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淺析:建筑外窗節能附框

來源:2021論文集  作者:楊加喜 計國慶  日期:2021-5-20
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    摘要:本文依據北京市地方標準:《居住建筑節能設計標準》DB11/891-2020, 《公共建筑節能設計標準》DB11/687-2015探討節能附框系統, 《建筑門窗附框應用技術規程》T/BCMA001-2019的要求,從材料的選擇及理論數據計算等進行多方面闡述節能附框的應用。
     關鍵詞:節能附框、PVC附框、低能耗建筑外窗、節能

  本篇文章內容由[中國幕墻網ALwindoor.com]編輯部整理發布:

  摘要:本文依據北京市地方標準:《居住建筑節能設計標準》DB11/891-2020, 《公共建筑節能設計標準》DB11/687-2015探討節能附框(詞條“附框”由行業大百科提供)系統, 《建筑門窗附框應用技術規程》T/BCMA001-2019的要求,從材料的選擇及理論數據計算等進行多方面闡述節能附框的應用。

  關鍵詞:節能附框、PVC附框、低能耗建筑外、節能

  國家發展改革委員會于2004年正式發布的我國第一個《節能中長期專項規劃》中明確了我國“十一五”期間全社會節能的重點領域,列前三位的是:工業、交通運輸、建筑。并明確建筑節能的重點是嚴格執行節能設計標準。 “十二五”期間將節能25.5億千瓦時,減排二氧化碳229.8萬噸。“十三五”節能目標為將能源消費總量控制在50億噸標準煤以內。為實現節約能源和保護環境的戰略,在全面總結“十三五”能源行業發展經驗、問題、國際經濟及能源形勢最新狀況的基礎上,落實 “十四五”時期建筑節能發展規劃的目標,改善居住建筑室內熱環境(詞條“室內熱環境”由行業大百科提供),進一步提高居住建筑節能設計水平,居住建筑節能參數又將大幅提高,為全面實現低能耗建筑外窗打好堅實基礎。

  在建筑物中,門窗、墻體、屋面、地面為建筑能耗較大的四個部位,其中窗列首位,約占耗能52%,因此在開發節能型門窗時首先是要適應建筑節能的要求。我們不僅要提高門窗產品的保溫性能而且要重視門窗在建筑洞口安裝中邊界的保溫措施,使用鋼附框是現今建筑門窗安裝的一種常規工藝,它的使用,規范了鋁合金門窗的施工操作,提高了門窗的安裝質量和效率,改變了傳統的安裝方法,使其更好地保護門窗的外觀質量。但是鋼附框的導熱系數較高,如何提高建筑門窗安裝上墻后的保溫性能和提高附框的保溫性能是本文研究的主要課題。

  1、建筑門窗附框節能要求

  中國的建筑節能要求近年在逐步提高,已經形成了國家、氣候區域及地方政府的多重標準體系及要求,各地區政府陸續制定或修訂了居住建筑節能設計指標。對于建筑外門窗安裝的節能:

  北京市的DB11/687-2015《公共建筑節能設計標準》中3.2.9的規定如下:

  3.2.9外門窗安裝應符合下列規定:

  1)外窗的安裝位置宜靠近保溫層的位置,否則外窗(外門)口外側或內側四周墻面應進行保溫處理。

  2)外窗宜采用具有保溫性能的附框。

  3)外門、窗框或附框與墻體之間應采取防水保溫措施。

  北京市的DB11/891-2020《居住建筑節能設計標準》中3.2.17的規定如下:

  3.2.17外門窗安裝應符合下列規定:

  1)外窗的安裝位置宜靠近保溫層的位置,當不能靠近時,外窗(外門)口

  外側或內側四周墻面應進行保溫處理;

  2)外窗安裝宜采用附框,且宜選用具有自保溫性能材料的附框,外墻或窗

  口的保溫層應覆蓋附框,外門、窗框或附框與墻體之間應采取密封、防水、保溫措施;外窗、附框的安裝應符合現行地方標準《民用建筑門窗工程技術標準》DB11/ 1028 的規定;

  3)當采用外墻外保溫時宜在窗口外側下口設置金屬披水板;

  4)外窗宜采用整體外掛式安裝。

  鑒于此,我們主要從以下幾方面采取節能措施:

  1)為減少熱損失,外窗應盡可能與墻體保溫層的位置靠近,以減少窗框四周的熱橋面積。即:當建筑采用內保溫時,窗框安裝位置盡量內移。當建筑采用外保溫時,窗框安裝位置盡量外移。同時考慮防水措施。這就要求門窗安裝節點的保溫與防水設計恰到好處。

  2)隨著外窗本身保溫性能的提高,外窗附框,外窗框或附框與墻體之間的縫隙,容易形成保溫的薄弱環節,處理不好容易引起室內側窗框周邊結露(詞條“結露”由行業大百科提供),并降低窗本身的保溫性能。

  3)目前,門窗框或附框與墻體之間的縫隙多采用防水砂漿聚氨酯發泡(詞條“聚氨酯發泡”由行業大百科提供)填充,在細部節點處理時如何做好保溫材料與之有效連接是我們需要考慮的。

  4)選用具有保溫性能的附框材料或對鋼附框采取保溫補加措施。

  2、附框采取保溫冷橋附框節點設計

  由于鋼附框的導熱系數較高,為適應門窗的節能保溫的新指標,市場上出現了非金屬類的節能附框,考慮到鋼附框是現今建筑門窗安裝的一種常規工藝,通過研究,我們認為,完全可以通過對鋼附框采取保溫補加措施,實現門窗的節能新指標。我們主要從以下幾方面進行了研究。

  1)構造形式為在鋼附框外部用隔熱材料包裹,形成隔熱層。

  2)隔熱層材料的選擇按導熱系數、加工工藝的成本等方面考慮。

  3)主要材料的導熱系數見表1:

  4)由于PVC塑料型材的導熱系數較低,可實現復雜斷面(詞條“斷面”由行業大百科提供)設計和擠壓成型,通過斷面設計,可以有效提高材料的熱阻值,達到最佳的節能效果和費效比。因此選擇柔質PVC塑料型材(詞條“塑料型材”由行業大百科提供)做為鋼附框外部包裹隔熱材料。

  5)采用節能型塑鋼附框

  3、各類型附框采取保溫冷橋附框節點的傳熱計算

  本次計算的條件是僅為框二維傳熱系數的計算,窗框為帶隔熱條型材,條件不變情況下,改變邊界條件,計算窗框二維傳熱系數并進行對比。以下是不同邊界條件下的計算結果:

  1)節點1(不含邊界條件,窗本體框的傳熱系數) 框二維傳熱系數計算結果圖1

  框二維傳熱系數計算值

  2)節點2(鋼附框加水泥砂漿(詞條“水泥砂漿”由行業大百科提供)收口加外墻保溫(詞條“外墻保溫”由行業大百科提供))框二維傳熱系數計算結果見圖2

  框二維傳熱系數計算值

  3)節點3(鋼附框加節能PVC附框加外墻保溫) 框二維傳熱系數計算結果見圖3

  框二維傳熱系數計算值

  4)節點4(節能附框加外墻保溫收口) 框二維傳熱系數計算結果見圖4

  框二維傳熱系數計算值

  4、對比分析

  不同邊界情況下的計算結果對比表

  通過以上計算和大量工程實踐,只有對附框采取有效的冷橋隔熱措施,并研發與鋼附框配套的系列高性能鋁合金窗,也可以實現建筑外圍護結構門窗的節能目標,其主要措施為兩點,即:

  1)鋼附框加節能PVC附框另加外墻保溫;

  2)采用節能型附框;

  5、節能PVC附框的技術特點

  (1)、節能PVC附框

  節能PVC附框不但滿足連接要求,還應滿足配套件安裝、保溫、密封施工等功能要求。其一般結構形式(根據實際需要,不限于此種結構形式)見圖5。

  (2)、節能PVC附框的特點

  1)室外凸邊結構:為門窗安裝提供了定位,解決窗框在室內側安裝定位問題,并提高了安裝效率;與窗框對接的凸臺處可打密封膠以便防水

  2)分腔結構:使附框形成多腔體(詞條“腔體”由行業大百科提供),提高其熱阻值和保溫性能;

  3)與鋼附框安裝定位面:為節能附框安裝提供了控制平面;

  4)門窗固定面:為建筑門窗安裝提供更有利的安裝平面;

  5)PVC附框施工工藝簡單,按傳統工藝安裝鋼附框后,只要將節能PVC附框用螺釘固定在鋼附框上即可。

  6)有效的解決了鋼附框的保溫問題。

  7)具備外墻保溫的條件下,根據不同建筑類型對不同的圍護結構透光部位傳熱系數的要求,選擇是否在鋼附框上附加PVC附框,使得建筑外窗安裝邊界設計具有多樣性選擇和費效比的最佳配置。

  6、節能附框同樣適用于超低能耗建筑外窗

  7、PVC附框節能技術的社會經濟效益分析

  在公共建筑的全年能耗中,由一般建筑物的主要圍護結構――門窗的傳導輻射空氣滲透等的熱損失,約占整個建筑能耗的一半,門窗框及安裝邊界的能耗占整窗的30%,所以改善門窗框及安裝邊界的保溫隔熱性能,采用鋼附框加節能PVC附框的外門窗安裝方法,對提高建筑節能水平和建設節能型社會具有重大的社會效益和經濟效益。

  由于我國鋼產量去庫存的壓力很大,門窗安裝中使用鋼附框,在建筑上多使用鋼材,有利于當前和長遠的國家鋼鐵產業在建筑上的配置,由此具有其明顯的社會效益。

  8、結論

  門窗鋼附框加PVC附框有保溫隔熱性能優異、隔熱設計配置合理、工藝先進的特點,因此具有高的性價比,處于國內領先水平,在北京、天津、上海、江蘇及沿海發達地區的節能建筑(詞條“節能建筑”由行業大百科提供)上得到應用和用戶的認可,通過綠色建筑適用技術評估,必將在國內獲得更大范圍的推廣應用,為我國的節能減排事業作出新的貢獻。

  參考文獻

  《居住建筑節能設計標準》DB11/891-2020

  《公共建筑節能設計標準》DB11/687-2015

  《建筑門窗附框應用技術規程》T/BCMA001-2019

作者單位:北京西飛世紀門窗幕墻工程有限責任公司

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原文地址:http://www.52mqw.com/info/2021-5-20/48211-1.htm
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