論標準化外窗系統(tǒng)

姜美琴 江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司

1 前言

從2014年起，江蘇省在居住建筑中推廣實施了標準化外窗系統(tǒng)。江蘇省工程建設(shè)標準DGJ32/J 157——2013《居住建筑標準化外窗系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱《規(guī)程》）中規(guī)定：居住建筑中標準化外窗系統(tǒng)應(yīng)用量不小于外窗面積總量的60%，在2017修訂版中更明確細化為“居住建筑（包括按居住建筑設(shè)計的住宅式公寓）應(yīng)采用標準化外窗系統(tǒng)，陽臺門（含門連窗）以及確因立面設(shè)計所需而設(shè)計的折線形、弧形、多邊形等異形外窗可采用非標準化外窗”。自該標準實施以來，標準化外窗系統(tǒng)已經(jīng)在江蘇省居住建筑中得到了廣泛的應(yīng)用，提升了江蘇省建筑外窗的工業(yè)化水平，既提高了建筑外窗工程質(zhì)量，也切實保證了用戶滿意度。

2 標準化外窗

標準化外窗的定義為：對組成外窗的型材、玻璃、五金件、密封件、配套件等進行設(shè)計定型，生產(chǎn)過程標準化，規(guī)格尺寸按《規(guī)程》規(guī)定實施標準化，產(chǎn)品性能不低于《規(guī)程》和工程設(shè)計要求的成品窗。

首先是根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定的外窗主要物理性能和熱工性能要求，從最大性價比角度設(shè)計選用組成外窗的型材、玻璃、五金件、密封件、配套件等，經(jīng)試驗驗證符合設(shè)計要求后定型，形成標準化外窗組成材料的基本配置，再通過標準編制將外窗組成材料和外窗規(guī)格尺寸標準化，就可通過標準化生產(chǎn)過程批量生產(chǎn)出性能符合《規(guī)程》或設(shè)計要求的標準化外窗。

例如：江蘇省對建筑外窗的基本性能要求見表1。

根據(jù)表1外窗傳熱系數(shù)2.4W/（m2·K），經(jīng)模擬計算和檢驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，最優(yōu)性價比的型材傳熱系數(shù)為2.8W/（m2·K）～3.0W/（m2·K）、玻璃的傳熱系數(shù)為1.8W/（m2·K）～2.0W/（m2·K），當型材傳熱系數(shù)在3.0W/（m2·K）、玻璃傳熱系數(shù)在2.0W/（m2·K）時，整窗的傳熱系數(shù)可按公式（1）簡化計算：

表1 江蘇省標準化外窗及系統(tǒng)主要性能、技術(shù)指標

式中：

U——整窗傳熱系數(shù)；

Ug——玻璃傳熱系數(shù)，取2.0W/（m2·K）；

Uf——型材傳熱系數(shù)，取3.0W/（m2·K）；

ηf——框、扇所占整窗的面積比，取0.25；

Ψ——中空玻璃邊界線性傳熱系數(shù)，取0.05；

L——玻璃邊長，按1.2m×1.5m標準窗計算約7.2m；

A——整窗面積，按1.2m×1.5m標準窗計算為1.8m2。

由此，計算可得：

在中空玻璃中填充隋性氣體，即可使U值降低到2.4W/（m2·K）以下。

如果采用14.8mm隔熱條，型材傳熱系數(shù)在3.7W/（m2·K）左右，根據(jù)公式（1）計算得出，中空玻璃的Ug需在1.7W/（m2·K）左右才能滿足外窗傳熱系數(shù)在2.4W/（m2·K），對玻璃的要求大大提高，顯然配置不合理。

根據(jù)表1要求和公式1的計算，可以推導出標準化外窗組成材料的通用標準化規(guī)格和要求如下：

a）標準化外窗型材要求

滿足傳熱系數(shù)3.0W/（m2·K）的型材：隔熱鋁型材隔熱條寬度應(yīng)不小于24mm；塑料型材隔熱腔應(yīng)不低于3腔結(jié)構(gòu)。

根據(jù)中空玻璃的厚度，按JGJ 113《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》玻璃與窗扇裝配尺寸要求，導出型材的寬度：平開窗不應(yīng)小于60mm，推拉窗不應(yīng)小于90mm。

塑料窗按常用1.5mm壁厚的增強型鋼計算，在1.5m×1.5m標準試驗窗抗風壓試驗中均不能滿足抗風壓3級的要求，需要采用不小于2.0mm壁厚的增強型鋼。

型材的膜厚、壁厚等應(yīng)符合國家標準要求。

b）標準化外窗玻璃要求

滿足傳熱系數(shù)2.0W/（m2·K）的玻璃最低配置要求：單中空層玻璃氣體層厚度不小于12mm；雙中空層玻璃氣體層厚度不應(yīng)小于6mm，內(nèi)外側(cè)玻璃厚度不應(yīng)小于5mm。

中空玻璃（包括Low-E中空玻璃）的性能及技術(shù)指標應(yīng)符合表2的要求。

表2 中空玻璃（包括Low-E中空玻璃）的性能及技術(shù)指標

根據(jù)玻璃遮陽系數(shù)不小于0.6的要求，玻璃鍍膜時應(yīng)采用高透Low-E玻璃。

通過對中空玻璃配置的調(diào)整，可形成一系列標準化外窗產(chǎn)品，以滿足工程設(shè)計要求。

c）標準化外窗五金件要求

根據(jù)中空玻璃裝配后的窗扇重量，承重五金件的承重能力應(yīng)經(jīng)荷載計算正確選用，合頁、滑撐、滑輪承載力不應(yīng)小于窗扇重量的1.5倍，平開窗應(yīng)選用具有多點鎖閉結(jié)構(gòu)的鎖具。

d）標準化外窗密封膠條要求

根據(jù)表1氣密性6級的要求，型材構(gòu)造設(shè)計應(yīng)滿足密封膠條裝配要求和整窗密封要求，密封膠條應(yīng)選用三元乙丙橡膠、氯丁橡膠、硅橡膠等熱塑性彈性密封膠條。推拉窗應(yīng)采用硅化加片毛條，不得使用非硅化毛條或非硅化加片毛條；推拉窗采用密封膠條時，宜采用低阻力自潤滑的熱塑性彈性密封膠條。

e）遮陽一體化窗的要求

外遮陽構(gòu)件質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)產(chǎn)品標準要求，組裝一體化后的主要技術(shù)性能指標應(yīng)符合表1要求；

硬卷簾、織物卷簾和金屬百葉簾與外窗組合后應(yīng)具有在室內(nèi)拆裝維修等功能。

內(nèi)置遮陽中空玻璃制品應(yīng)符合JG/T 255《內(nèi)置遮陽中空玻璃制品》的規(guī)定。

外遮陽構(gòu)件主要性能及技術(shù)指標還應(yīng)符合表3的要求。

表3 外遮陽構(gòu)件主要性能及技術(shù)指標

同理，當表1中主要性能變化時，所對應(yīng)的標準化外窗組合材料也會隨之改變。

例：當江蘇“十四五”期間實施75%節(jié)能要求時，表1中外窗傳熱系數(shù)將改變?yōu)?.8W/（m2·K），最優(yōu)性價比的型材傳熱系數(shù)為2.0W/（m2·K）、玻璃的傳熱系數(shù)為1.4W/（m2·K），標準化外窗的型材和玻璃規(guī)格將在目前外窗傳熱系數(shù)2.4W/（m2·K）的基礎(chǔ)上有很大改變。

標準化外窗是一種開放性很強、包容性很廣的一種技術(shù)和產(chǎn)品，適用于國內(nèi)外所有相關(guān)產(chǎn)品在標準化外窗上的應(yīng)用；可操作性好，絕大部分門窗生產(chǎn)企業(yè)都可生產(chǎn)，且達標率高，只要按照標準化外窗的要求進行原輔材料采購和加工，就能生產(chǎn)出滿足性能要求的標準化外窗，因此標準化外窗是一種適合中國國情的高端技術(shù)和產(chǎn)品。

3 標準化外窗系統(tǒng)

標準化外窗定義中有一句話，是說“生產(chǎn)過程標準化、規(guī)格尺寸按《規(guī)程》實施標準化”，生產(chǎn)過程標準化的前提是規(guī)格尺寸標準化，如何解決規(guī)格尺寸標準化的問題，這就需要建立標準化外窗系統(tǒng)。

標準化外窗系統(tǒng)的定義：“：“標準化外窗與預(yù)先安裝在門窗洞口中的標準化附框、附框壓條等組合安裝，完成所有安裝工序后投入使用的外窗系統(tǒng)”。一個好的外窗，三分做七分裝，如果沒有一個好的安裝，外窗的優(yōu)點不能充分發(fā)揮，就不能稱之為好窗。

過去外窗安裝采用的都是濕法安裝。通常情況下建筑預(yù)留的窗洞口尺寸誤差很大，采用濕法安裝工藝時，外窗制作前每個窗洞口都要進行測量，根據(jù)測量結(jié)果生產(chǎn)加工門窗構(gòu)件，測量數(shù)據(jù)多而且亂，造成外窗規(guī)格多、尺寸亂，每個洞口均相當于定制，不可能做到標準化、工業(yè)化生產(chǎn)。濕法安裝最主要的問題是在窗洞口先安裝窗框，窗框必須用保護膜包裹，一般在保護膜未拆情況下窗框與墻體之間用砂漿或發(fā)泡劑填塞，此時將會出現(xiàn)兩個結(jié)果：一是保護膜未破損情況下填充物接觸不到窗框本體，保護膜拆除后形成縫隙會造成滲漏；二是保護膜破損情況下填充物填塞對窗框外表面將造成損壞，影響外窗外觀降低用戶滿意度；再次窗框安裝后均要到工程后期才安裝窗扇，期間施工過程中有些窗洞口不可避免要作為施工臨時通道，對窗框?qū)斐啥啻蝹Γ⒂绊懙酱翱虺叽绲臏蚀_性。因此，采用濕法工藝安裝窗扇安裝時必須對每個窗框進行校正，安裝后的整窗質(zhì)量可能達不到工廠內(nèi)組裝的同等水平，經(jīng)常導致關(guān)閉不嚴、透風漏水的情況發(fā)生。

標準化外窗外窗系統(tǒng)摒棄了濕法安裝工藝，采用標準化附框干法安裝工藝，用標準化附框替代濕法安裝中的窗框，讓附框承擔所有濕法安裝窗框的各種缺陷，保護了窗框，并且使門窗安裝實現(xiàn)了現(xiàn)代化。

江蘇省根據(jù)氣候區(qū)域特征和節(jié)能需要，要求采用節(jié)能型標準化附框。標準化附框由木塑復合材料或鋼塑共擠材料制成，能與建筑同壽命，主要性能及技術(shù)指標見表4。

表4 標準化附框及型材在工程應(yīng)用中的性能及技術(shù)指標

標準化附框根據(jù)建筑設(shè)計洞口尺寸在工廠制作，附框安裝在室內(nèi)粉刷或室外粉刷、找平、刮糙等濕作業(yè)前進行。附框安裝后即可進行墻體濕作業(yè)，用砂漿將附框三面包裹埋進墻體，砂漿的握裹力使附框牢牢地成為墻體的一部分（見圖1），能夠抵御外窗任何惡劣情況下的正負風壓考驗。

圖1 標準化附框在墻體中的安裝示意圖

標準化附框洞口尺寸是在工廠內(nèi)加工完成的，砌筑進墻體后的洞口尺寸完全可以做到與工廠加工尺寸一致，一個工程中相同規(guī)格的洞口無論多少都能保證尺寸一致，這就形成了洞口的標準化。

門窗洞口尺寸實現(xiàn)了標準化，門窗尺寸也就能達到標準化，構(gòu)件加工尺寸就能達到批量一致，就可定尺定量進行標準化生產(chǎn)，極大地提高了加工速度和加工精度，并且能使材料利用率最大化、加工成本最小化。

在墻體中的標準化附框外口安裝附框壓條，外窗就可從室內(nèi)側(cè)隨時進行安裝，安裝速度快、質(zhì)量高。據(jù)附框發(fā)明單位江蘇宏廈門窗有限公司現(xiàn)場演示，單樘成品窗2個安裝工人安裝，不到1分鐘即可完成，安裝后外窗尺寸無變形、操作性能無降低，完全能保證標準化外窗的各項優(yōu)越性能得到充分發(fā)揮，并且可以做到能裝能拆，極大方便若干年后二次換窗。

從工廠出廠安裝上墻到用戶使用，相比于之前的外觀破損、變形等，標準化外窗系統(tǒng)能做到毫發(fā)無損、功能不減，極大地保證了門窗安裝工程的質(zhì)量和觀感。

4 標準化外窗系統(tǒng)的先進性

回顧我國新中國成立后的建筑外窗的發(fā)展史，大致經(jīng)歷了木窗、鋼窗、鋁窗、鋁木窗和塑窗等多材料發(fā)展階段。隨著國家和地方節(jié)能政策的不斷提高，對外窗的研發(fā)普遍得到重視，外窗的質(zhì)量和性能得到提高，但在外窗系統(tǒng)的研發(fā)特別是安裝方法上比較欠缺，至今普遍采用的仍然是上世紀八十年代引進鋁合金窗時的濕法安裝工藝，制約了門窗的發(fā)展。

標準化外窗系統(tǒng)的出現(xiàn)，完美解決了濕法安裝對外窗造成的種種弊病，其先進性有以下幾個方面。

4.1 提高了門窗產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化水平

門窗洞口標準化，無需對每個洞口測量，節(jié)省了大量的人工和工作時間；外窗尺寸得到統(tǒng)一，門窗構(gòu)件加工可實現(xiàn)自動化、批量化；安裝速度快，能及時滿足工程進度要求。門窗尺寸實現(xiàn)標準化，今后有望跟國外一樣直接在建材商店購置外窗。

4.2 確保門窗產(chǎn)品質(zhì)量

由于附框作為窗體與墻體連接的過渡件，窗與建筑主體施工過程無交接，保證了窗體外觀質(zhì)量不受絲毫損傷；窗體與附框連接采用滑動扣件連接，尺寸準確、連接牢固，保證了外窗物理性能、熱工性能和操作性能的原始性，將大大增加業(yè)主的滿意度。

4.3 解決了外窗與墻體間滲漏問題

附框在墻體中三面受混凝土砂漿包裹，堵塞了附框與墻體間的滲水通道，附框上安裝附框壓條，附框壓條與窗框接觸處用膠條密封，接縫處用發(fā)泡材料填充，堵住了窗框與附框之間的滲水通道，徹底解決了濕法安裝幾十年無法解決的滲漏問題。

4.4 具有節(jié)能和防結(jié)露效果

江蘇省實施的標準化節(jié)能附框?qū)醾鬟f具有阻斷作用，在墻體寬度水平方向具有如同隔熱鋁型材同樣作用的隔熱功能，使建筑節(jié)能要求落到實處；在垂直方向具有阻斷墻體向窗框的熱傳遞作用，降低窗框產(chǎn)生結(jié)露的溫度點，減少窗體產(chǎn)生結(jié)露的機率。

4.5 解決了二次換窗難題

現(xiàn)代建筑的設(shè)計壽命均在50年以上，居住建筑業(yè)主的使用權(quán)為70年，高層公共建筑設(shè)計壽命都在100年，建筑外窗的設(shè)計壽命約25年，二次或三次換窗對任何建筑而言都是客觀存在的。濕法安裝換窗都會對墻體產(chǎn)生破壞，新補的墻體與舊的墻體難以彌合會造成窗框固定不牢或產(chǎn)生新的滲漏，如果高層建筑換窗，還存在施工人員安全問題。而標準化外窗系統(tǒng)只需將固定窗框的滑動扣件沿安裝時的相反方向退出，就可輕易將舊窗取出，用干法安裝相同的方法將新窗換上，徹底解決了困擾多年的二次換窗難題。

4.6 遮陽一體化外窗讓遮陽不再煩惱

遮陽一體化外窗也是標準化外窗的一個種類，是將遮陽裝置或遮陽構(gòu)件與外窗組合成整體，確保可以在室內(nèi)維修或更換，主要產(chǎn)品有硬卷簾、織物卷簾、內(nèi)置遮陽中空玻璃制品等類型遮陽一體化窗。之前硬卷簾、織物卷簾等外遮陽裝置單獨安裝在窗洞口上方，安裝和使用中存在如下問題：①眾多遮陽卷簾盒破壞了建筑外立面；②卷簾盒固定螺絲破壞了外墻保溫層，容易產(chǎn)生滲漏點從而造成保溫材料起鼓或脫落，降低保溫效果、破壞了墻體立面外觀；③窗戶上方是圈梁結(jié)構(gòu)，梁體鋼筋密集，膨脹螺絲往往鉆不到應(yīng)有深度，會留下安全隱患；④遮陽裝置失靈或故障維修困難，高層建筑常常需要蜘蛛人維修，更換時需要吊籃才能實施更換。這些問題造成了遮陽推廣的阻力，增加了用戶的煩惱。

遮陽一體化窗有效解決了以上問題，特別是內(nèi)置百葉中空玻璃制品一體化窗，不但解決了高層建筑外遮陽抗風壓和風噪問題，而且可以通過調(diào)節(jié)簾片角度調(diào)節(jié)進入室內(nèi)的光線強度，提高室內(nèi)的舒適度。

標準化外窗系統(tǒng)中的標準化附框干法安裝，或者稱之為非金屬附框干法安裝技術(shù)在國外刊物中未見報道和相關(guān)論文發(fā)表，標準化外窗系統(tǒng)是由我國門窗企業(yè)和科研機構(gòu)共同研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進技術(shù)，并經(jīng)過8年左右的實踐，證明是行之有效的高水平技術(shù)。

5 結(jié)論

標準化外窗是一種通用性強、排他性小的粗放型標準化產(chǎn)品，是適用于同一氣候區(qū)域、或同一省份的大范圍應(yīng)用的公共產(chǎn)品。

標準化附框干法安裝技術(shù)是當前建筑外窗最先進的安裝技術(shù)，適用于我國所有外窗在墻體洞口中安裝的工法或工藝。

標準化外窗系統(tǒng)使建筑外窗脫離了濕法安裝的落后生產(chǎn)工藝的桎梏，使建筑外窗產(chǎn)品實現(xiàn)工業(yè)化、現(xiàn)代化成為可能。