建筑外窗检测与质量控制

文章出处:体育买球 │ 点击次数: 1 │ 发表时间: 2024-02-22

  外窗是建筑围护结构中必不可少的部件,是室内外联系的重要环节。其性能既要满足采光、通风换气,又要实现防水隔声隔热,还需有一定装饰作用,以提高建筑物室内外视觉美感。外窗是调节室内环境舒适度的关键工具,也是实现建筑节能的重要途径。

  外窗是薄壁的轻质构件,也是建筑保温隔热的薄弱环节。外窗耗能占建筑能耗的40%以上,是墙体热损失的5~6倍,因此其节能是建筑节能的关键。

  依据北京市《建筑窗应用技术规范》(DBJ01—79—2004)的规定,外窗进入工地后,需送至第三方试验室,对窗的气密性能、水密性能、抗风压性能及保温性能这4个主控项目进行复核检验检测,检测依据的国家标准为《建筑外窗气密、水密、抗风压性能分级及检测的新方法》(GB/T7106—2008)和《建筑外窗保温性能分级及检测的新方法》(GB/T8484—2008)。此外,该区域标准还要求对窗所用中空玻璃的露点及竣工后窗现场的气密性能和水密性能进行测试。

  窗的物理性能包括空气渗漏、雨水渗漏、抗风压性能、保温、隔声和遮阳等,其中后两种性能目前在全国大部分地区只对有特别的条件的窗进行仔细的检测。窗的气密、水密、抗风压一般可简称为“三性”。

  窗的气密性是指在窗关闭状态下阻止空气渗透的能力,是最直接的节能指标之一。从热力学的角度考虑,窗的能量损失主要是来自三个方面,即对流、传导和辐射。对流就是在窗的空隙间冷热气流运动,导致热量交换,反映的是窗的气密性。窗气密性等级的高低,对热量的损失影响极大,室外风力的变化会对室温产生不利影响,气密性等级越高,热量损失就越少,对室温的影响也越小。

  目前国内建筑市场用量最多的是增塑聚氯乙烯(PVC-U)窗、铝合金窗,还有部分铝塑复合、钢塑复合、铝木复合材质的窗及木质窗,其主要窗为推拉窗、平开窗和固定窗,窗型对窗的气密性也有很大影响。

  (1)推拉窗生产的基本工艺简单,安装便捷,已被广泛采用;但气密性能较差,而平开窗和固定窗的防空气渗漏效果优越得多(表1),从表1中可看出推拉窗不合格率在34.3%,而平开窗不合格率在10.3%。推拉窗由于沿窗框下滑轨来回滑动,上部有较大空间,下部有滑轮间的空隙,窗扇上下易形成明显的空气对流交换,热冷空气的对流形成较大的热损失,因此无论采用何种隔热型材做窗框,通过气密达到的节约能源的效果平平。

  毛条和胶条统称密封条,是窗密封的关键材料。一般铝合金材质、钢塑复合、铝塑复合、铝木复合材质的窗及木质窗的平开窗及固定窗上会采用密封胶双面密封玻璃,胶条密封开启扇;而推拉窗则一般都会采用胶条密封玻璃,窗扇上、框扇的四周围或密封桥(挡风块)上安装毛条。胶条须有足够的拉伸强度,良好的弹性、耐温性和耐老化性,截面尺寸要与窗型材相匹配。北京区域标准《住宅建筑门窗应用技术规范》(DBJ01-79-2004)中规定,单道密封胶层厚度为(10±2)mm;双道密封外层密封胶层厚度为5~7mm;密封胶层厚度为(8±2)mm。毛条大多数都用在框和扇的密封,增强框与扇间的密闭性,毛条规格是影响推拉窗气密性能的主要的因素,也是影响窗开关启闭的主要的因素,毛条规格过大或竖毛过高,不但装配困难,且使窗扇滑动阻力增大,尤其是开启时的初始阻力和关闭时的最后就位阻力较大;规格过小,或竖毛条高度不够,易脱出槽外,使窗的密封性能大幅度的降低。按《住宅建筑门窗应用技术规范》(DBJ01-79-2004)要求,建筑窗验收时需提供该工程使用的密封胶条型式检验报告(一年内)、密封毛条型式检验报告(两年内)及密封胶型式检验报告(一年内)。

  窗的开启关闭功能是靠五金配件完成的,五金配件最重要的包含执手、滑撑、撑挡、拉手、窗锁和滑轮等。五金配件是建筑外窗中最易磨损和持续活动的部分,功能直接影响建筑窗的气密性、水密性及保温性能。对平开窗而言,按密封性能分类,大体可分为多锁点五金件和单锁点五金件两类,多锁点五金件可使窗扇及窗框形成一体,减少窗扇的变形,提高密封性能;而单锁点密封性相对差得多。

  从检测的结果看,具有多锁点五金件及密封胶、胶条双面密封的平开窗和密封胶、胶条双面密封的固定窗的气密性能远超毛条、胶条配合密封的单锁点五金件推拉窗。有些工程使用的推拉窗气密性能检验测试结果超出《住宅建筑门窗应用技术规范》(DBJ01-79-2004)规定的限值—在±10Pa压力差下单位面积指标不大于4.5m3/(m2·h)、单位缝长指标不大于1.5m3/(m·h),有些甚至会达到单位面积10m3/(m2·h)、单位缝长5m3/(m·h)。所以总体而言,平开窗和固定窗比推拉窗节能性能优越。

  水密性能是指关闭着的外窗在风雨作用下阻止雨水渗漏的能力。窗水密性能的等级以三樘样品渗漏时的压力差值向下靠一检测级,然后再取三樘的平均值来进行定级。

  就目前检测的窗看,平开窗水密性能好于推拉窗。密封材质及五金件亦会影响窗的水密性能。选择良好密封材料及多锁点五金件的窗水密性能可达到6级,即在试验压力差值为700Pa时仍不发生渗漏。而推拉窗水密性能则以2~3级为多(表2),从表2中可看出推拉窗的不合格率在39.8%,平开窗的不合格率在13.7%。《住宅建筑门窗应用技术规范》(DBJ01-79-2004)规定窗的未渗透压力不小于250Pa[3],一般多锁点的平开窗水密性能可达到300Pa。生产的基本工艺较精良、管理上的水准较高的企业推拉窗的水密性能可达到甚至超过250Pa,但小企业尤其是小作坊的产品水密性能就相差甚远。

  (1)推拉窗下框囤积水溢出,单锁点五金件的推拉窗约有80%以上出现这种渗漏;

  (2)内平开扇下脚处滴水,平开窗下部的窗框型材内低外高,框与扇搭接之处极易渗水;

  (3)压条处渗水,一般是从一滴一滴开始,在持续不断的增加的压力差下最后形成严重渗漏。

  此外,一些窗由于排水孔设计不合理造成雨水渗漏,此类先天性缺陷虽较少,但若存在就难以弥补。

  抗风压性能是指关闭着的外窗在风压作用下,发生损坏和功能障碍的能力,以受力杆件的相对挠度进行评价。在窗的物理三性中,抗风压性能关系到人的生命安全,是最重要性能。

  实际检测中,对面积较小的窗和密封性优良及五金件多锁点的铝合金、铝塑复合、铝木复合及木质平开窗,抗风压变形检验测试2000 Pa的标准还是能够达到的,有些甚至挠度变形非常小;但定级检测中,对只有一扇开启扇且面积较大呈狭长的矩形窗,锁为中间单锁,进行反复加压检测和现场检测时,开启扇靠近锁点一侧的上下两个角变形大,窜角严重,以致于加压至检测设备的极限功率时压力无法再增加。很多房地产商在开发项目建筑规划设计中,为追求美观和安装到墙上后的透视效果,把窗的固定玻璃扇做得很大且连接杆件布置得非常靠边,尤其是1.8m以上的外窗在抗风压性能检验测试时一般很难满足规范或设计要求。

  一般气密性、水密性较好的窗(高度和宽度不超过1.5m的铝合金、铝木复合及木质平开窗),其抗风压性能也较优良。根据检验测试统计,此类外窗合格率基本在75%以上;但检测中也发现有一些保障性住房、经济适用房和两限房工程中使用了增塑聚氯乙烯(PVC-U)材质的窗,在型材上由于强度相对比铝合金差,加之一些五金件较少的单锁点增塑聚氯乙烯(PVC-U)推拉窗钢衬厚度不够,造成抗风压性能合格率较差。

  窗节能的主要途径是保温隔热。窗是否真正节能主要体现在两个方面,第一是窗外边框等的材料组成是否能起很好的保温隔热作用;第二是窗玻璃是否真正使用中空玻璃,这也是最基本的要求。

  我国常用的窗框有木材、钢材、塑钢、塑料等材质,这些传统材料在节能方面都有一些缺点,影响了节约能源的效果。近年随技术进步出现了复合型材料,其中断桥铝材的节约能源的效果最为突出,使用也日益广泛,它保留了铝型材料的诸多优点,又降低了材料的传热系数。

  玻璃的面积占整个窗户的70%~80%以上,通过玻璃的辐射热损失占窗户总损失的2/3左右,因此降低玻璃的热导率和遮阳系数是节能的关键。目前窗玻璃主要有透明玻璃、吸热玻璃(着色玻璃)、热反射镀膜玻璃、低辐射(Low-E)玻璃、安全玻璃(钢化玻璃)及由上述玻璃制成的中空玻璃等。低辐射(Low-E)玻璃由于有对红外线高反射、不吸热的材料镀膜,反射太阳能波段的热辐射,从而有效地控制了玻璃的遮阳性能,也明显降低了玻璃的传热系数。中空玻璃由于双玻璃周边用密封胶黏结密封,使玻璃层间形成干燥气体,具有隔声、隔热、防结露和降低能耗的作用。

  据相关资料显示,中空玻璃的空气层厚度的最佳值在12~18mm之间,目前采用这种中空玻璃的窗不多,空气层厚度为9,12mm的窗在普通居民住宅建筑中使用普遍,而16mm空气层一般应用在大型公共建筑的玻璃幕墙中。配置(5+9A+5)中空玻璃的增塑聚氯乙烯(PVC-U)材质的窗及木质窗,其传热系数在2.6W/(m2·K)以下;配置(5+9A+5)中空玻璃的断桥铝合金窗,大部分产品传热系数在2.8W/(m2·K)以下。增塑聚氯乙烯(PVC-U)材质的窗虽然在物理三性的测试中结果一般,但在保温性能测试中却比较优良,远超出铝合金、铝木复合材质外窗,所以研制三性及保温兼优的窗是一个技术攻坚课题。

  2010年后,采用4/16/4/16/4Low-E框材结构的三玻窗加一片Low-E膜并充氢气,有的传热系数可达1.4W/(m2·K),在建筑物中使用可大幅度的提升节能效率,也是今后窗节能的发展方向。

  在夏季建筑能耗中,由太阳辐射引起的负荷占很大比重,设置遮阳装置可弥补外窗难以完全遮挡太阳辐射的不足。建筑遮阳是避免阳光直射室内,防止建筑物的外围护结构吸收过量太阳辐射热,从而防止产生局部过热和眩光,以及保护物品而采取的辅助措施。南北向板式住宅的东、西向外窗中,对面积较大尤其是落地窗、飘窗有必要采取遮阳设施,例如在中空的双玻中安装遮阳帘,但若外窗面积较小则可行性不大。目前我国南方城市的玻璃幕墙及公共建筑中使用外窗遮阳措施较多。对安装中置遮阳(百叶帘)的中空玻璃外窗来测试,结果显示在太阳直射的时间范围内,全部伸展百叶帘的外窗房间比未使用百叶帘外窗的房间,室内温度可降低约2℃,外窗中空玻璃内外表面温差可达4℃,因此选择遮阳窗不但可降低能耗且可提高室内环境的舒适度,是一种发展趋势。

  除以上分析的情况外,外窗在装配过程中的外观形式、尺寸允许偏差、配合间隙、搭接量和装配质量都会影响窗的整体性能,实施工程单位的安装水平也会影响窗的节能,起增大能耗损失或减小热释放量的作用,这就需要在外窗安装后进行现场气密性和水密性的测试,以确保最终质量要求。

  (1)推广应用隔热断桥铝合金平开窗。该种窗为工业化生产,产品质量易保证,该窗型与推拉窗的使用方式有很大差异,平开窗主要由内外平开窗组成,且在窗扇、窗框间均设橡胶密封压条,具备良好的水密性及气密性,窗扇关闭后基于三元乙丙橡胶压条自身具备的密封性,很难形成对流。既有建筑节能改造及保障性住房、经济适用房和两限房工程,若采用增塑聚氯乙烯(PVC-U)材质、钢塑复合、铝塑复合材质的外窗,要选择较厚的钢衬做受力杆件。

  ( 2)从保温的角度而言,外窗应尽量使用12mm以上空气层的中空玻璃,增塑聚氯乙烯(PVC-U)材质、钢塑复合和铝塑复合材质的外窗保温性能一般较优,若采用断桥铝合金、铝木复合及木质窗,建议使用隔热断桥且具有Low-E镀膜的中空玻璃。

  (3)建筑外窗的安装对其性能有很大影响。对新建工程要推广采用功能性附框,即土建施工全套工艺流程中在门窗洞口安装金属附框,在建筑装修阶段将外窗整体固定在附框上,避免交叉施工对外窗的破坏,保证外窗质量,有利于建筑外窗模数化和工业化。对既有建筑改造项目窗洞口接缝不打密封胶的问题,应严格按安装工艺施工,通过检查与验收制度控制工程质量。(4)政府要制订相应制度规范市场之间的竞争,通过增加工程建设价格,使用符合节能要求的窗。工程建设各方应在外窗合同中规定相应条款禁止层层分包。建设中应严格按有关标准要求执行外窗复检制度,并在监理部门的监督管理下做好自检和抽查工作。只有做好层层把关,才能杜绝不符合产品质量的外窗在工程中使用。

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