1. 研究背景
隨著國(guó)家建筑節(jié)能政策的實(shí)施，人們充分認(rèn)識(shí)到建筑節(jié)能的重要性。透光門(mén)窗建筑構(gòu)件是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱工性能最薄弱的環(huán)節(jié)，透光建筑構(gòu)件的能耗，在整個(gè)建筑物能耗中占有相當(dāng)大的比例。由于建筑能耗約占全國(guó)總能耗中的25％，為此，我國(guó)已把建筑節(jié)能列為國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的重要工作，相繼制訂和頒布了一系列建筑節(jié)能方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在這些標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)建筑外窗的節(jié)能技術(shù)參數(shù)提出了明確的要求。2006年，為引導(dǎo)、規(guī)范和促進(jìn)我國(guó)建筑外窗的研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用，圍繞我國(guó)發(fā)展環(huán)境友好型建筑材料與產(chǎn)品必須解決的突出問(wèn)題，瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿，結(jié)合我國(guó)實(shí)際和潛在巨大的市場(chǎng)需求，國(guó)家科技部把“典型地區(qū)用建筑外窗系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)”，列入了“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“環(huán)境友好型建筑材料與產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)”當(dāng)中。在這一背景下，我公司承擔(dān)了“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“環(huán)境友好型建筑材料與產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目中子課題“夏熱冬暖地區(qū)用的建筑外窗系統(tǒng)的研發(fā)”任務(wù)。
隔熱斷橋鋁合金窗是在老鋁合金窗基礎(chǔ)上為了提高門(mén)窗保溫性能而推出的改進(jìn)型，通過(guò)增強(qiáng)尼龍隔條將鋁合金型材分為內(nèi)外兩部分阻隔了鋁的熱傳導(dǎo)。增強(qiáng)尼龍隔條的材質(zhì)和質(zhì)量直接影響到隔熱斷橋鋁合金窗的耐久性。
隔熱斷橋鋁合金門(mén)窗的突出優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、保溫隔熱性好，剛性好、防火性好，采光面積大，耐大氣腐蝕性好，綜合性能高，使用壽命長(zhǎng)，裝飾效果好，使用高檔的斷橋隔型材鋁合金門(mén)窗，是高檔建筑用窗的首選產(chǎn)品
本課題的研發(fā)工作從2007年5月開(kāi)始至2010年7月結(jié)束,經(jīng)歷了項(xiàng)目前期的各項(xiàng)技術(shù)環(huán)境與市場(chǎng)調(diào)研和用料選擇的調(diào)研，單元型材的研發(fā)設(shè)計(jì)，門(mén)窗節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究與試驗(yàn)及最終產(chǎn)品試制,技術(shù)性能指標(biāo)測(cè)試，實(shí)施應(yīng)用研究的工業(yè)性試驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等過(guò)程?，F(xiàn)將本項(xiàng)技術(shù)工作扼要概括如下。
圖為：60系列隔熱外平開(kāi)鋁合金窗效果圖
2. 研發(fā)方向及技術(shù)方法
夏熱冬暖地區(qū)，即通常所謂的華南地區(qū)，是《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176-93（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《熱工規(guī)范》規(guī)定的熱工設(shè)計(jì)分區(qū)之一，屬于我國(guó)《建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》GB50178-93規(guī)定的第Ⅳ建筑氣候區(qū)。這一地區(qū)位于我國(guó)南部，包括海南、臺(tái)灣全境；福建南部；廣東、廣西大部以及云南西南部和元江河谷地區(qū)，北回歸線橫貫其北部，屬地理學(xué)中南亞熱帶至熱帶氣候。該區(qū)長(zhǎng)夏無(wú)冬，溫高濕重，氣溫年較差和日較差均小，這一地區(qū)的最冷月（1月）平均氣溫高于10℃，最熱月（7月）平均氣溫25～29℃，極端最高氣溫一般低于40℃，年日平均氣溫≥25℃的日數(shù)為100～200天，年平均相對(duì)濕度為80%。這一地區(qū)的雨量充沛，是我國(guó)降水量最多的地區(qū)，多熱帶風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)襲擊，常有大風(fēng)暴雨天氣；太陽(yáng)高度角大，日照較少，太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈。 對(duì)夏熱冬暖地區(qū)建筑的基本要求是：建筑物必須充分滿足夏季防熱、通風(fēng)、防雨要求，冬季寒冷天數(shù)少，可不考慮防寒、保溫。
為適應(yīng)夏熱冬暖地區(qū)的氣候特征，開(kāi)發(fā)適用于夏熱冬暖地區(qū)建筑門(mén)窗新系統(tǒng)產(chǎn)品，門(mén)窗必須具有良好的氣密性、水密性能、保溫性能和遮陽(yáng)性能。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，在夏熱冬暖地區(qū)要根據(jù)窗墻面積比，對(duì)窗(包括透明幕墻)的傳熱系數(shù)K值，從≤6.5 W/m2·K至≤3.0 W/m2·K;對(duì)非透明幕墻的傳熱系數(shù)K值應(yīng)≤1.5 W/m2·K，同時(shí)對(duì)遮陽(yáng)系數(shù)Sc從≤0.6至≤0.35 。因此，我們將要開(kāi)發(fā)適合夏熱冬暖地區(qū)用的建筑外窗系統(tǒng)性能確定為: 保溫性能達(dá)到5級(jí)(3.0＞K≥2.5)、 遮陽(yáng)性能達(dá)到7級(jí)(Sc≤0.2) 。
開(kāi)發(fā)新系統(tǒng)產(chǎn)品必須考慮材料的選用、型材的合理設(shè)計(jì)、隔熱條的選擇、玻璃的選用、密封膠條的選用及搭配、加工工藝技術(shù)及五金配件的選擇等，我們首先從材料著手。
2.1 材料的研究
（1）框材
門(mén)窗用材除鋁、鋼金屬材料外，還有PVC、木材等。從材料本身考慮,以鋁型材制造的門(mén)窗具有強(qiáng)度高、重量輕、加工便利、外型美觀等優(yōu)良特性。而且現(xiàn)在使用隔熱鋁型材制造的門(mén)窗，具有良好的隔熱性能，節(jié)能效果良好。隔熱鋁合金門(mén)窗在生產(chǎn)過(guò)程中不僅不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，而且完全可以做到資源回收再利用，能耗僅相當(dāng)于原鋁生產(chǎn)的5%，且鋁金屬的回收率高，每循環(huán)一次損耗為1.5％～3.0%，對(duì)資源利用和環(huán)境保護(hù)有著重要意義。它完全符合綠色環(huán)保要求，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求，是新型的綠色建材門(mén)窗產(chǎn)品材料的首選。因此，本項(xiàng)目經(jīng)詳細(xì)分析研究，拋棄有損環(huán)境、缺點(diǎn)較多的木材、鋼材和塑料材質(zhì)等，采用了性能優(yōu)異的隔熱鋁合金型材作為門(mén)窗的主體材料。
（2）玻璃
門(mén)窗玻璃的熱損失是建筑物能耗的主要部分，占建筑物能耗的50%以上。經(jīng)有關(guān)研究的文獻(xiàn)資料表明，玻璃內(nèi)表面的傳熱以輻射為主，占58%，減少通過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射熱是主要手段。抓住輻射量控制的關(guān)鍵問(wèn)題， 就意味著要從改變玻璃的性能來(lái)減少熱能的損失，最有效的方法是抑制其內(nèi)表面的輻射。普通浮法玻璃的輻射率高達(dá)0.84，當(dāng)鍍上一層以銀為基礎(chǔ)的低輻射薄膜后，其輻射率可降至0.1以下。因此，研究決定采用Low-E 玻璃。Low-E玻璃又稱(chēng)低輻射玻璃，是在玻璃表面鍍上多層金屬或其他化合物組成的膜系產(chǎn)品。其鍍膜層具有對(duì)可見(jiàn)光高透過(guò)及對(duì)遠(yuǎn)紅外線高反射的特性，用Low-E玻璃制造的建筑物門(mén)窗，可大大降低因輻射而造成的室內(nèi)熱能向室外的傳遞，達(dá)到理想的節(jié)能效果。Low-E玻璃良好的光學(xué)性能對(duì)太陽(yáng)光中可見(jiàn)光有高的透射比，可達(dá)80%以上，而反射比則很低，這使其與傳統(tǒng)的鍍膜玻璃相比，光學(xué)性能大為改觀。從室外觀看，外觀更透明、清晰，即保證了建筑物良好的采光，又避免了以往大面積玻璃幕墻、中空玻璃門(mén)窗光反射所造成嚴(yán)重的光污染現(xiàn)象，可解決和營(yíng)造出更為柔和、舒適的光環(huán)境。
（3）密封材料
密封材料的質(zhì)量,直接影響門(mén)窗的密封性能和水密性能。目前在全球的建筑密封條材料中，大致可分為三種材料，第一種材料是三元乙丙橡膠，英文簡(jiǎn)稱(chēng)EPDM；第二種是硅橡膠；第三種橡膠是氯丁橡膠。三元乙丙橡膠的性?xún)r(jià)比高，它的壽命是非常長(zhǎng)的，普遍運(yùn)用于作汽車(chē)的密封條。這種材料在一般緯度下面的耐高溫和耐低溫都是非常優(yōu)秀的，耐低溫可以到-40度左右，耐高溫一般可以達(dá)到120度。 三元乙丙橡膠的特點(diǎn)就是有很好的物理性能，關(guān)于第二種硅橡膠，硅橡膠最大的好處是它有優(yōu)越的彈性，它這種彈性是天然的。所以說(shuō)它的壓縮永久變形非常好，尤其是在開(kāi)啟部分采用硅橡膠的話，他的彈性是保證非常好的。且硅橡膠的耐低溫和耐高溫也都是非常出色的，要比三元乙丙橡膠好。所以用在飛機(jī)上的密封條只有硅橡膠。但是硅橡膠的成本比三元乙丙橡膠高一倍左右。關(guān)于第三種氯丁橡膠，氯丁橡膠的加工很難，但是它與天然橡膠結(jié)合的相溶性非常好，這種材料不足之處是加工工藝難，以及它的比重大，同樣一個(gè)斷面尺寸的東西，它的數(shù)量會(huì)更少，因此生產(chǎn)成本高。綜合上述情況進(jìn)行比較。我們選擇三元乙丙橡膠作為鋁合金門(mén)窗的密封材料是最適宜的。
隨著國(guó)家建筑節(jié)能政策的實(shí)施，人們充分認(rèn)識(shí)到建筑節(jié)能的重要性。透光門(mén)窗建筑構(gòu)件是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱工性能最薄弱的環(huán)節(jié)，透光建筑構(gòu)件的能耗，在整個(gè)建筑物能耗中占有相當(dāng)大的比例。由于建筑能耗約占全國(guó)總能耗中的25％，為此，我國(guó)已把建筑節(jié)能列為國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的重要工作，相繼制訂和頒布了一系列建筑節(jié)能方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在這些標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)建筑外窗的節(jié)能技術(shù)參數(shù)提出了明確的要求。2006年，為引導(dǎo)、規(guī)范和促進(jìn)我國(guó)建筑外窗的研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用，圍繞我國(guó)發(fā)展環(huán)境友好型建筑材料與產(chǎn)品必須解決的突出問(wèn)題，瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿，結(jié)合我國(guó)實(shí)際和潛在巨大的市場(chǎng)需求，國(guó)家科技部把“典型地區(qū)用建筑外窗系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)”，列入了“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“環(huán)境友好型建筑材料與產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)”當(dāng)中。在這一背景下，我公司承擔(dān)了“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“環(huán)境友好型建筑材料與產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目中子課題“夏熱冬暖地區(qū)用的建筑外窗系統(tǒng)的研發(fā)”任務(wù)。
隔熱斷橋鋁合金窗是在老鋁合金窗基礎(chǔ)上為了提高門(mén)窗保溫性能而推出的改進(jìn)型，通過(guò)增強(qiáng)尼龍隔條將鋁合金型材分為內(nèi)外兩部分阻隔了鋁的熱傳導(dǎo)。增強(qiáng)尼龍隔條的材質(zhì)和質(zhì)量直接影響到隔熱斷橋鋁合金窗的耐久性。
隔熱斷橋鋁合金門(mén)窗的突出優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、保溫隔熱性好，剛性好、防火性好，采光面積大，耐大氣腐蝕性好，綜合性能高，使用壽命長(zhǎng)，裝飾效果好，使用高檔的斷橋隔型材鋁合金門(mén)窗，是高檔建筑用窗的首選產(chǎn)品
本課題的研發(fā)工作從2007年5月開(kāi)始至2010年7月結(jié)束,經(jīng)歷了項(xiàng)目前期的各項(xiàng)技術(shù)環(huán)境與市場(chǎng)調(diào)研和用料選擇的調(diào)研，單元型材的研發(fā)設(shè)計(jì)，門(mén)窗節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究與試驗(yàn)及最終產(chǎn)品試制,技術(shù)性能指標(biāo)測(cè)試，實(shí)施應(yīng)用研究的工業(yè)性試驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等過(guò)程?，F(xiàn)將本項(xiàng)技術(shù)工作扼要概括如下。
圖為：60系列隔熱外平開(kāi)鋁合金窗效果圖
2. 研發(fā)方向及技術(shù)方法
夏熱冬暖地區(qū)，即通常所謂的華南地區(qū)，是《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176-93（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《熱工規(guī)范》規(guī)定的熱工設(shè)計(jì)分區(qū)之一，屬于我國(guó)《建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》GB50178-93規(guī)定的第Ⅳ建筑氣候區(qū)。這一地區(qū)位于我國(guó)南部，包括海南、臺(tái)灣全境；福建南部；廣東、廣西大部以及云南西南部和元江河谷地區(qū)，北回歸線橫貫其北部，屬地理學(xué)中南亞熱帶至熱帶氣候。該區(qū)長(zhǎng)夏無(wú)冬，溫高濕重，氣溫年較差和日較差均小，這一地區(qū)的最冷月（1月）平均氣溫高于10℃，最熱月（7月）平均氣溫25～29℃，極端最高氣溫一般低于40℃，年日平均氣溫≥25℃的日數(shù)為100～200天，年平均相對(duì)濕度為80%。這一地區(qū)的雨量充沛，是我國(guó)降水量最多的地區(qū)，多熱帶風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)襲擊，常有大風(fēng)暴雨天氣；太陽(yáng)高度角大，日照較少，太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈。 對(duì)夏熱冬暖地區(qū)建筑的基本要求是：建筑物必須充分滿足夏季防熱、通風(fēng)、防雨要求，冬季寒冷天數(shù)少，可不考慮防寒、保溫。
為適應(yīng)夏熱冬暖地區(qū)的氣候特征，開(kāi)發(fā)適用于夏熱冬暖地區(qū)建筑門(mén)窗新系統(tǒng)產(chǎn)品，門(mén)窗必須具有良好的氣密性、水密性能、保溫性能和遮陽(yáng)性能。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，在夏熱冬暖地區(qū)要根據(jù)窗墻面積比，對(duì)窗(包括透明幕墻)的傳熱系數(shù)K值，從≤6.5 W/m2·K至≤3.0 W/m2·K;對(duì)非透明幕墻的傳熱系數(shù)K值應(yīng)≤1.5 W/m2·K，同時(shí)對(duì)遮陽(yáng)系數(shù)Sc從≤0.6至≤0.35 。因此，我們將要開(kāi)發(fā)適合夏熱冬暖地區(qū)用的建筑外窗系統(tǒng)性能確定為: 保溫性能達(dá)到5級(jí)(3.0＞K≥2.5)、 遮陽(yáng)性能達(dá)到7級(jí)(Sc≤0.2) 。
開(kāi)發(fā)新系統(tǒng)產(chǎn)品必須考慮材料的選用、型材的合理設(shè)計(jì)、隔熱條的選擇、玻璃的選用、密封膠條的選用及搭配、加工工藝技術(shù)及五金配件的選擇等，我們首先從材料著手。
2.1 材料的研究
（1）框材
門(mén)窗用材除鋁、鋼金屬材料外，還有PVC、木材等。從材料本身考慮,以鋁型材制造的門(mén)窗具有強(qiáng)度高、重量輕、加工便利、外型美觀等優(yōu)良特性。而且現(xiàn)在使用隔熱鋁型材制造的門(mén)窗，具有良好的隔熱性能，節(jié)能效果良好。隔熱鋁合金門(mén)窗在生產(chǎn)過(guò)程中不僅不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，而且完全可以做到資源回收再利用，能耗僅相當(dāng)于原鋁生產(chǎn)的5%，且鋁金屬的回收率高，每循環(huán)一次損耗為1.5％～3.0%，對(duì)資源利用和環(huán)境保護(hù)有著重要意義。它完全符合綠色環(huán)保要求，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求，是新型的綠色建材門(mén)窗產(chǎn)品材料的首選。因此，本項(xiàng)目經(jīng)詳細(xì)分析研究，拋棄有損環(huán)境、缺點(diǎn)較多的木材、鋼材和塑料材質(zhì)等，采用了性能優(yōu)異的隔熱鋁合金型材作為門(mén)窗的主體材料。
（2）玻璃
門(mén)窗玻璃的熱損失是建筑物能耗的主要部分，占建筑物能耗的50%以上。經(jīng)有關(guān)研究的文獻(xiàn)資料表明，玻璃內(nèi)表面的傳熱以輻射為主，占58%，減少通過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射熱是主要手段。抓住輻射量控制的關(guān)鍵問(wèn)題， 就意味著要從改變玻璃的性能來(lái)減少熱能的損失，最有效的方法是抑制其內(nèi)表面的輻射。普通浮法玻璃的輻射率高達(dá)0.84，當(dāng)鍍上一層以銀為基礎(chǔ)的低輻射薄膜后，其輻射率可降至0.1以下。因此，研究決定采用Low-E 玻璃。Low-E玻璃又稱(chēng)低輻射玻璃，是在玻璃表面鍍上多層金屬或其他化合物組成的膜系產(chǎn)品。其鍍膜層具有對(duì)可見(jiàn)光高透過(guò)及對(duì)遠(yuǎn)紅外線高反射的特性，用Low-E玻璃制造的建筑物門(mén)窗，可大大降低因輻射而造成的室內(nèi)熱能向室外的傳遞，達(dá)到理想的節(jié)能效果。Low-E玻璃良好的光學(xué)性能對(duì)太陽(yáng)光中可見(jiàn)光有高的透射比，可達(dá)80%以上，而反射比則很低，這使其與傳統(tǒng)的鍍膜玻璃相比，光學(xué)性能大為改觀。從室外觀看，外觀更透明、清晰，即保證了建筑物良好的采光，又避免了以往大面積玻璃幕墻、中空玻璃門(mén)窗光反射所造成嚴(yán)重的光污染現(xiàn)象，可解決和營(yíng)造出更為柔和、舒適的光環(huán)境。
（3）密封材料
密封材料的質(zhì)量,直接影響門(mén)窗的密封性能和水密性能。目前在全球的建筑密封條材料中，大致可分為三種材料，第一種材料是三元乙丙橡膠，英文簡(jiǎn)稱(chēng)EPDM；第二種是硅橡膠；第三種橡膠是氯丁橡膠。三元乙丙橡膠的性?xún)r(jià)比高，它的壽命是非常長(zhǎng)的，普遍運(yùn)用于作汽車(chē)的密封條。這種材料在一般緯度下面的耐高溫和耐低溫都是非常優(yōu)秀的，耐低溫可以到-40度左右，耐高溫一般可以達(dá)到120度。 三元乙丙橡膠的特點(diǎn)就是有很好的物理性能，關(guān)于第二種硅橡膠，硅橡膠最大的好處是它有優(yōu)越的彈性，它這種彈性是天然的。所以說(shuō)它的壓縮永久變形非常好，尤其是在開(kāi)啟部分采用硅橡膠的話，他的彈性是保證非常好的。且硅橡膠的耐低溫和耐高溫也都是非常出色的，要比三元乙丙橡膠好。所以用在飛機(jī)上的密封條只有硅橡膠。但是硅橡膠的成本比三元乙丙橡膠高一倍左右。關(guān)于第三種氯丁橡膠，氯丁橡膠的加工很難，但是它與天然橡膠結(jié)合的相溶性非常好，這種材料不足之處是加工工藝難，以及它的比重大，同樣一個(gè)斷面尺寸的東西，它的數(shù)量會(huì)更少，因此生產(chǎn)成本高。綜合上述情況進(jìn)行比較。我們選擇三元乙丙橡膠作為鋁合金門(mén)窗的密封材料是最適宜的。
（4）五金配件
五金配件是窗戶(hù)的心臟部件。直接關(guān)系到窗戶(hù)的開(kāi)啟、關(guān)閉及性能。 所以，門(mén)窗的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與門(mén)窗五金配件的選型或開(kāi)發(fā)是緊密相連、相輔相成的。更重要的是門(mén)窗的風(fēng)壓變形性、水密性、氣密性、保溫性、隔聲性、內(nèi)變形性、啟閉性、垂直荷載、反復(fù)啟閉性能等都與五金系統(tǒng)有關(guān)，五金系統(tǒng)對(duì)門(mén)窗性能的優(yōu)劣，起著決定性的作用。為此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)考慮安裝鎖點(diǎn)及適合鉸鏈的槽口。既能使用進(jìn)口五金配件，又能使用國(guó)產(chǎn)配件。能滿足不同層次的要求。目前采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)配套槽口，市場(chǎng)占有率高的五金件大部分采用歐標(biāo)20槽口，且在國(guó)內(nèi)、外配套生產(chǎn)廠家多，使用者對(duì)于五金品牌的選擇多，適用范圍廣，通用性好。因此，我們覺(jué)得采用歐標(biāo)20槽口是一個(gè)最合適的選擇。
2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究
新材料選好后沒(méi)有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)配合,新材料發(fā)揮的作用也就會(huì)有局限性。同樣的材料采用不同的結(jié)構(gòu),在性能上相差是很大的。根據(jù)夏熱冬暖地區(qū)的建筑氣候特點(diǎn)，建筑外窗首先要滿足抗風(fēng)壓強(qiáng)度和雨水密封性能，以確?；镜陌踩?。其次是采光、隔熱、節(jié)能和隔聲性，維修更換的方便性與安全性，作為安全，特別是對(duì)高層建筑尤為重要，另外是產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。我們的研究設(shè)計(jì)思路是采用多腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由多道密封膠條組成。在結(jié)構(gòu)上形成氣密腔和水密腔。與現(xiàn)在的平開(kāi)窗結(jié)構(gòu)相比我們的設(shè)計(jì)多了一個(gè)腔。這個(gè)腔的作用是將室外的雨水隔離, 合理分離水汽腔，成功實(shí)現(xiàn)氣水等壓平衡，能顯著提高門(mén)窗的水密性和氣密性。利用壓力平衡原理設(shè)計(jì)，有結(jié)構(gòu)排水系統(tǒng)，設(shè)排水口，使排水暢通，水密性更好。
2.3 遮陽(yáng)裝置
遮陽(yáng)結(jié)構(gòu)有外遮陽(yáng)和內(nèi)遮陽(yáng)兩種。裝在外側(cè)的遮陽(yáng)結(jié)構(gòu)可以輕易遮去68%的太陽(yáng)輻射熱,吸收的輻射熱大部分散發(fā)到室外的空氣中,從而減輕了對(duì)室內(nèi)溫度的影響。因此，采用外遮陽(yáng)是比較好的建筑節(jié)能方法，但簡(jiǎn)單的外遮陽(yáng)會(huì)帶來(lái)建筑外觀和清潔等問(wèn)題?；顒?dòng)式外遮陽(yáng)設(shè)施裝置造價(jià)較高，對(duì)居住建筑來(lái)說(shuō)外觀也不合適；內(nèi)遮陽(yáng)中有一種是采用百葉中空玻璃的，它的結(jié)構(gòu)是將百葉安裝在中空玻璃的兩片玻璃之間。通過(guò)磁力控制百葉片翻轉(zhuǎn)和升降，從而達(dá)到遮陽(yáng)和隔熱效果。百葉在中空玻璃內(nèi)起到對(duì)熱輻射的反射和屏蔽作用，實(shí)現(xiàn)能阻隔大部分的輻射傳熱。并能阻擋中空玻璃內(nèi)氣流通過(guò)對(duì)流的傳熱。同時(shí)，百葉在中空玻璃內(nèi)也解決了清潔維護(hù)問(wèn)題。因此其良好節(jié)能調(diào)光功能,能較好地兼顧一年四季各種不同氣候條件。我們通過(guò)對(duì)比分析研究，設(shè)計(jì)選擇了采用百葉中空玻璃這一集隔熱、保溫、裝飾性于一體的結(jié)構(gòu)，適合廣大地區(qū)使用的遮陽(yáng)技術(shù)裝置。
3. 主要技術(shù)難點(diǎn)和解決途徑
時(shí)尚新門(mén)窗系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)是采用多腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如何合理布置三道密封膠條,實(shí)現(xiàn)真正等壓平衡。
在此，我們借鑒了歐美成熟的內(nèi)開(kāi)窗設(shè)計(jì)理念。
決定在內(nèi)外框雙道密封膠條的中間增加一道等壓膠條。這一等壓膠條應(yīng)如何設(shè)置是這一課題的技術(shù)難點(diǎn)。增加等壓膠條可裝在窗框上，也可裝在窗扇上兩種方式。通過(guò)試驗(yàn)和測(cè)試，等壓膠條裝在窗框上的方案存在有窗扇不能正常開(kāi)啟、開(kāi)啟角度太小或節(jié)能效果較差等缺陷。因此，這一設(shè)計(jì)不是一個(gè)完美的結(jié)構(gòu)。通過(guò)綜合分析各類(lèi)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，我們研究設(shè)計(jì)出了一個(gè)全新的方案，具體如下圖1所示。
4. 檢測(cè)結(jié)果和測(cè)試數(shù)據(jù)分析
經(jīng)過(guò)多次研究設(shè)計(jì)和修改后，產(chǎn)品在廣東省建筑科學(xué)研究院對(duì)堅(jiān)美Vogue(時(shí)尚)門(mén)窗系統(tǒng)-遮陽(yáng)型60系列外平開(kāi)斷熱鋁合金窗進(jìn)行了檢測(cè)。測(cè)試的結(jié)果如下表1所示。
5. 結(jié)論
通過(guò)對(duì)時(shí)尚60系列外平開(kāi)隔熱鋁合金窗的開(kāi)發(fā)研究，本新系統(tǒng)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，產(chǎn)品符合低碳經(jīng)濟(jì)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)、性能優(yōu)異，完全能夠滿足夏熱冬暖地區(qū)建筑外窗使用。
五金配件是窗戶(hù)的心臟部件。直接關(guān)系到窗戶(hù)的開(kāi)啟、關(guān)閉及性能。 所以，門(mén)窗的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與門(mén)窗五金配件的選型或開(kāi)發(fā)是緊密相連、相輔相成的。更重要的是門(mén)窗的風(fēng)壓變形性、水密性、氣密性、保溫性、隔聲性、內(nèi)變形性、啟閉性、垂直荷載、反復(fù)啟閉性能等都與五金系統(tǒng)有關(guān)，五金系統(tǒng)對(duì)門(mén)窗性能的優(yōu)劣，起著決定性的作用。為此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)考慮安裝鎖點(diǎn)及適合鉸鏈的槽口。既能使用進(jìn)口五金配件，又能使用國(guó)產(chǎn)配件。能滿足不同層次的要求。目前采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)配套槽口，市場(chǎng)占有率高的五金件大部分采用歐標(biāo)20槽口，且在國(guó)內(nèi)、外配套生產(chǎn)廠家多，使用者對(duì)于五金品牌的選擇多，適用范圍廣，通用性好。因此，我們覺(jué)得采用歐標(biāo)20槽口是一個(gè)最合適的選擇。
2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究
新材料選好后沒(méi)有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)配合,新材料發(fā)揮的作用也就會(huì)有局限性。同樣的材料采用不同的結(jié)構(gòu),在性能上相差是很大的。根據(jù)夏熱冬暖地區(qū)的建筑氣候特點(diǎn)，建筑外窗首先要滿足抗風(fēng)壓強(qiáng)度和雨水密封性能，以確?；镜陌踩?。其次是采光、隔熱、節(jié)能和隔聲性，維修更換的方便性與安全性，作為安全，特別是對(duì)高層建筑尤為重要，另外是產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。我們的研究設(shè)計(jì)思路是采用多腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由多道密封膠條組成。在結(jié)構(gòu)上形成氣密腔和水密腔。與現(xiàn)在的平開(kāi)窗結(jié)構(gòu)相比我們的設(shè)計(jì)多了一個(gè)腔。這個(gè)腔的作用是將室外的雨水隔離, 合理分離水汽腔，成功實(shí)現(xiàn)氣水等壓平衡，能顯著提高門(mén)窗的水密性和氣密性。利用壓力平衡原理設(shè)計(jì)，有結(jié)構(gòu)排水系統(tǒng)，設(shè)排水口，使排水暢通，水密性更好。
2.3 遮陽(yáng)裝置
遮陽(yáng)結(jié)構(gòu)有外遮陽(yáng)和內(nèi)遮陽(yáng)兩種。裝在外側(cè)的遮陽(yáng)結(jié)構(gòu)可以輕易遮去68%的太陽(yáng)輻射熱,吸收的輻射熱大部分散發(fā)到室外的空氣中,從而減輕了對(duì)室內(nèi)溫度的影響。因此，采用外遮陽(yáng)是比較好的建筑節(jié)能方法，但簡(jiǎn)單的外遮陽(yáng)會(huì)帶來(lái)建筑外觀和清潔等問(wèn)題?；顒?dòng)式外遮陽(yáng)設(shè)施裝置造價(jià)較高，對(duì)居住建筑來(lái)說(shuō)外觀也不合適；內(nèi)遮陽(yáng)中有一種是采用百葉中空玻璃的，它的結(jié)構(gòu)是將百葉安裝在中空玻璃的兩片玻璃之間。通過(guò)磁力控制百葉片翻轉(zhuǎn)和升降，從而達(dá)到遮陽(yáng)和隔熱效果。百葉在中空玻璃內(nèi)起到對(duì)熱輻射的反射和屏蔽作用，實(shí)現(xiàn)能阻隔大部分的輻射傳熱。并能阻擋中空玻璃內(nèi)氣流通過(guò)對(duì)流的傳熱。同時(shí)，百葉在中空玻璃內(nèi)也解決了清潔維護(hù)問(wèn)題。因此其良好節(jié)能調(diào)光功能,能較好地兼顧一年四季各種不同氣候條件。我們通過(guò)對(duì)比分析研究，設(shè)計(jì)選擇了采用百葉中空玻璃這一集隔熱、保溫、裝飾性于一體的結(jié)構(gòu)，適合廣大地區(qū)使用的遮陽(yáng)技術(shù)裝置。
3. 主要技術(shù)難點(diǎn)和解決途徑
時(shí)尚新門(mén)窗系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)是采用多腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如何合理布置三道密封膠條,實(shí)現(xiàn)真正等壓平衡。
在此，我們借鑒了歐美成熟的內(nèi)開(kāi)窗設(shè)計(jì)理念。
決定在內(nèi)外框雙道密封膠條的中間增加一道等壓膠條。這一等壓膠條應(yīng)如何設(shè)置是這一課題的技術(shù)難點(diǎn)。增加等壓膠條可裝在窗框上，也可裝在窗扇上兩種方式。通過(guò)試驗(yàn)和測(cè)試，等壓膠條裝在窗框上的方案存在有窗扇不能正常開(kāi)啟、開(kāi)啟角度太小或節(jié)能效果較差等缺陷。因此，這一設(shè)計(jì)不是一個(gè)完美的結(jié)構(gòu)。通過(guò)綜合分析各類(lèi)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，我們研究設(shè)計(jì)出了一個(gè)全新的方案，具體如下圖1所示。
圖為：堅(jiān)美60系列隔熱外平開(kāi)鋁合金窗結(jié)構(gòu)
新結(jié)構(gòu)方案中摩擦鉸鏈和五金通道都在隔熱條內(nèi)側(cè)，沒(méi)有形成人為的冷橋。為解決開(kāi)啟角度的問(wèn)題。我們的創(chuàng)新點(diǎn)是室外側(cè)密封結(jié)構(gòu)不在采用窗扇壓合到窗框上的密封形式。而是采用了在窗框和窗扇都設(shè)置密封膠條，通過(guò)密封條相互壓合密封。這樣既解決了密封問(wèn)題也解決了開(kāi)啟角度的問(wèn)題。新結(jié)構(gòu)方案采用扇轉(zhuǎn)換的形式。這種結(jié)構(gòu)能滿足現(xiàn)在流行的大固定小開(kāi)啟的窗型結(jié)構(gòu)。且節(jié)約用料?，F(xiàn)在通過(guò)轉(zhuǎn)換料和新的密封結(jié)構(gòu)形成的水密腔，集水槽深度為26 mm，排水落差遠(yuǎn)大于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的外開(kāi)窗。使門(mén)窗的排水壓力差進(jìn)一步增大，排水更加順暢。由于中間的密封結(jié)構(gòu)形成了氣密室和水密室的隔離，門(mén)窗組裝時(shí)，在門(mén)窗下部開(kāi)設(shè)排水孔，上部開(kāi)設(shè)氣壓平衡孔。實(shí)現(xiàn)了水密室和外界氣壓平衡。保障了雨水不會(huì)因?yàn)閴毫Σ钸M(jìn)入室內(nèi)，消除了雨水對(duì)窗的滲透。
4. 檢測(cè)結(jié)果和測(cè)試數(shù)據(jù)分析
經(jīng)過(guò)多次研究設(shè)計(jì)和修改后，產(chǎn)品在廣東省建筑科學(xué)研究院對(duì)堅(jiān)美Vogue(時(shí)尚)門(mén)窗系統(tǒng)-遮陽(yáng)型60系列外平開(kāi)斷熱鋁合金窗進(jìn)行了檢測(cè)。測(cè)試的結(jié)果如下表1所示。
表1 遮陽(yáng)型60系列外平開(kāi)隔熱鋁合金窗性能指標(biāo)
|
項(xiàng) 目 |
檢測(cè)結(jié)果 |
單項(xiàng)評(píng)定 |
|
氣密性 |
— |
正壓、負(fù)壓均達(dá)國(guó)標(biāo)8級(jí) |
|
水密性 |
△＝467Pa |
國(guó)標(biāo)4級(jí) |
|
抗風(fēng)壓 |
P3＝5023Pa |
國(guó)標(biāo)9級(jí) |
|
百葉全伸展 |
K＝2.88w/（m2·k） |
國(guó)標(biāo)5級(jí) |
|
百葉全收回 |
K＝3.14 w/（m2·k） |
國(guó)標(biāo)4級(jí) |
|
百葉全伸展 |
SC＝0.13 |
國(guó)標(biāo)7級(jí) |
|
百葉全收回 |
SC＝0.33 |
國(guó)標(biāo)5級(jí) |
圖為：堅(jiān)美60系列隔熱外平開(kāi)鋁合金窗性能測(cè)試
由上表1的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和性能指標(biāo)顯示，均為合格優(yōu)良狀態(tài)，這一結(jié)果表明，新系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是比較理想的。5. 結(jié)論
通過(guò)對(duì)時(shí)尚60系列外平開(kāi)隔熱鋁合金窗的開(kāi)發(fā)研究，本新系統(tǒng)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，產(chǎn)品符合低碳經(jīng)濟(jì)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)、性能優(yōu)異，完全能夠滿足夏熱冬暖地區(qū)建筑外窗使用。
