案例分享|被动式超低能耗门窗内嵌式安装

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河北胜达智通新型建材有限公司

 张宝城  张秀亮

实现“双碳”目标是推动绿色低碳高质量发展的内在要求。实现绿色低碳的高质量发展,就要坚定不移贯彻新发展理念,坚持系统观念,以经济社会发展全面绿色转型为引领,以能源绿色低碳发展为关键,加快形成节约资源和保护环境的产业结构、生产方式、生活方式、空间格局,坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路。

     作为控碳的八大行业(石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、电力、航空)范围中所涉及的建材、有色金属、玻璃等领域,皆涵盖组成门窗的材料。据国外建筑热工数据统计,在建筑能源消耗中将近44%的热量损失来自于外维护结构的门窗部分(见图一)。

图一  围护结构的热量损失

 

    作为建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位,门窗的节能成为建筑节能的关键。积极推动绿色低碳发展、践行社会责任,为实现“双碳”目标贡献力量。建筑设计师创新设计不同的墙体构造,门窗企业为实现不同形式的墙体构造,正在开发兼具高性能、方便安装使用的被动式超低能耗门窗系统。

下面通过一个案例,分享一些技术细节:

   郑州青年人才公寓荥泽苑项目位于荥阳市京城路街道办事处康砦村,规划建设用地面积183.71亩,规划总建筑面积47万平方米,建设18栋公寓楼及其配套设施,总户数3408户。建设单位:荥阳郑住青年人才公寓置业有限公司;设计单位:中国建筑科学研究院有限公司;监理单位:河南省育兴建设工程管理有限公司;施工单位:河南五建建设集团有限公司;建筑结构形式:剪力墙结构,基础采用独立基础+抗水板;墙体采用整体铝模支护系统浇筑。

   该项目全面落实国家“碳达峰、碳中和”的理念,采用最新的超低能耗技术设计施工,是中原地区首个成片超低能耗住区项目,对于探索超低能耗技术路线有积极作用,项目的成功规模化应用在人员密集的城市群体,为规模化推广和复制该技术体系提供了宝贵经验。2019年1月该项目被列为郑州市超低能耗建筑示范项目,2020年被列为河南省重点项目,2021年被列为河南省续建重点项目。项目建成后,将是省内首个民用住宅采用超低能耗建筑技术的项目,会对全市乃至全省超低能耗建筑技术的推广应用起到示范引领作用。

项目技术信息如下:

建筑墙体结构:剪力墙结构;建筑门窗洞口预留100*50mm企口(见图二、三、四)

图二 工地照片

   图 三 建筑整体外观        图四 详细洞口

 
外保温结构:采用200mm石墨聚苯板与50mm真空绝热板(厨房、卫生间部位)
被动式超低能耗门窗系统:河北胜达铝包塑门窗系统+钢制被动门系统+节能附框体系(图五)
 

图五(窗体安装)

 

新风系统:满足超低能耗建筑的新风系统。

重点分析建筑洞口部位门窗系统及无热桥安装优势:

一、节能附框

本项目结合现场实际情况,采用了门窗洞口企口嵌入式节能附框的安装方案。本方案优势在于:降低了洞口内门窗安装产生的边部线性热桥,减少了门窗周边的热量损失,避免了安装部位冷凝结露问题。本方案经过公司技术部门反复论证附框热工及安装热桥分析,以及安装工艺论证,最终设计了针对建筑门窗洞口带企口的专利节能附框(见图六)。该附框结构材料经国家检测机构检测验证导热系数为0.24 W/ (m•K),安装工艺完全满足被动式超低能耗建筑安装热桥要求。

图六 河北胜达专利节能附框

 

二、被动式门窗系统

1、 型材选用优势(图七)

① 基本宽度92mm,型材传热系数k值0.9 W/(㎡•K), 

② 壁厚为3.0mm,超越国标A类设计,型材自身刚度更高。

③ 型材为7腔结构,3道密封设计,保温隔声及水密性能佳。

④ 安装玻璃厚度47mm,玻璃嵌入深度22mm,实现更低的玻璃边缘线传热系数。

⑤ 环保不含铅钡配方,使建筑更加绿色环保。

⑥ 表面采用复合铝扣结构,门窗表面金属质感。

⑦ 拼接型材自带密封结构,提高拼接整窗气密性。

 

图七 胜达92铝包塑复合窗

 

2、保温填充材料的选用:B1级石墨聚苯板(部分安装)(图八)

 

防火性能好B1级耐火材料,导热系数为0.032 W/ (m•K);表观密度:25kg/m³ 。

 

图八 局部节能设计

 

3、玻璃选用:

胜达92铝塑复合被动窗采用,三玻配置:5low-e+16A暖边+5low-e+16A暖边+5(6)防火,原片采用南玻low-e(图九)。

玻璃隔条采用进口阿鲁普暖边条,中空腔室16mm,传热系数K值0.92W/(㎡·K),可见光透射比0.68,遮阳系数SC≤0.45,耐火极限满足0.5小时与满足1.0小时。

图九 玻璃选择及安装

4、密封胶条:汽车级阻燃海绵发泡三元乙丙胶条。门窗拼接部位采用专用共挤密封条,开启部位三密封(中间密封)胶条采用焊接组环工艺(图十):

图十 密封体系

 

5、五金系统(图十一)

采用我公司与德国五金公司合作开发的防撬平开五金,多锁点配置。

图十一 多点锁闭五金系统

 

6、整窗气密性保障

A、密封胶条系统工厂内组装(胶条系统只有一个断点),中间密封胶条系统组环焊接;

B、五金系统及窗扇在工厂内安装完成,并调试合格;

C、拼接部位在工厂内密封并拼接完成;

D、现场针对附框与窗框体安装编制完善的工艺,并严格执行;

E、玻璃安装独特气密构造;

窗扇自带专利技术软硬共挤密封胶条,窗框采用后嵌入密封胶条,两处玻下密封胶条的设计使用,大大减少了空气对流,增加了整窗气密性能。

 

三、独特的安装结构形式分享

1、内嵌式安装卧室、阳台-外墙石墨聚苯板(图十二、图十三)

 

图十二 窗框安装完成(上侧)节点图

图十三 窗框安装完成(下侧)节点图

 

2、内嵌式安装厨房、卫生间-外墙保温真空绝热板(图十四、十五)

图十四 窗框安装完成(上侧)节点图

图十五 窗框安装完成(下侧)节点图

 

四、本项目与普通外挂式安装优势分析

降低安装热桥:墙体特殊企口与专利节能附框结合,减少了德国被动房研究所“PHI”重点指出的被动式门窗洞口内安装产生的热量损失。

缩短工期:特殊结构节能附框可以提前进场安装,安装完成后外墙保温直接施工,缩短工期。

提高门窗安全性:首先,门窗安装在室内进行,无外挂吊篮高空作业风险;其次门窗安装在洞口内,整窗重量由混凝土墙体承担,无使用外挂钢制件安装部位锈蚀造成门窗整体脱落的安全问题。

减少环境污染:首先降低了被动窗提前安装整窗保护产品寿命要求,再次,避免了外墙表面涂料施工对门窗的二次污染和破坏。

利于门窗更换:不安装附框,外墙保温与门窗框直接接触,更换门窗会破坏外墙保温层;有附框结构,可直接换窗。

 

     河北胜达门窗系统部分项目,建筑气密性检测结果:

河北胜达被动式超低能耗门窗安装后建筑气密性统计
序号 项目名称 开发商名称 门窗类型 安装形式 安装形式 K值w/(m2k)及耐火要求 建筑气密性能
1 曲港高速博野服务区 河北交投 被动式低能耗铝包塑门、窗、被动式超低能耗幕墙 外挂式 框与玻璃分体安装 K值1.0 0.26
2 远洋万和学府 远洋安联 被动式超低能耗铝包塑门、窗 外挂式 框与玻璃分体安装 K值1.0,耐火0.5小时 0.42
3 北京第二实验小学 秦皇岛教育局 被动式超低能耗铝包塑窗、被动式低能耗聚氨酯断桥铝合金门 内嵌式 框与玻璃分体安装 K值1.0 0.2
4 风筝缘小区 世纪阳光置业 被动式超低能耗铝包塑窗 外挂式 框与玻璃分体安装 K值0.8 0.23
5 宝塔花园二期 东升地产 被动式超低能耗铝包塑窗、被动式超低能耗门 外挂式 框与玻璃分体安装 K值1.0,耐火1.0小时 0.54
6 颐和雅园二期 卓正地产 被动式超低能耗铝包塑门、窗 外挂式 框与玻璃分体安装 K值1.0,耐火1.0小时 0.32
7 梧桐大道 保利、蓝光 被动式低能耗铝包塑窗、被动式低能耗聚氨酯断桥铝合金门 外挂式 框与玻璃分体安装 K值0.85 0.38

    “节能及减碳”成为未来建筑领域的重要发展方向,对门窗系统及配套组件提出了更高要求;建筑形式及门窗洞口结构正在转变,这里笔者只是用这个项目抛砖引玉,希冀于广大门窗系统研发人员,开发出更多创新产品,服务于不同类型的节能建筑。

                                                                              2022年5月5日

 

作者简介:

张宝成 男 ,河北胜达低碳被动窗运营总监 ,德国PHI认证咨询师 , 注册建造师 ,中国建筑装饰装修材料协会门窗幕墙分会 专家,研究方向:建筑门窗系统低碳成果应用。

 

张秀亮 男,工程师,PHI认证建筑设计师,塑料门窗委员会专家。研究方向:建筑门窗系统研发,门窗系统推广。

创建时间:2022-05-07 10:15
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