結(jié)合低碳與高質(zhì)量的門窗安裝技術(shù)研究

黃中峰，張濤，張含卓

（中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070）

1 引言

目前，我國建筑領(lǐng)域能耗是最大的，從施工到竣工的整個(gè)過程中會(huì)耗費(fèi)大量的資源，而如何在建筑領(lǐng)域貫徹低碳經(jīng)濟(jì)的理念成為學(xué)者研究的重點(diǎn)。隨著人們生活水平的提升，住戶對(duì)建筑環(huán)境的要求更高，這樣會(huì)耗費(fèi)更多的能源，如取暖、通風(fēng)、門窗等方面。低碳節(jié)能的建筑理念是在保障住戶舒適度的同時(shí)也降低能耗，是未來住宅發(fā)展的主要趨勢。門窗是建筑施工中非常重要的環(huán)節(jié)之一，但目前的門窗安裝較少對(duì)低耗與節(jié)能減排進(jìn)行考慮，傳統(tǒng)門窗安裝僅在施工進(jìn)行時(shí)對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢查，并不能對(duì)安裝過程進(jìn)行監(jiān)控。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是建筑領(lǐng)域新興的技術(shù)，通過將施工過程進(jìn)行可視化處理，將信息更加直觀地表達(dá)出來。所以在門窗安裝過程中引入BIM 技術(shù)可以達(dá)到以下目的：可以將門窗安裝過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題及時(shí)反饋給施工方；可以對(duì)門窗安裝質(zhì)量與能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。鑒于此，研究引入BIM 技術(shù)，對(duì)門窗的安裝過程進(jìn)行監(jiān)控，控制門窗安裝的質(zhì)量，提高門窗安裝的氣密性，降低安裝過程的能源消耗，實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)。

2 低碳理念與BIM技術(shù)原理

2.1 低碳理念

低碳是一種全新的生活方式。低碳是相對(duì)于高碳而言，在生產(chǎn)生活中減少碳排放。從生產(chǎn)角度看，低碳就是用更少的能源滿足更多的需求；從生活方式看，低碳就是通過更少的碳排放實(shí)現(xiàn)生活環(huán)境的改善。低碳的核心在于減少能源消耗，增加能源回收利用，提高能效，推廣綠色出行等。低碳理念是指以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，通過合理控制能源消耗、減少碳排放，提高資源利用效率，推進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，達(dá)到降低能耗、增加碳匯、減少碳排放的目的。在建筑領(lǐng)域運(yùn)用低碳理念，涉及門窗安裝過程中的質(zhì)量監(jiān)控與能耗控制。在能耗控制方面，傳統(tǒng)理念追求“多”，即用更多的電器來保障舒適度，而在低碳理念中強(qiáng)調(diào)“少”，正是依靠“少”的電器來保障舒適度，通過房屋本身氣密性的調(diào)整打造出溫度適宜、通風(fēng)良好的空間，其節(jié)能效率在85%以上。

2.2 BIM技術(shù)概述

BIM 技術(shù)是一種用于建筑工程的三維信息模型，可以幫助建筑師、工程師和其他建筑行業(yè)的從業(yè)人員更好地理解和評(píng)估建筑物。它可以幫助建筑師和工程師更好地了解他們正在設(shè)計(jì)的建筑物，以及它們?cè)诳臻g中的位置。此外，BIM 技術(shù)還可以幫助建筑師在設(shè)計(jì)過程中更準(zhǔn)確地測量建筑物，從而減少錯(cuò)誤和浪費(fèi)。

2.3 BIM技術(shù)控制的優(yōu)勢

BIM 技術(shù)作為一種新興技術(shù)，在建筑領(lǐng)域得到了良好的發(fā)展，具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）可視化效果良好，可視化的結(jié)果，不僅可以用于展示效果圖和制作報(bào)告，而且還可以作為項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營過程中的交流、討論和決策的依據(jù)。（2）具有良好的協(xié)調(diào)性，BIM 建筑信息模型可以在建筑施工之前，能夠?qū)Ω鱾€(gè)專業(yè)之間的沖突問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，并產(chǎn)生協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)并提供給客戶。（3）仿真度較高，在設(shè)計(jì)階段能夠模擬光照、視線、節(jié)能、應(yīng)急疏散、CFD 仿真等；在招投標(biāo)和施工階段能夠以施工計(jì)劃為基礎(chǔ)進(jìn)行4D 模擬。（4）具有良好的優(yōu)化效果。現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性往往超出了參加者自身的理解范圍，BIM 及其輔助的多種優(yōu)化工具為復(fù)雜工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了可能，在BIM 技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)工程方案、設(shè)計(jì)與施工過程進(jìn)行優(yōu)化。（5）可以展現(xiàn)出更多的效果圖，BIM 并不是用來展示普通的建筑設(shè)計(jì)圖，或者是用來制作零件的。而是在對(duì)建筑物進(jìn)行可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化之后，能夠?yàn)闃I(yè)主提供以綜合管道圖、集成構(gòu)造留空示意圖、研究檢測結(jié)果并提出改進(jìn)措施圖。

2.4 基于BIM技術(shù)的門窗安裝過程質(zhì)量控制原理

在具體的門窗安裝過程中，首先，采用云技術(shù)中的三維點(diǎn)取得施工現(xiàn)場的實(shí)時(shí)信息，以此獲得門窗的安裝坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)，然后基于BIM 構(gòu)建模型，生成三維動(dòng)畫，為施工現(xiàn)場的安裝提供技術(shù)支持。其次，基于無線射頻識(shí)別技術(shù)進(jìn)行信息傳遞與交換，還可以運(yùn)用該技術(shù)儲(chǔ)存多種數(shù)據(jù)信息。再次，運(yùn)用讀寫器存儲(chǔ)的信息，反饋回到BIM 模型中，實(shí)施管理與更改等操作。最后，運(yùn)用BIM 技術(shù)制作整個(gè)過程的指導(dǎo)流程。基于BIM 技術(shù)的門窗安裝過程質(zhì)量控制流程如圖1 所示。

圖1 基于BIM技術(shù)的門窗安裝過程質(zhì)量控制流程

圖1 中，基于BIM 技術(shù)的門窗安裝過程質(zhì)量控制流程被分為3 個(gè)模塊，分別是門窗質(zhì)量控制的反饋系統(tǒng)、BIM 技術(shù)的運(yùn)用與質(zhì)量控制應(yīng)用。門窗質(zhì)量控制的反饋系統(tǒng)包括BIM 技術(shù)與現(xiàn)場精確測量；BIM 技術(shù)的運(yùn)用涉及效果圖、動(dòng)畫視頻與VR 漫游等；質(zhì)量控制應(yīng)用包含技術(shù)交底、可視化匯報(bào)與指導(dǎo)施工等。3 個(gè)模塊都是在BIM 技術(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建的，依靠這3個(gè)模塊能夠?qū)㈤T窗信息完整地進(jìn)行展示，而且可以完成信息實(shí)時(shí)更新。

3 門窗安裝質(zhì)量控制過程

3.1 門窗安裝質(zhì)量控制重點(diǎn)

門窗安裝的質(zhì)量控制重點(diǎn)主要有兩方面：一方面是對(duì)施工技術(shù)的要求。為了降低建筑物的損耗，提升住戶居住環(huán)境的舒適性，研究運(yùn)用核心系統(tǒng)，如新風(fēng)系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、門窗安裝氣密性處理系統(tǒng)等，以保障建筑物具有良好的保溫功能，實(shí)現(xiàn)門窗安裝縫隙的氣密性良好，完成對(duì)室內(nèi)能量的有效回收，并減少導(dǎo)熱。另一方面是對(duì)施工質(zhì)量的要求。為了滿足建筑物內(nèi)的各項(xiàng)性能，徹底貫徹低碳理念，在施工的質(zhì)量上有更高的要求與標(biāo)準(zhǔn)，在門窗安裝的氣密性處理、保溫隔斷、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上均有更加明確的要求。在運(yùn)用各項(xiàng)技術(shù)后，需要按低能耗認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控。

3.2 門窗安裝過程中的質(zhì)量控制

3.2.1 安裝的信息化管理

門窗安裝過程中的質(zhì)量控制包括安裝的信息化管理與門窗安裝的細(xì)節(jié)把控。在信息化管理中，首先基于現(xiàn)場的實(shí)際情況建立BIM 模型，在模型上標(biāo)注門窗的詳細(xì)信息，與真實(shí)環(huán)境一一對(duì)照，實(shí)時(shí)更新，形成數(shù)據(jù)流通的反饋系統(tǒng)。然后再運(yùn)用BIM 技術(shù)制作施工步驟的動(dòng)畫，對(duì)施工現(xiàn)場的工人進(jìn)行指導(dǎo)。基于BIM 制作的效果圖如圖2 所示。

圖2 基于BIM技術(shù)的門窗安裝信息動(dòng)畫展示

圖2 展示了門窗的主要結(jié)構(gòu)，并將真實(shí)的門窗按照一定比例以剖面的形式展示出來，能夠清晰地看到門窗的結(jié)構(gòu)由玻璃、室內(nèi)防水隔氣膜、窗扇、窗框、預(yù)壓膨脹膠帶、鋁合金窗臺(tái)板、防腐木、拉爆螺栓、室內(nèi)防水透氣膜、外墻保溫涂料、混凝土結(jié)構(gòu)組成。圖2 僅展示了效果圖中的二維圖像，在實(shí)際的BIM 技術(shù)中，施工細(xì)節(jié)以3D 的形式被展示出來，更加清晰直觀，對(duì)現(xiàn)場的信息儲(chǔ)存與作業(yè)指導(dǎo)更具現(xiàn)實(shí)意義。

3.2.2 門窗安裝的細(xì)節(jié)把控

為了保障門窗安裝的質(zhì)量，達(dá)到理想的效果，門窗從測量放線到檢查整改的每一個(gè)過程都按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)節(jié)把控。在窗玻璃的安裝有嚴(yán)格細(xì)致的要求，為了達(dá)到隔絕聲音與室外水蒸氣的目的，必須滿足以下幾個(gè)條件，窗玻璃必須使用三玻兩腔的方式充填氬氣；窗框部分必須采用實(shí)木的窗框；嚴(yán)格按照要求對(duì)防水透氣膜粘貼細(xì)節(jié)進(jìn)行控制。其中防水隔膜密封膠的粘貼是難點(diǎn)問題。在粘貼過程中，通過BIM 創(chuàng)建的模型獲得工藝過程難點(diǎn)的標(biāo)簽，將這些標(biāo)簽粘貼在窗框上，對(duì)現(xiàn)場的粘貼過程進(jìn)行指導(dǎo)。若按照上述方式對(duì)門窗安裝質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，就能讓室內(nèi)的熱能揮發(fā)水蒸氣向外透出，而將室外的水蒸氣隔絕在外，達(dá)到創(chuàng)造舒適環(huán)境的目的。與此同時(shí)，還解決了超低耗門窗安裝的難點(diǎn)問題，達(dá)到了低碳的目的，安裝質(zhì)量得到了進(jìn)一步的提升，門窗的氣密性也達(dá)到了要求。具體的安裝流程如圖3 所示。

圖3 門窗安裝的具體流程

圖3 是門窗詳細(xì)的安裝流程，主要分為10 個(gè)步驟，主要流程如下：首先進(jìn)行測量放線、規(guī)范洞口、安裝固件設(shè)計(jì)，然后將室內(nèi)的隔氣膜粘貼在主框上，清理室內(nèi)的窗臺(tái)；再進(jìn)行固定件處補(bǔ)粘防水布、粘貼室外透膜、粘貼室內(nèi)隔膜、安裝窗臺(tái)板；最后再對(duì)整體進(jìn)行檢查整修。在整個(gè)的安裝過程，利用BIM技術(shù)完成安裝節(jié)點(diǎn)的動(dòng)畫制作，指導(dǎo)現(xiàn)場人員施工，提升了工作的效率。之后，根據(jù)現(xiàn)場安裝數(shù)據(jù)隨時(shí)調(diào)整模型信息參數(shù)，形成信息反饋系統(tǒng)。

4 基于BIM技術(shù)的安裝結(jié)果分析

為了檢驗(yàn)研究方法的適用性與優(yōu)越性，將本文研究方法用于實(shí)際的門窗安裝中，并與傳統(tǒng)的方法進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，在能源節(jié)省上，本文研究方法消耗能源更少，能源損耗僅為傳統(tǒng)方法的12%。實(shí)驗(yàn)在門窗的隔水性、氣密性、通風(fēng)性能上進(jìn)行測試比較，結(jié)果顯示，本文研究方法的隔水性、氣密性、通風(fēng)性均更好，能夠創(chuàng)造更舒適的居住環(huán)境。由此可知，基于BIM 技術(shù)的門窗安裝能帶給住戶更加舒適的居住體驗(yàn)。綜上所述，基于BIM 技術(shù)的門窗安裝在滿足建筑物基本的舒適度要求同時(shí)，還能夠節(jié)能減排，滿足低碳理念。

5 結(jié)語

為了在門窗安裝中貫徹低碳理念，研究在BIM 技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合低碳理念，構(gòu)建門窗安裝的BIM 模型。通過構(gòu)建模型，有效解決了傳統(tǒng)門窗安裝過程中存在的問題，實(shí)現(xiàn)了能耗的降低。基于研究方法的應(yīng)用結(jié)果顯示，本文研究方法在門窗安裝過程中不僅能夠提升門窗的氣密性，還能夠改善住戶的居住體驗(yàn)，同時(shí)減少了能量損失。