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　　引言

　　現(xiàn)今，綠色環(huán)保、節(jié)能減排政策越來越嚴格，建筑節(jié)能也日漸成為極重要的熱點，是建筑技術(shù)進步的標(biāo)志，也是保護環(huán)境、節(jié)能降耗和維護可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。門窗作為建筑中保溫性能最薄弱環(huán)節(jié)，被日漸重視。而提及建筑節(jié)能，人們首先想到的是北方寒冷地區(qū)和嚴寒地區(qū)，卻往往忽視了長江以南的夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)，而這些地區(qū)沒有采暖（詞條“采暖”由行業(yè)大百科提供）供暖設(shè)施。由于南方地區(qū)雨水較多，臺風(fēng)天氣時常光顧，所以人們更多關(guān)注外窗的水密性能，弱化了外窗熱工（詞條“熱工”由行業(yè)大百科提供）保溫性能的設(shè)計。

　　鋁合金外平開窗（詞條“平開窗”由行業(yè)大百科提供）因其開啟方式、裝飾性及地域認同度等因素，在我國長江以南地區(qū)占有較大比例的市場。但市場現(xiàn)有傳統(tǒng)鋁（詞條“鋁”由行業(yè)大百科提供）合金外平開窗受其型材（詞條“型材”由行業(yè)大百科提供）斷面結(jié)構(gòu)、密封方式、五金配件及角碼選擇等諸多方面影響，其保溫性能與鋁合金內(nèi)平開窗，木質(zhì)、塑鋼、鋁木等材質(zhì)門窗等比較，不具任何優(yōu)勢。

　　本文嘗試通過對某大型型材生產(chǎn)企業(yè)的某系列鋁合金外平開窗，從優(yōu)化型材斷面結(jié)構(gòu)，優(yōu)化五金配件選型及更換專用角碼等諸多方面展開研究，并對調(diào)整后樣窗的保溫性能進行檢測，加以驗證，為提升鋁合金外平開窗保溫性能提供依據(jù)。此外，本文對完成優(yōu)化后的鋁合金外平開窗其他方面物理性能等也進行檢測，以驗證調(diào)整方案是否對整窗其他物理性能造成不利影響。同時，相關(guān)方面調(diào)整，兼顧整窗內(nèi)外可視面平齊、窗扇開啟順暢等外觀、操作等方面因素。希望能對鋁合金外平開窗整體性能提升起到指導(dǎo)性作用。[1]

　　1 現(xiàn)行鋁合金外平開窗保溫性能差影響因素分析

　　1.1傳統(tǒng)五金配件形成熱橋

　　傳統(tǒng)鋁合金外平開窗因其五金件槽口一般設(shè)計于轉(zhuǎn)接料外側(cè)，執(zhí)手的撥叉需貫穿窗扇型材的室內(nèi)外雙側(cè)，導(dǎo)致窗扇鎖閉結(jié)構(gòu)通過外側(cè)型材傳動條、撥叉、執(zhí)手等形成金屬“熱橋”，此時會因“熱橋”發(fā)生熱傳導(dǎo)（詞條“熱傳導(dǎo)”由行業(yè)大百科提供），導(dǎo)致熱量損失。如下圖1所示。

　　在合頁(鉸鏈)方面，傳統(tǒng)鋁合金外平開窗一般采用普通外露合頁，導(dǎo)致合頁通道間隙較大，合頁周邊三元乙丙膠條連接處不易于完全貼合，易發(fā)生空氣對流（詞條“對流”由行業(yè)大百科提供）及熱傳導(dǎo)（詞條“傳導(dǎo)”由行業(yè)大百科提供）。而普通外露合頁的安裝方式，勢必決定傳統(tǒng)鋁合金外平開窗室外側(cè)框扇可視面不平齊，在一定程度上影響美觀。如下圖2所示。

　　1.2 傳統(tǒng)框扇搭接方式為兩道密封

　　傳統(tǒng)鋁合金外平開窗的框扇搭接方式，因受扇料和轉(zhuǎn)接料五金配件槽口位置影響，致使其無法實現(xiàn)類似于內(nèi)平開窗的等壓膠條設(shè)計，一般為一個腔體。這樣便會因搭接腔體內(nèi)空氣對流等產(chǎn)生熱量損失。如上圖2所示。

　　如果牽強的將鋁合金外平開窗的等壓膠條設(shè)計在框料上，那么由于是外平開的開啟方式，導(dǎo)致窗扇在關(guān)閉時，窗扇的T型條與等壓膠條反向搭接。窗扇T型條會從室外側(cè)搭在室內(nèi)側(cè)的等壓膠條上。當(dāng)窗扇在正風(fēng)壓狀態(tài)或承受雨水壓力時，等壓膠條會受到朝向室內(nèi)側(cè)的作用力，窗扇的T型條與等壓膠條搭接作用力越來越松，是與窗扇反方向搭接的一種狀態(tài)。再加上等壓膠條自身性能隨時間變化而不斷老化，膠條會出現(xiàn)失效狀態(tài)，進而影響整窗的性能。

　　1.3 門窗制作加工細節(jié)方面

　　傳統(tǒng)鋁合金外平開窗在框扇組角及框梃連接處，各類三元乙丙膠條僅僅采用45°角對接，甚至是粗糙的直角對接方式。在窗扇關(guān)閉，框扇搭接，三元乙丙膠條受力擠壓變形后，在三元乙丙膠條連接處會存在較大縫隙，產(chǎn)生熱量損失。如下圖3所示。

　　鋁合金窗的框、扇組角部位，邊框與中梃的插接部位，同樣是容易出現(xiàn)熱量流失的薄弱環(huán)節(jié)。而傳統(tǒng)的組角角碼存在一定程度的設(shè)計缺陷，組角并注入組角膠后，不能實現(xiàn)組角處的完全密封。而未被完全封閉的組角縫隙處，同樣存在不同程度熱量損失，甚至影響整窗的水密性能、氣密性能等其他物理性能。如下圖4所示。

　　2 解決方案及實驗驗證方法

　　2.1 優(yōu)化鋁合金型材斷面結(jié)構(gòu)，更換五金配件，切斷金屬“熱橋”。

　　鑒于傳統(tǒng)鋁合金外平開窗受型材斷面結(jié)構(gòu)影響，存在金屬“熱橋”現(xiàn)象，本文通過優(yōu)化其型材斷面結(jié)構(gòu)，將五金功能槽口由轉(zhuǎn)接料室外側(cè)調(diào)整設(shè)計至室內(nèi)側(cè)，避免了在執(zhí)手處形成金屬“熱橋”的問題。但五金槽口設(shè)計在室內(nèi)的話，外開扇的開啟角度會受影響。為保證窗扇有較大的開啟空間，避免用合頁連接時，在合頁處膠條斷開部分出現(xiàn)透氣及滲水的問題，鉸接（詞條“鉸接”由行業(yè)大百科提供）部位設(shè)計使用鉸鏈取代外露合頁連接，這樣既保證了整窗的物理性能，又使得外開窗的開啟角度能夠有一個合理的范圍。另外，優(yōu)化斷面設(shè)計，使得鋁合金外平開窗室內(nèi)外側(cè)框扇可視面實現(xiàn)平齊，更加美觀。如圖5、圖6所示。

　　驗證試驗選取某大型鋁合金建筑型材生產(chǎn)企業(yè)的型材產(chǎn)品，一款是傳統(tǒng)65mm框厚系列外平開窗型材(采用普通外露合頁)，另一款是重新設(shè)計和更換五金槽口位置、采用鉸鏈連接的65mm框厚新型外平開窗型材，采用完全一致的窗型結(jié)構(gòu)及玻璃配置，分別制作樣窗一樘。依據(jù)GB/T 8484-2008《建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法》規(guī)定進行門窗傳熱系數(shù)(K值)檢測。

　　2.2 更換傳統(tǒng)框扇搭接方式為三道密封等壓設(shè)計

　　鑒于傳統(tǒng)鋁合金外平開窗的框扇搭接方式多為兩道密封，且搭接部位為單腔體結(jié)構(gòu)，存在對流等熱量損失，本文嘗試將等壓膠條設(shè)計在扇料上。實現(xiàn)三道密封及等壓設(shè)計。增加腔體，隔斷空氣對流，減緩熱量損失。同時，窗扇關(guān)閉時，窗扇的等壓膠條呈現(xiàn)出向室內(nèi)搭接在窗框的T型條上的一種狀態(tài)。在同樣承受風(fēng)雨壓力時，等壓膠條受到室外側(cè)向窗框T型條的作用力，等壓膠條與窗框的搭接是越來越緊的。同時提升整窗水密性能、氣密性能等物理性能，并解決因膠條老化而引起的搭接縫隙等問題。

　　上述調(diào)整方案在考慮等壓原理提升整窗保溫性能的基礎(chǔ)上兼顧水密性。中間使用等壓膠條，目的是讓室外側(cè)與外界大氣形成氣壓平衡，但不贊成完全去掉外側(cè)膠條的做法。這雖可實現(xiàn)室外腔體與大氣完全等壓，但動能水會把等壓腔填滿而失去原有的效果。本次調(diào)整設(shè)計了一種與邊框似搭非搭的三元乙丙膠條，并且在上側(cè)膠條斷開兩個小缺口，這樣在雨水壓力下設(shè)計的水密腔會與外界相通，使腔體與外界壓力平衡，實現(xiàn)等壓原理。常規(guī)狀態(tài)下又能起到密封外側(cè)腔體，減少空氣對流，提升保溫性能的作用。[2-5]

　　驗證試驗選取某大型鋁合金建筑型材生產(chǎn)企業(yè)優(yōu)化結(jié)構(gòu)調(diào)整的新型外平開窗型材，按下圖7所示進行穿條生產(chǎn)，并制作樣窗一樘。依據(jù)GB/T 8484-2008《建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法》規(guī)定進行門窗傳熱系數(shù)(K值)檢測。

　　2.3優(yōu)化三元乙丙膠條組角方式及組角角碼

　　鑒于傳統(tǒng)鋁合金外平開窗三元乙丙膠條組角方式為45°角對接，甚至是粗糙的直角對接方式，窗框、扇組角過程選用普通角碼等，造成膠條及型材組角處搭接或密封不嚴密，存在空氣對流及熱量損失。本文嘗試在框、扇四角位置用膠角進行連接密封，并在膠角處打密封膠來密封，如下圖8所示。并在框、扇型材組角時，設(shè)計選用新型注膠角碼，如下圖9所示。該注膠（詞條“注膠”由行業(yè)大百科提供）角碼留有組角膠的專用流道，在角碼兩側(cè)邊使用角碼導(dǎo)流片，使得組角膠沿導(dǎo)流板設(shè)計的流道流淌，使組角膠均勻填充滿整個組角空間，組角處徹底膠封。

　　驗證試驗選取某大型鋁合金建筑型材生產(chǎn)企業(yè)所完成調(diào)整的新型外平開窗型材(斷面結(jié)構(gòu)同2.2要求)，采用膠角密封及注膠角碼工藝，制作樣窗一樘。依據(jù)GB/T 8484-2008《建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法》規(guī)定進行門窗傳熱系數(shù)(K值)檢測。

　　另注：所有試驗樣窗相關(guān)信息如下表1所示。

　　2.4 試驗方法

　　以上樣窗均依據(jù)GB/T 8484-2008 《建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法》規(guī)定進行門窗傳熱系數(shù)(K值)檢測。所用試驗設(shè)備（詞條“設(shè)備”由行業(yè)大百科提供）為沈陽紫薇機電設(shè)備有限公司生產(chǎn)MW-BD1824型“建筑外門窗保溫性能檢測設(shè)備”進行檢測。設(shè)備如下圖10所示。

　　另對試驗結(jié)束后的所有樣窗，依據(jù)GB/T 7106-2008 《建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級及檢測方法》進行氣密性能、水密性能、抗風(fēng)壓性能單樣窗檢測。試驗設(shè)備為沈陽紫薇機電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的MW-W-3030A型門窗物理性能檢測設(shè)備。如下圖12 所示。

　　3、試驗結(jié)果

　　3.1 保溫性能試驗結(jié)果

　　各樣窗依據(jù)GB/T 8484-2008 《建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法》規(guī)定進行門窗傳熱系數(shù)(K值)檢測;并觀察試驗結(jié)束，開啟溫室一側(cè)門后，觀察樣窗溫室一側(cè)各位置結(jié)露位置出現(xiàn)的先后順序。檢測結(jié)果統(tǒng)計如下表2所示：

　　3.2 物理性能試驗結(jié)果

　　各樣窗依據(jù)GB/T 7106-2008 《建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級及檢測方法》進行氣密性能、水密性能、抗風(fēng)壓性能單樣窗檢測。結(jié)果統(tǒng)計如下表3所示。

　　注：因GB/T 7106-2008 《建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級及檢測方法》規(guī)定要求每項物理性能相同類型、結(jié)構(gòu)及規(guī)格尺寸的試件，應(yīng)至少檢測三樘。而上述試驗因受樣窗數(shù)量影響，為對檢測項目結(jié)果定級，僅記錄單樘試樣的檢測結(jié)果。

　　4、結(jié)果分析

　　經(jīng)對比樣窗YC001、YC002 K值結(jié)果可知，優(yōu)化型材結(jié)構(gòu)，將五金功能槽口由轉(zhuǎn)接料室外側(cè)調(diào)整設(shè)計至室內(nèi)側(cè)，切斷執(zhí)手處金屬“熱橋”，采用隱藏鉸鏈替換外露合頁等措施，鋁合金外平開窗保溫性能并無提升，這應(yīng)歸結(jié)為是兩道密封而室外側(cè)密封膠條為橫向密封的原因;而檢畢開啟溫室一側(cè)門后，YC002樣窗的合頁、執(zhí)手處未先出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，則說明該處的熱傳導(dǎo)性能被明顯降低。經(jīng)對比樣窗YC002、YC003、YC004 K值結(jié)果可知，通過優(yōu)化斷面及搭接設(shè)計，改用三道密封，使用膠角及注膠角碼等工藝，樣窗的保溫性能被不斷提升，而YC004樣窗檢畢后開啟溫室一側(cè)門，其框、扇組角處不再先出現(xiàn)結(jié)露等現(xiàn)象，說明熱傳導(dǎo)性能被明顯降低。

　　另外，對比YC001、YC002、YC003、YC004樣窗物理性能檢測結(jié)果，可知，經(jīng)上述調(diào)整后，樣窗的水密性能、氣密性能明顯提升，而抗風(fēng)壓性能無明顯損失。

　　5、結(jié)束語

　　本文通過優(yōu)化傳統(tǒng)鋁合金外平開窗型材結(jié)構(gòu)，調(diào)整五件鎖點位置，應(yīng)用三道密封等壓原理，并采用膠角及注膠角碼等先進的三元乙丙膠條密封及組角加工等方式，明顯降低了鋁合金外平開窗的傳熱系數(shù)，提高了保溫性能。同時，工藝改進后，鋁合金外平開窗的水密性能、氣密性能也有明顯提升，抗風(fēng)壓性能無明顯損失。鋁合金外平開窗的整體性能得到明顯提升。

　　參考文獻

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　　[2] 楊 清，孫 超，建筑門窗（詞條“建筑門窗”由行業(yè)大百科提供）保溫性能優(yōu)化設(shè)計，門窗，2015(8)：30-31

　　[3]柏珮瓊，建筑門窗設(shè)計對節(jié)能效果的影響探析，門窗，2018(1)：24-25

　　[4]黃紅軍，影響門窗傳熱系數(shù)的重要因素，門窗，2017(10)：11-11

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