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                如何保证被动式低能建筑系统门窗◆的气密♂性能

                2019-10-28 11:21:40 来源: 作者: 阅读:  字体 :


                维卡塑料(上海)有限公司 齐蓓

                 

                摘 要:本文通过论述决定被动式低能耗门窗保温的性能要素,分析控制门窗气密性的技术措施,发挥系统门窗在被动式建筑中优越物理性能,最大程度满足使用舒适度和能效理念的要求,以期引起社会各界对低能耗系统门窗的关注。

                关键词:UPVC门窗、被动式低能耗、保温、气密性

                1 前言

                目前我国建筑能耗约占社会总能耗的30%,在保证合理舒适度情况下,最大限度地降低建㊣ 筑能耗,已经成为国策。门窗作为被动式建筑围护结构的重要组成部分,其散热损失占整个外围护结构的50%左右,因此高性能门★窗是实现被动式建筑的先决条件,对于门窗材料的选择、加工以及安装质量应该给予高度重视。

                维卡塑料(上海)有限公司是德国维卡集团在中国独资建立发展20年的优质系统门窗供应商,也是uPVC门窗先进技术〓和促进国家及行业标准的先驱♀者,在被动式低能耗系统门窗研发和应用上积累了大量ξ 经验,以下针对决定被动式门窗保温性能的☉气密性展开讨论。

                2 决定门窗保温性能的因素

                评价被动式门窗的性能,最主要是保温性能,其决定因素和保温隔热比参考如下:

                1)门窗传热系数U值(或者K值): 5060%2)门窗的气密性能: 2530%3)遮阳:1520%

                为了满足被动式建筑热舒适度要求,门窗的传热∴系数U值是考核门窗保温性能的关键指标。由于欧洲和中国的检测方法(窗型、测试温度温差及风速等边界条件)的不同,传热系数指标要求也略有不同。例如按照德国PHI的要求,被动式门窗安装后的传热系数Uw,installed0.85W/(m2·K);根据我国测试方法差异,安装后整窗传热系数》Kw,installed1.0W/(m2·K)左右。

                3 保证外围护门窗的气密性

                建筑物良好「的气密性对于提高能效有着非常重要的贡献,其涉及建筑物理学诸多领域,不仅对建筑物保温、防潮、隔音、防火有影响,与屏蔽有害物质也密切相关▃,并保证有效通风系统的正常运行,优化☆空气质量,为提高能效改善舒适度创造条件。

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                1 窗洞口气密层节点详图

                良好的气密性并非自然而然形ζ成的,需在所有建造环节中予以考虑,设计阶段就要明确定义整个建筑物的气密层,应该是一个连续不♂间断的封闭圈,其包覆所有供暖区域,并注意合理安排施工顺序,图1红线为门窗洞口处的ζ 气密层标识。

                为了保证该处的气密性,要做到以ω 下几点:

                3.1 严格按照系统窗加工方法控制成品窗质量

                选用符合性能要求及被动式门窗标准的系『统组成材料,系统门窗供应商应严格遵循系统门窗的加工工艺进行』门窗设计及组装,并注意以下几点:

                3.1.1 选择A类壁厚型○材产品,更持久地保证门窗气密性

                 

                GB/T 8814《门、窗用未增速聚氯乙烯(PVC-U)型材》标准中,对主型︽材壁厚进行了分类如图2,而uPVC型材的可视面、非可视面︾甚至结构筋壁厚的提高,改善了型材至成窗的很多性能。任何因壁厚因素产生的门窗变形及耐久性问题,最终会由于结构失效导致门窗气密性功能的减退。

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                2 主型材壁厚←分类及影响

                对比A类和B类壁厚,我们通过以下实验,分析对气密性的影响:

                1)型材挤压实验

                3分别对AB类壁厚试件挤压实验,加压直至1400N,结果B类比A类多产生1.3mm变型量,此实验模拟窗体受到外力挤压或建筑物沉降、位移等自然环境状态时,主型材抵抗变形的能力。

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                3 壁厚对主型材△压力变形的影响

                2) 焊角强度测试实验

                UPVC门窗焊角强度是一项重ㄨ要性能指标,直接〒影响门窗在使用过程中的强度和使用寿命;焊角具有牢固的耐久性,能避免因角部开裂导致的安全和气密性泄露问题。实验方法如图4左所示。AB类壁厚型材,焊角卐强度理论计算值相差14%,但实际测试结果却相差36% (清角前),43%(清◆角后成品窗),结果分析参考下图右。

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                4 壁厚对主型材焊角强度◆的影响

                3) 玻璃重量模拟实验

                实验模拟的玻璃最大重↙量为70kg,设置两个荷载力为35kg350N)见图5,分别对AB类壁厚进行五组实验取平均值,结果型变量相差近一倍。可见A类壁厚型材更有效防止因玻璃内陷而造成的门窗变形,或玻璃压条产生缝隙,影响门窗的气密性。

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                5 壁厚对主型材玻璃承重能力的影响

                3.1.2 满足设计性能要求同时优化窗型设计

                满足被动式门窗物理性能要求,选择正确的开启方式来提高整窗的气密性,例如:

                1) 避免使用密封方式简单的推拉门窗,推拉扇与下框滑轨的滑轮空隙,形成明显的对流交换,推拉扇与框及推拉扇之间一般采用毛条密封,密封性能差。

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                6 平开窗和推拉窗的密封方式

                2) 选择密封良好的内平开窗,窗扇和窗框间采用胶条密∞封,性能良好的胶条在关闭状态下密闭性好,几种开启形式的五金结构详图参考6

                3) 设计容许时尽量减少门窗的分隔,固定窗玻璃←和窗框采用胶条密封,空气很难通过而形成对流,热量损失少。

                4) 设计中涉及推拉功能的门,可采用提升推拉或平移推拉的方式,由于型材设计和五金选择结合,密封采用胶条密封,气密性优于普通的推拉方式№。

                3.1.3拼接方案需满足◇气密性要求

                1) 型材需三道密封结构,增加的中部密封,能更好地抵挡噪音、冷空气、湿气及气流侵入。

                2)型材拼接处是气密性控制最薄弱环节,必须采取有效的密封措施。卡扣式结构拼接型材在连接处应该配有共挤密封胶条如图7

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                7 拼接型材的密封处理

                3) 中梃连接处必须通过机械连接件方式提高抗风压能力,需注意连接缝处的密闭性,连接部位需同时进行垫块封堵,所铣截面最好进行打胶处理(图8)。

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                8 中梃机械连接处的密封处理

                3.1.4 严把门窗加工质量

                l   严格按照《塑料门窗设计及组装设计规程》JGJ362-2016进行加工;

                l   uPVC门窗的角部采用焊接工艺,杜绝铝合金门窗可能会出现的拼缝不严密、长期使用后角部出现松动,或角部密封结构胶失效现象,造成气密性降低的问题;玻璃压条的角部拼缝应严密(图9),下料过短或者过长都会导致气密性损失。

                l   密封胶条在角部和拼缝处的处理(图9),需拼合严密不留缝,选择耐老化性能优异的EPDM胶条或硅胶胶条,以保持多年使用后的弹性和密封性;

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                9 密封胶条角部和拼缝处的处理

                3.1.5 合理配置门窗五金

                内平开窗的五金配置,最好采用传动器+角传动的设计,考虑扇的高度增加中间锁可达到更优的气▂密性;被动门由于三层玻璃承重需要,合页配置至少三个,加设延长杆来增加锁点,门扇不宜过宽,避免使用后下沉。

                3.2 保证气密性能的被动式门窗安装方式

                被动式门窗安装∩区别于传统的安装方式,安装位置决定了安装线传热系数Ψe和温度因素fRsi值(图10)。根据DIN4108-2中规定,只有fRsi 0.7,窗表面最低温度大于12.6°C,才能避免结露和霉变现象发生,因此被动式门窗都是采取安装在保温墙体上的外挂式安装方式。

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                10 外墙结构和窗户安装位置对温度分布的影响

                通过风速感应器测试,室内侧仅靠常规的PU发泡胶密封,无法保证气密◆性。窗内侧需要均匀牢固粘贴防水隔气膜(见图11),材料满足抗拉伸性、延展性以及隔气性能要求,透气率 an < 0.1,可抹灰。

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                11 窗内侧防水雨布及贴法

                为了确保室外侧耐候性,需要均匀牢固粘贴防水透气膜(见图12),材料具有很好的抗拉伸性延展性、透气性,水密性 > 600 Pa,并可抹灰,外侧雨布还需同时包覆所有的外挂安装构件(如安装角钢、防潮隔热块等)。

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                12 窗外侧防水雨布及贴法

                无论采用打胶型还是自粘型防水雨布,作业温度需满足+5°C+40°C,避免过低▃温度时冬季施工,粘贴时要连续不间断,也不能粘在冰霜或者潮湿的墙壁表面。

                维卡选用MD82系列参与了全国十几个被¤动式建筑门窗工程,在中德被动式低能耗建筑示范项目中,已通过气密性测试验收▲(满足n50 0.6 h-1)项目,结果如图13:

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                13 中德被动式低能耗建筑示范项目气密性测试结果

                4 结语

                综上所述,要实现高保温性能的被动式门窗,系统门窗的规范化是必不可少的条件,需注意选材、设计到实施等方面,让低能耗系统门窗在我国建筑节能领域发挥主导作用,成为我国节能绿色建筑的努力方向。

                作者简介:齐蓓,业务拓展经理,2006年至今就职于维卡塑料(上海)有限公司,毕业于德国达姆施塔特工业大学,土木工程硕士学位。

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