗称“塑钢窗”,也作“塑刚窗”。由铝塑直接挤压成型的塑面铝芯型材制作的窗称铝塑窗。
3.1 锚固
塑料窗的正规安装,应采用调整铁脚。调整铁脚也称联结件。联结件使用2.0 mm厚镀锌扁钢制作,与洞口锚固的一端开有钉孔,与钢窗一样,可采用燕尾、焊接、钢膨胀螺栓、射钉(见前文所述)。与框料联结的一端,则设计成齿状,可牢牢卡在框料底部设计的凹槽之中。
工程实践中,许多塑料窗的安装是在框料上钻孔,用钢钉穿过钉孔,直接钉锚在洞口上。认真一点的,在洞口四周预埋木砖,用螺钉穿过钉孔钉锚于木砖上。二者都是一种快捷但粗糙的施工。
用在腐蚀环境中的塑料窗应坚持正规安装,否则钉孔产生的渗水很快会将金属加强型材腐蚀。钉帽处施打密封胶也属非正规作法,不能长久保证密封。
3.2 填缝
塑料窗的框料底部因有凹入,因此理论上填塞砂浆易虚空。实际上,因为塑料窗多用于北方,因此,砂浆只填塞在表面,内部以填柔性保温材料为主,使得填塞砂浆的深度较浅,消解了凹入填塞操作的不便。
3.3 防水密封
3.3.1 传统方法
因为砂浆与塑框之间完全没有粘固,因此,塑料窗虽填缝可以密实,但在温度变形及窗扇启闭推拉的作用下,天然存在的缝隙会不断发展,形成明显的毛细渗水途径。因此,塑料窗框料与洞口连接处,应在迎水面用高弹密封胶(比如聚氨酯密封胶),填入预留的凹缝中,形成防水密封[2]。
塑料窗若采用现场喷发的聚氨酯泡沫填缝,可同时形成密封防水。但由于聚氨酯泡沫使用寿命较短,不易形成耐久可靠的密封防水。
需要指出的是,工程实践中很少有人预留凹缝,大多只是在外墙饰面工程收尾时,在90°阴角处简单清理一下粉尘浮屑后打胶,形成一面朝外、两面半虚的粘接,与胶的正常工况相差甚远。因此,一方面要正确进行胶体构造施工,一方面建议增设密封填缝,采用新材料新工艺,形成内外二道密封防水,这在风雨较大的地区十分必要。
3.3.2 新材料新工艺
新材料主要是闭孔泡沫橡胶条及其专用环氧树脂粘合剂。二者均具有优良的耐水、耐老化性能,使用寿命不低于塑料窗本体。
该材料及其配套的新工艺已有专文介绍[2],此处不再重复。
4 铝合金窗
铝合金窗的防水安装,涉及柔性安装及内外密封。外密封的正确实施,有赖于铝合金框料断面的合理设计。内密封已有专文介绍,本文仅以70系列平开铝合金窗的节点设计为例,作为内外密封设计的补充(图1)。
柔性安装及高级铝合金窗的密封安装,涉及内容较多,容另文展开讨论。
参考文献
[1]建筑设计资料集(第9集)[M].2版.北京:中国建筑工业出版社,1997.
谈建筑外窗的安全防护 篇4
保证使用者的安全是建筑设计的基本要求之一, 建筑外窗一般为临空窗, 多采用玻璃为透光材料。由于玻璃属于易碎材料, 受到外力撞击时容易碎裂并产生边缘尖锐碎块, 人员易被碎片划伤, 严重时可能导致人员和玻璃碎片从高空坠落。为保证人员及财产安全, 必须进行安全防护。
目前, 国家已经颁布实施了多部相关规范, 对外窗的安全防护做了明确的规定, 本文通过不同规范, 对外窗防护的要求进行了初步探讨, 并结合工程中易出现的有争议的问题进行了分析, 供设计人员参考。
2 现行设计规范对外窗防护的规定
建筑外窗的防护主要有两个方面:一是防止外窗损坏后引起的人员坠落;二是避免玻璃碎裂或坠落对人员的伤害。规范采用的相关措施主要为在临空低窗台加装护栏和易碰撞、坠落的部位使用安全玻璃, 具体有以下条款。
2.1《民用建筑设计通则》第6.10.3条中的相关规定
临空窗台高度低于0.80m (住宅低于0.90m) 的应采用防护措施, 防护高度不低于0.8m (住宅不低于0.90m) ;防护栏杆的形式在《全国民用建筑工程技术措施》中有详细图示 (见图1) 。需要注意的是低窗台、凸窗等下部有能上人站立的宽窗台面 (可踏面) 时, 贴窗护栏或固定窗的防护高度应从窗台面起计算。
2.2《建筑安全玻璃管理规定》第6条中的相关规定
对于7层及7层以上建筑物外开窗, 面积大于1.5㎡的窗玻璃或玻璃底边, 离最终装修面小于500mm的落地窗, 公共建筑物的出入口、门厅等易遭受撞击、冲击而造成人体伤害的部位, 应采用安全玻璃。
2.3《建筑玻璃应用技术规程》第7.3.1, 7.3.2条中对玻璃的要求
安装在易于受到人体或物体碰撞部位的建筑玻璃, 应采取保护措施;根据易发生碰撞建筑玻璃所处的具体部位, 可采取在视线高度设醒目标志或设置护栏等防碰撞措施; (玻璃) 碰撞后可能发生高处人体或玻璃坠落的, 应采用可靠护栏。
2.4《建筑玻璃幕墙工程技术规范》第4.4.4, 4.4.5条中的相关规定
当与玻璃幕墙相邻的楼面边缘无实体墙时, 应设置防撞设施;人员流动密度大、青少年或幼儿活动场所及使用中容易受到撞击的部位, 其玻璃幕墙应采用安全玻璃;对使用中容易受到撞击的部位, 应设置明显的警示标志。
以上规范的要求基本是一致的, 外窗安全防护最直接的方法是避免人体对玻璃的冲击, 通过防护设施或醒目标识使人不容易撞击到玻璃, 即使玻璃碎裂, 防护栏杆也可以阻止人员坠落。其次易于碰撞的部位则采用安全玻璃, 降低碰撞伤害。对于易于碰撞部位的认定, 主要是考虑腿部碰撞, 规范认为落地的玻璃门窗、底边距楼地面大于500mm的窗属于易于碰撞部位。
3 工程实践中易于出现的争议问题
虽然规范已经对于外窗的防护有了诸多规定, 但由于工程实践本身的复杂性, 在实际工程中, 经常遇到关于安全防护的争议问题, 下文将对较常见的问题进一步分析探讨。
3.1 关于可踏面的规定
《民用建筑设计通则》对可踏面的定义是高度≤0.45m, 同时宽度≥0.22m的可踏部位。此定义与《全国民用建筑技术措施》是一致的, 但《全国民用建筑技术措施》只限制窗台高度≤0.45m, 并未要求同时满足宽度大于0.22m的要求 (见图1) , 此条较通则要严格的多。建筑墙体厚度一般不超过300mm, 窗居中安装, 室内一侧窗台不会大于0.22m, 这还需要从可踏面算起吗?如何理解这个问题, 笔者认为对于低窗台, 即使不满足宽度小于0.22m的要求, 依然要按照可踏面处理。因为《全国民用建筑技术措施》同时规定, 即使窗台高于0.45m, 护栏下部0.45m以下范围内不得设置水平栏杆或其他可踏部位, 如有可踏部位应从可踏面算起。水平栏杆的宽度是不可能大于0.22m的, 规范依然认定其为可踏部位, 同理低窗台也应该算作可踏面, 这主要是防止儿童的无意识攀登行为, 这点在《住宅设计规范》外窗防护条文解释也有相关说明:“距楼地面0.45m以下的台面、横杆等容易造成无意识攀登的可踏面不应计入窗台净高”。
3.2 安全玻璃是否可以替代安全护栏
对于落地窗或低窗台窗 (距完成面小于500mm) , 由于在这种条件下按照规范已经必须使用安全玻璃了, 再做一道护栏是否有必要?在《全国民用建筑技术措施》中底窗台护栏高度示意图里, 确实有用安全玻璃代替护栏的做法。笔者认为这种做法是允许的, 但需满足以下条件:
1) 在防护高度处设横档, 并可承受水平撞击荷载0.5~1.0k N/m (按《结构荷载设计规范》楼梯栏杆取值) ;
2) 防护高度以下窗为固定窗并采用夹层玻璃, 不可采用钢化玻璃。
应该说这些条件时很严格的, 为什么用横档代替护栏要采用夹层玻璃呢?因为护栏的作用是防止人员坠落, 同时也避免人直接撞碎玻璃, 夹层玻璃即使碎裂也不会飞散, 能有效的防止玻璃和人员坠落, 而钢化玻璃破碎后会飞散坠落, 无法保证人员安全。由于造价昂贵、构造复杂, 此种做法对于大量民用建筑是不经济的选择。需要注意的是, 对于有安全要求的中空玻璃, 必须两侧均为安全玻璃, 单片钢化或单片夹层不属于安全玻璃。
3.3 玻璃幕墙是否需要设置防护栏杆
玻璃幕墙属于另一种形式的外窗, 在安全防护的角度上, 与外窗相似, 但有所不同。首先落地玻璃幕墙一定是采用安全玻璃的, 玻璃幕墙经常用在机场、展览馆、高级商业等大型公建, 如果设置0.8m高护栏会破坏感观效果, 往往是建筑师不能接受的。那么玻璃幕墙是否一定需要护栏呢?首先需要对幕墙玻璃的性质认定, 是属于窗玻璃还是属于栏板玻璃。笔者认为, 玻璃幕墙是外墙 (外窗) 的一种形式, 很少有人会依靠其边缘活动, 受到水平冲击, 只要保证人员和玻璃不坠落即可, 没有必要达到栏板玻璃的强度要求。按照《玻璃幕墙工程技术规范》4.4.5条规定, 当与玻璃幕墙相邻的楼面边缘无实体墙时, 应设置防撞设施。此条文明确规定了落地玻璃幕墙需设置防撞设施, 但并未限定防撞设施的类型。而在《玻璃应用技术规程》7.3.2条提到, 碰撞后可能发生人体或玻璃坠落的, 应采用可靠护栏。由此可推断, 只要采取夹层玻璃同时设置防碰撞设施, 就可以避免人体或玻璃坠落, 也就可以不设护栏。目前, 已有不少工程案例采用了此种做法。防碰撞设施有不同的形式, 除落地栏杆外, 水平金属杆 (见图2) 、玻璃防撞栏板 (见图3) 、落地低护栏等都可作为防撞设施, 可根据需要灵活采用。
外窗防护的最终目的是为了保证人员的安全, 是建筑工程实践中广泛存在的问题。安全问题无小事, 防护栏杆的设置、安全玻璃的选择等对建筑物的安全使用功能影响重大, 应引起设计人员的充分重视, 设计文件也应清楚表达。
参考文献
[1]王秀哲.浅谈低窗台、凸窗防护栏杆的安装要求[J].建筑, 2010 (7) :96-97.
[2]任志宏.小议栏杆的高度问题[J].山西建筑, 2009 (5) :33-34.
关于建筑外窗物理三性检测的体会 篇5
1 气密性能影响因素与控制
外窗的气密性能是指正常关闭着的窗在室内外压差作用下阻止空气渗透的能力。产生空气渗透的原因主要有室内外存在压力差、试件本身的缝隙两大因素, 只有压力差、缝隙两大因素同时存在时, 才可能会产生不利的空气渗透现象。但是压差是比较难控制的, 因此控制气密性的关键是控制外窗本身的缝隙。外窗本身的缝隙有:窗扇之间搭接缝、窗扇和型材之间缝隙和玻璃与型材之间镶嵌缝。本人从所检测的窗来看, 玻璃的密封材料大多采用改性聚氯乙烯 (PVC) 、橡胶弹性密封胶条、硅酮密封胶等。而框扇密封材料主要是改性聚氯乙烯 (PVC) 、橡胶弹性密封胶条或密封毛条, 其中推拉窗大多采用密封毛条, 而平开窗基本上均采用胶条密封, 而采用胶条密封的平开窗其气密性均明显优于推拉窗, 且同为推拉窗, 采用胶条密封的气密性优于毛条密封效果。当然, 密封胶条也存在一个老化问题, 胶条老化以后密封性能明显下降。因此, 在控制气密性能时应采用优质的、不易老化密封胶条, 例如:合成橡胶类 (三元乙丙橡胶条、氯丁橡胶条、硅橡胶条) 。除了密封材料的质量以外, 加工制作的质量也是影响外窗气密性的重要因素, 加工装配中应对窗扇之间的搭接缝和窗扇与窗框之间的缝隙加以控制, 使之紧密接合形成一个有效的密闭体系。另外合理的控制外窗开启扇与固定部分的比例以尽量减少框扇缝隙长度, 以上这些都是控制外窗气密性能有效措施。
2 水密性能的影响因素与控制
外窗水密性能是指正常关闭着的外窗在风雨同时作用下, 阻止雨水渗透的能力。外窗发生雨水渗漏需要三个条件, 第一是要存在缝隙或孔洞;第二是要有雨水作用;第三是在外窗缝隙或孔洞的两侧存在压力差。我们要防止雨水渗漏就必须使上述三个条件不能在一个部位同时产生。所以外窗缝隙的控制质量情况, 雨量的大小, 内外压差的大小直接影响水密性能的好坏。就目前检测的外窗来看, 相对来说制作良好的平开系列窗的水密性能要较推拉系列窗好得多。本人结合在水密性检测过程中发生的渗漏现象, 发现雨水渗漏产生的原因主要有 (针对开启形式为推拉的外窗) : (1) 玻璃与窗扇或窗框的镶嵌缝不密实; (2) 窗扇与窗框之间存在较大的缝隙; (3) 窗扇与窗扇搭接缝不严密或搭接顶部没有安装挡水块; (4) 窗框下部没有泄水孔或泄水孔留置不当而积水, 以致推拉窗下框积水后溢出试件内表面; (5) 窗扇周边密封毛条质量差或安装固定不到位, 形成雨水飞溅现象; (6) 下轨道外侧档水槽高度过低等。
控制措施有: (1) 严格控制玻璃、窗扇、窗框之间的缝隙, 使之形成一个有效密闭系统; (2) 在下轨道内两端和中间设置排水孔, 排水孔的开口尺寸最小应≧6mm以上, 以防止排水孔出现堵水现象; (3) 选择使用优质的密封毛条并安装固定到位, 紧密填充窗扇与窗框之间的缝隙, 可有效阻挡雨水喷溅; (4) 下滑做成具有一定高差的阶梯状, 并向内有一定的倾斜坡度, 可以增加挡板的挡水压力, 使排水更加顺畅; (5) 增加下框内侧挡水槽高度, 最好不要少于20mm, 因为水密性能压力差值10Pa约需要下框内侧挡水高度1mm以上。
3 抗风压性能的影响因素与控制
外窗抗风压性能是指正常关闭着的外窗在风压作用下不发生损坏和功能障碍的能力。外窗抗风压性能的影响因素主要有如下几方面。
3.1 外窗的设计因素
由于某些外窗的工程量比较小, 为了节省费用, 根本没有对施工外窗进行前期的设计计算和选材, 凭经验加工制作外窗, 随意增加外窗的尺寸和改变外窗的分隔形式, 这样必然会影响外窗抗风压性能;另外由于外窗加工制作工艺较简单, 故目前除门窗生产厂外, 装饰施工单位往往自行制作, 甚至居民住宅装修的门窗加工安装中, 马路小作坊占相当比例。因此, 设计和制作质量失控, 从型材、五金件选材到密封、节点设计等常不合理, 导致外窗的性能达不到国标最低要求。有效的控制措施是:应根据其工程所在地和建筑物的高度计算标准风压值, 明确所应满足的抗风压性能要求, 然后再根据设计风压和分格大小来计算确定窗的型材和玻璃等用料。
3.2 型材的主要特性
外窗抗风压强度的验算包括两个方面: (1) 主要受力杆件抗弯强度验算; (2) 主要受力杆件的抗剪强度验算。门窗主要受力杆件抗弯强度验算, 是以受力杆件在风荷载作用下引起的挠度应小于允许挠度进行验算。挠度计算公式中的两个与型材有关的参数为E、I。如受力杆件所用型材及型材代号已确定, E、I就是定值, 它们对抗风压性能的影响也已基本确定。
现今外窗所用的型材基本为铝合金型材、PVC塑料型材。铝合金型材的弹性模量E铝=7×104MPa, PVC塑料型材的弹性模量E塑=2×103MPa。由于塑料型材强度较低, 因此需加入增强型钢 (E钢=2.06×105MPa) 来增强塑料窗的抗风压性能。对塑料窗主要受力杆件的抗风压验算, 一般也仅考虑其内腔所衬增强型钢的抗风荷载作用。I一般指截面的X轴惯性矩Ix, 与型材的截面尺寸大小、型腔结构、型材的外壁厚度有关。按现行规定, 铝合金窗受力杆件型材最小实测壁厚应≧1.4mm, 平开PVC塑料窗型材最小实测壁厚应≧2.5mm, 推拉PVC塑料窗型材最小实测壁厚应≧2.2mm。
3.3 建筑玻璃
在检测过程中, 如发生玻璃破裂, 应认为外窗失去了抗风压性能。按照JGJ 113-2003《建筑玻璃应用技术规程》, 对不同种类、厚度的玻璃, 在不同风荷载标准值下的最大许用面积作出了规定。其计算公式为t≦6mm时, Amax=0.2at1.8/Wk, t≧6mm时, Amax=a (0.2 t1.6+0.8) /Wk。a为不同种类玻璃抗风压调整系数, t为玻璃厚度。一般在进行门窗设计时, 在外窗所受的风荷载标准值确定的情况下, 玻璃面积应控制在最大许用面积范围内。另外, 玻璃四周必须配用不同厚度的防震垫块, 使玻璃不与玻璃槽直接接触, 以增强玻璃抗破裂的能力。广州市已规定建筑物7层以上的铝合金窗或单块面积超过1m2的玻璃均须采用安全玻璃。
3.4 五金配件安装及质量
影响平开窗抗风压性能五金配件主要是执手、窗铰, 如果执手、窗铰安装不到位就会使锁片与锁杆的上下、左右搭接量不足, 在负风压的作用下窗扇容易出现执手松脱, 窗扇被开启的现象。对于推拉窗影响抗风压性能的五金配件主要是窗锁、滑轮安装的位置。如果窗锁未调好, 使窗扇抬高或不紧闭就会降低外窗的抗风压性能。如果是滑轮与窗扇搭接量不足特别是下搭量不足时, 窗扇易脱轨, 增加窗扇坠落的危险。这时应在加工装配时注意调整滑轮的高度, 使窗扇下框的凹槽正好卡住滑轮导轨, 就可以有效的避免脱轨的发生。
根据GB/T7106《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》明确规定以定级检测过程中门窗所承受的正、负压值的较小者作为其抗风压性能的判断依据。平开窗由于受安装的五金配件及质量的影响, 其正、负压值有可能相差较大。因为从受力的特点看, 外平开窗的窗扇受正向或内平开窗的窗扇受负压作用时其窗框的竖框受荷情况按均布荷载计算, 外平开窗的窗扇受负压或内平开窗的窗扇受正压时, 其窗框的竖框受荷情况按五金件处有集中荷载作用的简支梁计算, 受力情况差别比较大。由于平开窗窗锁形式多样, 不同的窗锁受力特点不同, 即使安装在竖框的相同部位, 所引起的变形也不一样。根据已往的检测数据, 当窗扇面积较小的外平开窗采用单点执手时变形检测正、负压之比接近在 (1.5～2) :1左右, 对于使用双头联动板扣型执手不存在控制杆转移的平开窗变形检测正、负压之比较接近1:1的关系。但是当平开窗的开启扇又长又宽面积较大时, 在风压的作用下往往产生较大变形, 使窗扇与窗框之间出现较大的缝隙, 导致严重漏气的功能障碍, 影响窗的抗风压性能。有效的控制措施就是在使用联动的四点锁, 例如在窗扇上下方靠近执手的一边再加装两个联动锁点, 这样在承受负向风压时就多了上下两个固定点, 有效的控制甚至避免了窗扇变形。
建筑外窗的三项物理性能是最重要、最根本的性能, 它关系到外窗作为房屋的维护结构部分是否与墙体一同起到应有的作用。工程检测人员应加强自身素质, 熟悉检测标准和有关的规范, 在检测过程中不断总结经验, 提高检测水平, 充分发挥建筑外窗物理三性检测的质量控制作用。●
参考文献
[1]DBJ 15-30-2002《铝合金门窗工程设计、施工及验收规程》
[2]JGJ 113-2003《建筑玻璃应用技术规程》
[3]GB/T7106《建筑外窗抗风压性能分级及其检测方法》
[4]GB/T7107《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》
温州地区现用外窗节能性能及分析 篇6
关键词：建筑外窗,节能性能,遮阳系数,传热系数
建筑外窗是建筑围护结构的重要元素,尽管外窗面积比外墙面积要小得多,但其散热量通常是墙体的 5倍～6倍,温州是夏热冬冷地区,一年四季温差很大,这样的气候特点决定了建筑外窗必须兼顾夏季隔热和冬季保温的性能。随着节能外窗应用的日益广泛,在保证日照、采光、通风、观景要求的前提下,为了更加经济合理地投入、使用节能外窗,减少外窗对建筑能耗的影响,必须首先把握各种外窗的节能性能,以便为正确应用节能外窗提供一定的依据。
本中心(温州市建设工程质量监督站检测中心)多年来对建筑外窗进行各种性能的检测,通过对所测数据的统计分析,研究温州地区现用外窗的节能性能,从窗入手提出解决室内保温隔热问题。
1 玻璃露点
根据本实验室试验数据统计,节能窗的中空玻璃露点合格率达到了98%(共253组数据),经调查分析造成玻璃露点不合格的主要原因为:个别非专业生产中空玻璃的企业在生产时不能严格按标准生产,并且有偷工减料的情况。目前温州地区一般采用金属间隔框加丁基胶加聚硫密封胶的中空玻璃。外层密封胶应用打胶机注胶,许多企业用油漆铲来填塞,不能保证填塞饱满,增加漏气的可能;其次中空玻璃的外层胶厚度薄,标准要求最少 2.5 mm～3 mm,常常金属间隔框位置不准确使胶层厚度达不到要求或一边厚一边薄的情况,胶层太薄也会导致空气渗透;还有加工时没有干燥剂定量灌装设备,人工灌装经常使干燥剂不足,不能有效吸收中空层潮湿空气。以上情况都会导致中空玻璃内产生水汽而结露,有的安装后就发现,有的可能要一、二年出现,一旦出现结露只能更换玻璃。
2 气密性能
根据本实验室786组样品的《门窗物理性能检测》的检测数据见表1。
由表1可知,平开窗大多数是符合国家节能要求的,在当前工程中使用的推拉窗是用毛条密封,两扇搭接处因结构原因存在空气渗漏通道,上下左右仅靠毛条接触式密封也存在空气渗透空隙,其气密性6层以上要达到1.5 m3/(m·h),普通推拉窗则很少能做到。究其原因无非是推拉窗比平开窗价格低,在招投标时以最低价中标,造成外窗节能首先先天不足;设计人员往往迎合开发商要求,设计时也选用推拉窗,推拉窗与平开窗用一样的计算方法,使外窗节能计算失误;另外硅化有隔气片的毛条很少应用,使产品品质与节能要求有差距。
3 可见光透射比与遮阳系数
建筑门窗的玻璃约占门窗面积的80%,因此玻璃的遮阳性能是外窗节能的重要参数,经过对59组样品的测试,得出结论见表2。
由表2可知,中空玻璃厚度对其可见光透射比及遮阳系数影响不大,玻璃种类才是造成可见光透射比及遮阳系数参数差异的主要因素。双面都是白玻的中空玻璃是不能满足遮阳性能要求的(外窗节能性能指标要求可见光透射比不小于0.4,遮阳系数不大于0.55),LOW-E的中空玻璃具有良好的遮阳性能和可见光透射比,是值得推广的玻璃品种。
4 传热系数
传热系数是表征外窗节能性能非常重要的参数,直接体现窗的保温隔热性能,经过对温州地区常用的几种窗型的试验,数据统计见表3。
公共建筑的居住建筑对建筑外窗普遍要求宽敞、明亮,窗墙比大部分在0.4以上,公共建筑对门窗的传热系数要求3.0 W/(m2·h)以下,居住建筑传热系数要求3.0 W/(m2·h)～3.3 W/(m2·h)。由表3数据可知,断热铝合金以及塑料窗才应是温州地区节能窗的主要形式,虽然有些采用双面白玻的窗型能满足保温性能节能要求,但其遮阳性能却无法满足,单面LOW-E的中空玻璃具有良好的遮阳和保温性能,应成为节能窗的主要玻璃配置。
5结语
为保证建筑室内热环境质量,提高人民居住舒适水平,节约能源,尽快普及隔热性能好的外窗,满足建筑节能设计标准对外窗的要求,要做到以下几点:
1)型材采用断热铝合金或塑料,玻璃采用单面LOW-E的中空玻璃具有良好的保温隔热效果。目前温州地区节能窗应广泛采用此种配置。
2)应选用性能好的中空玻璃隔条,减少中空玻璃周边传热强度,防止严寒天气出现结露结霜。
3)采用大固定、小开启的形式。固定扇有节约型材和不需使用合页、执手、扣件、密封条等一系列配件的优点,节约成本,相对于开启扇而言,固定扇搭接缝少,减少空气渗透量,并使采光面积增大,既节约能源,又减少了照明能耗。
参考文献