【門窗幕墻網】
1前言
目前我國建筑能耗約占社會總能耗的30%，在保證合理舒適度情況下，最大限度地降低建筑能耗，已經成為國策。門窗作為被動式建筑圍護結構的重要組成部分，其散熱損失占整個外圍護結構的50%左右，因此高性能門窗是實現被動式建筑的先決條件，對于門窗材料的選擇、加工以及安裝質量應該給予高度重視。
維卡塑料（上海）有限公司是德國維卡集團在中國獨資建立發展20年的優質系統門窗供應商，也是uPVC門窗先進技術和促進國家及行業標準的先驅者，在被動式低能耗系統門窗研發和應用上積累了大量經驗，以下針對決定被動式門窗保溫性能的氣密性展開討論。
2決定門窗保溫性能的因素
評價被動式門窗的性能，最主要是保溫性能，其決定因素和保溫隔熱比參考如下：
1)門窗傳熱系數U值（或者K值）:50～60%；
2)門窗的氣密性能:25～30%；3)遮陽:15～20%
為了滿足被動式建筑熱舒適度要求，門窗的傳熱系數U值是考核門窗保溫性能的關鍵指標。由于歐洲和中國的檢測方法（窗型、測試溫度溫差及風速等邊界條件）的不同，傳熱系數指標要求也略有不同。例如按照德國PHI的要求,被動式門窗安裝后的傳熱系數Uw,installed≤0.85W/(m2·K)；根據我國測試方法差異，安裝后整窗傳熱系數Kw,installed≤1.0W/(m2·K)左右。
3保證外圍護門窗的氣密性
建筑物良好的氣密性對于提高能效有著非常重要的貢獻，其涉及建筑物理學諸多領域，不僅對建筑物保溫、防潮、隔音、防火有影響，與屏蔽有害物質也密切相關，并保證有效通風系統的正常運行，優化空氣質量，為提高能效改善舒適度創造條件。
圖1窗洞口氣密層節點詳圖
良好的氣密性并非自然而然形成的，需在所有建造環節中予以考慮，設計階段就要明確定義整個建筑物的氣密層，應該是一個連續不間斷的封閉圈，其包覆所有供暖區域，并注意合理安排施工順序，圖1紅線為門窗洞口處的氣密層標識。
為了保證該處的氣密性，要做到以下幾點：
3.1嚴格按照系統窗加工方法控制成品窗質量
選用符合性能要求及被動式門窗標準的系統組成材料，系統門窗供應商應嚴格遵循系統門窗的加工工藝進行門窗設計及組裝，并注意以下幾點：
3.1.1選擇A類壁厚型材產品，更持久地保證門窗氣密性
GB/T8814《門、窗用未增速聚氯乙烯（PVC-U）型材》標準中，對主型材壁厚進行了分類如圖2，而uPVC型材的可視面、非可視面甚至結構筋壁厚的提高，改善了型材至成窗的很多性能。任何因壁厚因素產生的門窗變形及耐久性問題，最終會由于結構失效導致門窗氣密性功能的減退。
圖2主型材壁厚分類及影響
對比A類和B類壁厚，我們通過以下實驗，分析對氣密性的影響：
1）型材擠壓實驗
圖3分別對A和B類壁厚試件擠壓實驗，加壓直至1400N，結果B類比A類多產生1.3mm變型量，此實驗模擬窗體受到外力擠壓或建筑物沉降、位移等自然環境狀態時，主型材抵抗變形的能力。
圖3壁厚對主型材壓力變形的影響
2）焊角強度測試實驗
UPVC門窗焊角強度是一項重要性能指標，直接影響門窗在使用過程中的強度和使用壽命；焊角具有牢固的耐久性，能避免因角部開裂導致的安全和氣密性泄露問題。實驗方法如圖4左所示。A與B類壁厚型材，焊角強度理論計算值相差14%，但實際測試結果卻相差36%（清角前），43%（清角后成品窗），結果分析參考下圖右。
圖4壁厚對主型材焊角強度的影響
3)玻璃重量模擬實驗
實驗模擬的玻璃最大重量為70kg，設置兩個荷載力為35kg（350N）見圖5，分別對A和B類壁厚進行五組實驗取平均值，結果型變量相差近一倍。可見A類壁厚型材更有效防止因玻璃內陷而造成的門窗變形，或玻璃壓條產生縫隙，影響門窗的氣密性。
圖5壁厚對主型材玻璃承重能力的影響
3.1.2滿足設計性能要求同時優化窗型設計
滿足被動式門窗物理性能要求，選擇正確的開啟方式來提高整窗的氣密性，例如：
1)避免使用密封方式簡單的推拉門窗，推拉扇與下框滑軌的滑輪空隙，形成明顯的對流交換，推拉扇與框及推拉扇之間一般采用毛條密封，密封性能差。
2)選擇密封良好的內平開窗，窗扇和窗框間采用膠條密封，性能良好的膠條在關閉狀態下密閉性好，幾種開啟形式的五金結構詳圖參考圖6。
3)設計容許時盡量減少門窗的分隔，固定窗玻璃和窗框采用膠條密封，空氣很難通過而形成對流，熱量損失少。
4)設計中涉及推拉功能的門，可采用提升推拉或平移推拉的方式，由于型材設計和五金選擇結合，密封采用膠條密封，氣密性優于普通的推拉方式。
3.1.3拼接方案需滿足氣密性要求
1)型材需三道密封結構，增加的中部密封，能更好地抵擋噪音、冷空氣、濕氣及氣流侵入。
2）型材拼接處是氣密性控制最薄弱環節，必須采取有效的密封措施。卡扣式結構拼接型材在連接處應該配有共擠密封膠條如圖7。
圖7拼接型材的密封處理
3）中梃連接處必須通過機械連接件方式提高抗風壓能力，需注意連接縫處的密閉性，連接部位需同時進行墊塊封堵，所銑截面最好進行打膠處理（圖8）。
圖8中梃機械連接處的密封處理
3.1.4嚴把門窗加工質量
嚴格按照《塑料門窗設計及組裝設計規程》JGJ362-2016進行加工；
uPVC門窗的角部采用焊接工藝，杜絕鋁合金門窗可能會出現的拼縫不嚴密、長期使用后角部出現松動，或角部密封結構膠失效現象，造成氣密性降低的問題；玻璃壓條的角部拼縫應嚴密（圖9左)，下料過短或者過長都會導致氣密性損失；
密封膠條在角部和拼縫處的處理（圖9右)，需拼合嚴密不留縫，選擇耐老化性能優異的EPDM膠條或硅膠膠條，以保持多年使用后的彈性和密封性。
圖9密封膠條角部和拼縫處的處理
3.1.5合理配置門窗五金
內平開窗的五金配置，最好采用傳動器+角傳動的設計，考慮扇的高度增加中間鎖可達到更優的氣密性；被動門由于三層玻璃承重需要，合頁配置至少三個，加設延長桿來增加鎖點，門扇不宜過寬，避免使用后下沉。
3.2保證氣密性能的被動式門窗安裝方式
被動式門窗安裝區別于傳統的安裝方式，安裝位置決定了安裝線傳熱系數Ψe和溫度因素fRsi值（圖10）。根據DIN4108-2中規定，只有fRsi≥0.7，窗表面最低溫度大于12.6°C，才能避免結露和霉變現象發生，因此被動式門窗都是采取安裝在保溫墻體上的外掛式安裝方式。
圖10外墻結構和窗戶安裝位置對溫度分布的影響
通過風速感應器測試，室內側僅靠常規的PU發泡膠密封，無法保證氣密性。窗內側需要均勻牢固粘貼防水隔氣膜（見圖11），材料滿足抗拉伸性、延展性以及隔氣性能要求，透氣率an<0.1，可抹灰。
圖11窗內側防水雨布及貼法
為了確保室外側耐候性，需要均勻牢固粘貼防水透氣膜（見圖12），材料具有很好的抗拉伸性延展性、透氣性，水密性>600Pa，并可抹灰，外側雨布還需同時包覆所有的外掛安裝構件（如安裝角鋼、防潮隔熱塊等）。
圖12窗外側防水雨布及貼法
無論采用打膠型還是自粘型防水雨布，作業溫度需滿足+5°C至+40°C，避免過低溫度時冬季施工，粘貼時要連續不間斷，也不能粘在冰霜或者潮濕的墻壁表面。
維卡選用MD82系列參與了全國十幾個被動式建筑門窗工程，在中德被動式低能耗建筑示范項目中，已通過氣密性測試驗收（滿足n50≤0.6h-1）項目，結果如圖13:
圖13中德被動式低能耗建筑示范項目氣密性測試結果
4結語
綜上所述，要實現高保溫性能的被動式門窗，系統門窗的規范化是必不可少的條件，需注意選材、設計到實施等方面，讓低能耗系統門窗在我國建筑節能領域發揮主導作用，成為我國節能綠色建筑的努力方向。
作者簡介：齊蓓，業務拓展經理，2006年至今就職于維卡塑料（上海）有限公司，畢業于德國達姆施塔特工業大學，土木工程碩士學位。
