外窗系统范文

外窗系统范文（精选7篇）

外窗系统 第1篇

FDC高级研讨会预告发布, 75%建筑节能课题揭秘

中德建联:王主任针对北京市75%建筑节能设计标准的提出, 您和您的同事一起研发了《北京市高节能建筑外窗系统技术提升研究》这个课题, 请您先简单介绍一下好吗?

王洪涛:这个课题一共分为三大部分, 第一部分是调研。新政出台后, 节能门窗的市场需求量很大, 但是市场上基本没有可以选择的产品直接使用, 所以新产品的研发必须及时跟进。其实课题立项的出发点是为了扶植本地企业, 我们走访了北京市大大小小80多家门窗厂, 发现他们90%以上都没有自身的研发力量, 只是单纯地买进型材、玻璃等进行加工。K值=2.8的时候, 他们还勉强能做, 现在K值提高到2.0, 他们在技术上无能为力, 对他们的打击非常大。基于这个原因, 我们研发这个课题, 意在通过最终得到的成果, 使门窗厂能够根据我们提供的配置和数据, 在最优的性价比下制作出节能门窗, 以满足市场需求。

课题的第二部分是基础研究。这是一个非常耗时的工作, 需要大量的测试数据支撑。在门窗方面, 我们需在不同的窗墙比下进行不同的研发, 包括上下游产业、原材料的供给, 涉及到几百家企业, 而且每一类产品的覆盖面不一样。尤其是针对北京地区, 包括玻璃配置的要求, 什么玻璃更适合北京?什么型材更适合北京?需不需要外遮阳等, 我们对这一系列问题进行了系统的总结。

第三部分是系统介绍。我们的图集收纳了铝、塑、铝木复合这三类窗, 每类中挑选出6种窗, 分别从K值=1.5到2.0逐一进行介绍。

中德建联:相信广大读者对这个课题都非常感兴趣, 尤其是来自门窗厂和房地产企业的技术人员。能不能在这里预告一下, 在今年FDC高级研讨会上, 您将对哪部分内容进行讲解?

王洪涛:在FDC高级研讨会上, 我将和研究小组的万成龙工程师一起对课题进行说明。我将详细介绍课题研究的方向和成果, 进行整体说明。万工将带来具体的研发过程和数据, 相信我们的研究成果会给广大门窗厂带来突破性的技术理念。

75%建筑节能政策下的门窗发展趋势

中德建联:现阶段实现建筑节能75%是否有困难?具体在门窗方面有哪些突破口?对门窗有哪些硬性要求?

王洪涛:北京市在75%建筑节能标准方面对门窗的要求是K值在1.5到2.0这个范围之间, 具体数值根据建筑的不同使用要求而有不同变化。现在实现这一标准还是有一些困难的, 在这里要分为两个部分, 一个是技术方面, 另一个是管理方面。

首先, 在技术方面, 例如对铝窗来说, 随着K值的降低, 它的成本将大幅上升, 塑窗K值达到1.5就相对容易很多, 而铝木复合窗是介于这两者之间的。我们肯定要根据不同的窗型考虑如何达到最优性价比, 降低K值。

其次, 也是最重要的是在管理方面的困难。我们在课题中也对管理层提出了建议, 随着标准的提升, 工程造价的定额也一定要跟着提升, 不然就会陷入恶性循环, 技术方面的指标就是白定。厂家只会拿着不达标的产品滥竽充数, 因为他们是不可能做亏本生意的, 600元的定额想买到成本800元的东西, 那是不可能的。

中德建联:您认为标准的出台对北京乃至全国的铝塑木三种窗型的发展有什么影响?

王洪涛:北京市75%建筑节能政策的出台, 对行业内的影响非常大, 这次北京起到了示范作用, 其他地区都会陆续跟进的。

前面提到, 我们的课题研究中三类窗型在K值1.5~2.0之间表现的差别是非常大的。根据我们的调研数据可以看出, 三种窗型的成本差别在K值降低的时候, 不是简单的线性增长, 尤其是在K=1.5的时候, 铝窗成本要比塑窗多将近一倍, 铝木复合窗比铝窗还要再提高三成。价格的巨大差异势必会影响三种窗型的发展方向。

首先, 新政对塑窗是个很大的机遇。其实从市场来讲, 塑窗是比较容易推广的, 因为它价格低廉, 但是市场接受程度还需努力。特别是北京地区目前没有几家像样的塑窗企业。而且在北京塑窗的占比也不高, 只有一些保障房项目使用。所以塑窗要想提高市场占有率, 必须加快产品跟进, 推出更适应市场的产品。对铝窗来说, 这次新政带来了巨大的压力。目前铝窗在技术上是可以达到K值要求的, 但是成本的代价必须要考虑进去, 如何让市场接受这个价格, 还有没有提高性价比的空间, 这些是铝窗必须要面对的事实。对铝木复合窗来说, 目前市场占有率也在逐步提升, 尤其是高端的楼盘项目, 和铝窗的争抢之势还是很明显的。只要在价格方面再优惠一些, 将来一定是门窗发展的方向。

严律监管制度, 中国的绿色建筑才能良性发展

中德建联:目前建筑业界推测, 我国以后将改为100%的绿色建筑。这将在中国建筑市场掀起一场轩然大波。请您对我国目前的绿色建筑发展形势进行简单分析, 并做出展望。

王洪涛:绿色建筑这个话题在我心中其实是很复杂的。它在当下是个很时髦的话题, 但是节能不应该是一个炒作的概念, 我们必须踏实下来做实事。尤其是我们科研单位, 必须克服浮躁, 从基础工作做起, 不能停留在理论阶段, 而必须坚定地实施下去。门窗在绿色建筑中发挥着非常重要的作用, 我们需要考虑门窗甚至是整个建筑在全寿命周期内的节能。这就需要我们做大量基础的研究工作。以现在逐渐开始热炒的被动式住宅为例, 国内已经有几家试点企业在做了。但是说实话, 通过我们对国外先进国家的考察和体验, 感觉我们考虑问题的全面性和完整性, 和国外还相差甚远。比如被动式房屋里面的自发热量测试, 国外是通过模拟大人、小孩甚至是通过做饭散发的热量, 来得到一套非常精确的完整数据, 而我们还停留在只是简单地算算而已。

自洁外窗研究报告 第2篇

在6 月中旬某个星期六, 在街上看到一“蜘蛛人”正在高空清洁高楼的玻璃外窗, 高楼大厦都注重外表, 尤其是星级酒店一年要清洗一两次, 这一行业就业前景相当乐观, 利润空间很大, 而且楼层越高, 工资就越高。但存在较大的安全隐患。北京市安监局局长张家明说, “高空蜘蛛人绝对是一个高危工种, 北京平均一年有40 人在从事大楼清洗、空调安装等高空作业时死亡。”清洁这一件小事关乎到性命安全。如果能解决自动清洗高处的外窗, 既可避免擦窗时可能带来的种种意外, 保障生命和财产的安全, 还能节省时间和成本。于是萌生了创作全自动擦洗外窗机的想法, 开始了“自洁外窗”的制作。

2 创作思路及制作原理

思考制作这个“自洁外窗”的思路, 作为实物展示, 考虑把机械部分和电气部分以及实物外形相结合。一开始尝试运用直流电机正反转和单片机的知识来完成这个作品。利用太阳能板给废旧的蓄电池充电, 让蓄电池给电路供电, 下雨的时候, 通过自制的湿度传感器让单片机输出信号来控制继电器工作, 再由继电器控制电机正反转带动机械机构实现玻璃外窗的清洗, 最终实现自动擦窗的功能。此装置成本低, 节省人力, 且安全环保节能。用较低的成本, 最大限度地利用了可再生资源 (太阳能、雨水) 来实现了自动擦窗的功能。

3 同类型设计查新

在比较同类发明制作后发现, 现实中也有擦窗机。一种是智能电动擦窗机, 它利用真空吸盘吸附玻璃擦窗, 但时间长了吸盘的吸力下降, 擦窗机会坠落造成设备损坏甚至砸到无辜路人, 此类擦窗机还需要人手开启才能工作, 它不能真正实现无需人手的自动化理念, 且成本高;另一种是手动的磁性玻璃擦, 不仅浪费人力效率低, 还很容易夹到手和打碎玻璃, 这种擦窗器已慢慢被社会淘汰。

4 电路原理

利用太阳能给废旧的蓄电池充电, 让蓄电池给电路供电, 下雨的时候, 通过自制的湿度传感器让单片机输出信号来控制继电器工作, 再由继电器控制电机正反转带动机械机构实现自动清洗玻璃外窗功能, 最终实现自动擦外窗的功能。电路中还带有一手动定时开关, 在不下雨时, 对外窗进行定时清洗, 方便快捷。图2 为电路原理图。

5 制作过程

该外窗清洁宝主要包括电气部分和机械部分, 为了能更好地完成工件, 制作过程如下:

先负责电路设计、焊接和调试;进行元器件的安装;然后负责外窗工件的外形设计和加工、湿度传感器的制作、机械结构的配合;最后撰写研究报告。

6 元件购买与成本核算

原理图上所采用的元器件, 一部分是在老师的带领下, 我们到电子元件商店购买的;一部分通过网购, 购买了单片机、直流电流机、丝杆等。电气部分和机械部分加上其他耗材整个作品的成本大约300 元左右。

7 制作意义和改进措施

建筑外窗隔声性能浅析 第3篇

隔声是建筑外窗的重要功能之一, 隔声效果良好的外窗可以有效地隔绝户外的噪声, 给人们的工作、学习和休息创造良好的环境, 利用建筑外窗隔声是防治噪声的重要手段。对于建筑物而言, 门窗相对墙体来说隔声性能要差一些, 是建筑隔声的薄弱环节, 所以提高外窗的隔声性能对提高整个建筑的隔声性能有重要的意义。

二、建筑外窗隔声的几个基本概念

1、隔声与吸声

隔声与吸声是两个不同的概念, 隔声是指屏障物阻碍声波透射的能力, 而吸声是指屏障物阻碍声波反射的能力。工程实际中通常采用吸声系数来描述吸声材料和吸声结构的吸声性能, 以α表示, 定义为α=Ea/Ei, Ei为入射到材料或结构表面的总能量, Ea表示被材料或结构吸收的声能。隔声构件透声能力的大小, 用透声系数τ来表示, 定义为τ=Wt/W, Wt为透过隔声构件的声功率, W为入射到隔声构件上的声功率, 声功率的单位为瓦 (W) 。

一般隔声构件的τ值很小, 约在10-1～10-5, 使用很不方便, 所以人们采用10lg1/τ来表示构件本身的隔声能力, 称为隔声量或称传声损失, 记作TL, 单位为d B, 即TL=10lg1/τ。

2、质量作用定律

式 (1) 就是哈里斯提出的建筑声学中常用的质量作用定律, 公式显示, 面密度M或声音频率f加倍, 隔声量增加6dB。值得注意的是这个公式适用于单层墙的隔声, 而窗与墙在密度、结构上和尺寸上都有很大区别, 门窗的几何尺寸与入射波波长相比, 一般说并不很大, 应用质量定律所得结果与实际情况会有较大偏差, 对于建筑外窗来说, 质量定律是不适用的。针对面密度M对隔声的重大影响, 前苏联声学家艾尔杰里推荐了两个单值隔声量的经验公式[3]:

按式 (3) 计算出的58系列木铝复合窗的隔声量分别为31.6dB, 与实测所得500Hz隔声量比较接近, 考虑到窗自身的特点和检测过程中偶然因素的影响, 这个结果还是可以接受的。

另外, 从隔声构件的隔声特征曲线也可以看出, 窗的隔声性能并不是一直随着声音频率的增加而上升, 这是由于共振和吻合效应的影响 (图1) 。中空玻璃窗的共振频率计算式为[3]:

式中d为空气层的厚度, 单位为cm, t1、t2分别为各层玻璃厚度 (cm) , 计算可知58系列隔热木铝复合窗的共振频率是fr=219Hz。

3、计权隔声量

由于同一建筑构件在不同声音频率下的隔声量TL不相同, 而人耳对不同频率下同一隔声量的主观感受也不一样的, 这给人们对构件本身隔声量的理解和不同构件间隔声量的比较都带来了困难, 为了解决这个问题, 引入了计权隔声量 (Rw) 的概念。计权隔声量是对构件隔声性能的单值评价, 其值是通过将构件的隔声频率特性曲线与标准曲线比较来确定的。标准曲线相当于一条“等隔声曲线”, 是一条随频率而变化的折线。计权隔声量求得的方法和结果都加入了人的主观因素, 可以更加直观地理解“隔声”的含意。

为了修正计权隔声量对建筑构件隔声的主观影响, 相关标准中还引入了C和Ctr两个频谱修正量, 用于对计权隔声量的调整[6]。在门窗隔声性能分级指标中, 外门、外窗以“计权隔声量和交通噪声频谱修正量之和 (Rw+Ctr) ”作为分级指标, 内门、内窗以计权隔声量和粉红噪声频谱修正量之和 (Rw+C) ”[7]作为分级指标, 用以强调不同频率环境噪声下, 对门窗隔声性能的影响。

三、建筑外窗隔声的特点

1、材料构成对外窗隔声性能的影响

外窗从材料上来讲, 对隔声性能有影响的主要有框 (包括扇) 料和玻璃, 基于以下几方面原因, 在隔声方面可以不考虑框料的影响:

(1) 从实际情况看, 一方面, 框料一般只占到外窗总面积的15%左右, 所占面积远小于玻璃, 对整体外窗隔声性能的影响并不大;另一方面, 框料的结构复杂, 不同的外窗情况各异, 隔声量难于测量和计算。

(2) 从质量作用定律角度考虑, 市场上常见的框料, 不论是木框、隔热断桥铝框、塑料框 (有衬钢) , 其计算隔声量与一般中空玻璃的隔声量都非常接近, 在非特别严格的使用环境下, 其实际隔声量与整窗的隔声量比较接近。

(3) 通过对各种系统窗型的实际检测数据分析证明, 外窗的隔声性能主要取决于玻璃, 在相同玻璃配置条件下, 对不同框材外窗的隔声量来讲一般木框好于铝框, 但差别不明显。

2、玻璃配置对外窗隔声性能的影响

根据质量定律, 增加玻璃的厚度可以提高隔声性能, 但这显然不是经济的做法, 目前市场上常见的玻璃品种有单玻、中空、双中空、夹胶玻璃、不等厚中空玻璃等, 本文主要通过数值比较的方法来对几种常见的玻璃配置方式进行比较分析, 数据来源为美国VIRACON建筑玻璃公司。

(1) 6+1.14PVB+6夹胶玻璃与12mm单玻隔声性能比较 (图2) 。两种玻璃面密度基本相同, 按质量定律理论应具有基本相同的隔声效果。数据显示, 对于800Hz以内的噪声, 夹胶玻璃与相同厚度的单玻具有相同的隔声效果, 而对于800Hz以上的噪声, 夹胶玻璃的隔声能力略好于单玻, 根据表中数据进行的计权隔声量计算显示, 夹胶玻璃比相同厚度的单玻大1分贝。

(1) 中空玻璃 (6+12a+6) 与单玻 (12mm) 隔声性能比较 (图3) 。从节能角度考虑, 12mm的空气层是一个比较好的选择, 但对于隔声来讲却不是这样, 图中显示, 从100到5000的频率范围内, 两条隔声曲线相互交叉, 这是由于共振及吻合频率不同造成的。从计权隔声量的计算来看, 中空玻璃为35dB, 单玻为37dB, 单玻隔声性能优于中空玻璃。

(3) 双中空玻璃 (6+12a+6+12a+6) 的隔声特点 (图4) 。这里将双中空玻璃与普通 (单) 中空玻璃 (6+12a+6) 作了对比, 从图上的比较可以看出, 在中高频段, 双中空玻璃由于质量的增加, 隔声性能有一定的增加。双中空的计权隔声量达到了39dB, 比普通中空玻璃增加了4dB, 隔声曲线的走向则完全相同。

(4) 双片不等厚中空玻璃 (6+12a+10) 与普通 (双片等厚) 中空玻璃 (10+12a+10) 的隔声性能方面的比较 (图5) 。从质量定律角度考虑, 后者具有更大的面密度, 但从隔声曲线可以看出, 不等厚玻璃由于减弱了共振和吻和效应的影响程度, 具有更好的隔音效果。从计权隔声量计算来看, 不等厚的中空玻璃的计算值为39dB, 而普通中空玻璃的计算值为37dB, 不等厚中空玻璃在降低面密度的同时提高了隔声能力, 是一个比较好的选择。

3、其他影响玻璃隔声的因素

(1) 采用不平行的两片玻璃也是常提到的做法, 但由于玻璃和门窗的加工难度大、视觉效果受影响等原因, 很少采用。而且相关实验表明, 采用不平行玻璃时的隔声量, 近似等于采用这两片玻璃近端和远端的平均值的普通中空玻璃的隔声量[7], 比如不平行玻璃的一侧间距为12mm, 另一侧为36mm, 则其隔声量与一个间距为24mm的中空玻璃相当。可见, 采用不平行中空玻璃并无优势。

(2) 两片玻璃间距对隔声性能的影响

对于声波来说, 两片玻璃间的空气层相当于一个缓冲层, 如果缓冲层很薄, 钢性很强, 就起不到很好的缓冲作用。相应试验表明, 中空层每增加一倍, 隔声量大约增加3dB。

(3) 两片玻璃间墙面内壁铺设吸音材料对隔声也有一定影响, 这种做法的作用是利用吸声材料降低了两片玻璃内部空间的声压, 有效果的前提是一方面两片玻璃之间要有一定空间 (推荐100mm以上) , 另一方面周边的总面积与玻璃的面积比不能太小。在实际应用中, 对高频噪声的隔声效果更好一点, 一般来讲, 可以增加2-5dB的隔声量。

4、窗框扇间密封与安装方式对外窗隔声性能的影响

我们都有这样的生活体验:窗户刚开一小缝, 噪声就扑面而来。由于孔洞的透声系数为1, 隔声量为零, 所以哪怕窗框扇间一个很小的密封不严的位置, 都会对外窗整体的隔声量产生严重影响。例如, 当孔洞面积为整片围护结构面积的1%时, 结构隔声量不会超过20dB。外窗的开启方式不同, 所采用的密封方式也不一样, 一般而言, 气密性好的门窗相对隔声效果也会好一些, 例如采用三元乙丙或硅橡胶做为密封材料并进行多道密封处理的内平开窗的隔声效果要好于以密封毛条为主要密封材料的推拉窗。

安装方式对外窗的隔声也有很大的影响, 安装不利的外窗的隔声性能会大打折扣。一般在外窗安装时, 洞口墙体与窗边会留一条10mm左右的缝隙, 里面使用发泡剂填塞, 室内外两侧打密封胶。不论是发泡剂还是密封胶, 都属于轻质材料, 本身的隔声性能都比较差, 要保证外窗的隔声性能, 还需要做一些特别的处理。这里推荐一种做法:室外侧安装时洞口的上、左、右采用墙体压窗边的做法, 下侧采用导水板;室内侧包套处理 (图6、图7) , 可以有效解决安装间隙传声的问题。

四、门窗隔声设计中应注意的几个问题

1、隔声设计应注意与噪声特点、建筑性质和房间使用功能相结合, 要有针对性。

这就要求门窗隔声设计者不仅要掌握一定的门窗隔声知识, 还应对声学、建筑等知识有相当的了解, 全面考虑。举个例子, 如果一个房间的噪声污染来源于一家工厂, 而工厂的噪声频率集中在某一频段, 那么在外窗的隔声设计时就应选择共振频率远离该频段的产品, 降低由于共振带来的不利影响。

2、在具体隔声方案设计中, 应多种方案相结合, 在适用的基础上做到经济、合理。

对于同一座建筑而言, 按惯常的做法, 会全部采用相同的外窗产品。而从隔声角度考虑, 不同方向、不同高度的房间所受噪声的影响不同, 房间的功能也不相同, 在做隔声设计中也应根据具体情况具体分析, 采取相应的隔声措施, 不能一概而论。例如, 对于一栋用于宾馆的建筑, 走廊的一面临街, 另一面是居民区, 临街一侧的客房就要重点考虑交通噪声 (中低频) 的影响, 而另一侧应重点考虑生活噪声 (中高频) 的影响, 从而采用不同隔声效果的外窗产品。

3、对隔声要求比较高的场所, 建议采用双层窗的方式, 并尽量增加框材的面密度。

双层窗在隔声中的作用类似于双层墙, 通过界面层的多次反射及空气层的弹性和附加吸收作用提高隔声量。为达到隔声效果, 一般要求两层窗之间的距离应控制在150mm以上 (越大越好) , 两层窗在玻璃配制上也要有所区别以降低共振和吻合效应的影响, 两层窗之间的洞口侧面周边还可以铺设吸声材料, 以进一步提高隔声量。在隔绝以中低频为主的噪声时, 应在安全和法律法规许可范围内尽量加大一侧玻璃的厚度, 同时使用容重较大的吸声材料 (比如矿棉) 并增加其厚度, 以增加在该频段的隔声量。

在对隔声要求比较高的场所, 框材的传声作用也要重视, 冷轧钢材制成的钢窗框具有面密度大、隔声性能好的特点, 是个比较好的选择, 而且通过技术处理也可能达到非常好的保温和密封效果。

4、应注意低频噪声的危害。

低频噪声是指频率在500Hz以下的噪声, 由于相对于中高频噪声来讲, 人耳对低频噪声不敏感, 所以不论是在我们测量中经常采用的A计权网络还是隔声的单值评价指标计权隔声量中, 都对声音的低频段进行了大幅度的衰减, 但国内外的研究结果证明:低频噪声相对来讲对人体健康具有更大的危害和更长远的影响。

低频噪声波长较长, 衰减慢, 可以轻易穿越障碍物, 所以又被称为“隔不住的噪声”。在日常生活中, 交通、电梯、空调、高楼水泵等都是常见的低频噪声源, 这类噪声往往在空气传声的同时都伴有结构传声, 在测量时由于采用了对低频表现不利的A计权网络, 其等效声级大多并不超过标准中限值的规定, 但对人们正常生活却带来非常大的影响, 所以在建筑设计时就应充分考虑低频噪声的隔离问题, 提出综合解决方案。

五、结束语

正如很多专家所说, 声学是一门“既古老又迅速发展着的”学科, 而门窗隔声技术的研究在我国更是发展较晚的边缘分支, 还处于起步阶段。但无庸置疑, 随着人们对生活质量关注度的增加, 对门窗的隔声性能必然会提出更高的要求, 就会促进人们对门窗隔声性能的关注和研究。本文旨在通过总结国内外声学专家研究的基础上, 结合相关数据及多年的从业经验, 提出一些个人观点, 供业内人士参考。

摘要：本文通过数据比较的方式, 重点介绍了不同玻璃配置条件下建筑外窗的隔声性能, 进一步讨论了外窗的框扇材料、框扇间缝隙、安装方法等方面对隔声性能的影响, 并针对隔声设计中应注意的问题, 对建筑外窗隔声方案的选择提出了建议。

关键词：建筑外窗,隔声,质量定律,计权隔声量,环境噪声

参考文献

[1]陈克安, 曾向阳, 杨有粮.声学测量, 机械工业出版社, 2010

[2]杜功焕, 朱哲民, 龚秀芬.声学基础, 南京大学出版社, 2010

[3]康玉成.建筑隔声设计——空气声隔声技术, 中国建筑工业出版社, 2004

[4]盛美萍, 王敏庆, 孙进才.噪声与振动控制技术基础, 科学出版社, 2007

[5]GB/T50121-2005建筑隔声评价标准, 中国建筑工业出版社, 2005

[6]GB/T8485-2008建筑门窗空气声隔声性能及检测方法, 中国标准出版社, 2009

[7]SOUND TRANSMISSION THROUGH WINDOWS I, by J.D.Quirt, 1982

既有建筑外窗节能改造研究 第4篇

目前在我国,建筑节能已经成为全社会关注的一个焦点。建筑行业中,建造和运行的过程中直接消耗的能源占到了全社会的30%,在发达国家这一比例甚至达到了35%[1]。目前中国有430多亿平方米的建筑,其中99%是高能耗建筑,而这类建筑的平均单位面积能量消耗却是发达国家同类建筑的2倍～3倍。现在我国建筑节能的工作既包括新建节能建筑,又包括了对既有建筑的节能改造。要完成国家“十一五”规划中要求的单位GDP能耗下降20%的目标,不仅要严格执行新建建筑节能50%,还要对既有建筑进行严格科学的节能改造[2]。

2外窗节能改造现状

我国现在大部分的既有建筑都存在耗能较高的问题,而其中外围护结构的能耗又占很大一部分,由于其保温隔热性能不理想,在消耗大量能源的同时也给生态环境造成了严重的污染破坏。其中外窗节能改造拥有良好的适应性和高科技材料的发展,实施外窗节能改造的既有建筑改造项目有很多,但是鲜有在经济和节能效果上均满意的项目,甚至有些项目只是将概念和单一的节能窗产品进行替换,根本达不到节能效果[3]。目前最常见的外窗节能改造方式就是将原有建筑的外窗用节能窗进行替换,或者在原有外窗的外侧再增加一层窗户,形成双层或者多层窗或者“表皮”。所以我们重点对比了不同外窗玻璃节能性和经济性,为了达到理想的效果,重点研究了施工时间短,见效快,成本低的各种外窗改造方式[4]。本文的改造方案设计则是主要从更换新的窗户进行比较,通过比较不同物理性能,改造成本和最终的节能效果,综合得出最经济最有效的优化外窗节能改造方案。

3武汉某教学楼外窗改造方案对比

武汉位于我国中部,地处夏热冬冷气候区,需要同时考虑夏季的热负荷和冬季的冷负荷,对节能设计和改造有较高的要求。该教学楼功能为某大学的建筑与城市规划学院院楼。建筑为4层砖混结构,层高3.6 m,建筑体型系数0.35。建筑内部房间功能丰富,既有行政办公室,又有专业的绘图教室,还包括了实验室,图书馆以及报告厅(见表1)。

表2为不同朝向外窗的窗墙面积比限值。其使用材料:外窗采用铝合金窗,5 mm厚单层普通平板玻璃,传热系数为6.4 W/(m2·K),遮阳系数Sc为0.93,窗墙面积比为0.35。在《公共建筑节能设计标准》中对于夏热冬冷地区建筑外窗的要求为:0.3小于窗墙面积比0.4时,窗的传热系数应不大于3.0 W/(m2·K),在《武汉城市公共建筑节能设计标准》中规定了外窗遮阳系数Sc不分地区均取0.80[5],因此该建筑的外窗设计不满足要求(见表3)。

通过对该建筑外围护结构中的窗户进行节能设计改造,试图探索在该建筑节能效率达到标准的同时,选择最有效的优化方案,并让其经济效益最大化。通过文献的研究我们发现,武汉属于夏季有强烈太阳辐射的地区,太阳的得热系数在建筑的冷负荷中占主导位置,所以在建筑节能外窗玻璃的选择上,不能仅仅要求传热系数K,而要参考遮阳系数Sc的大小。假如遮阳系数Sc很大,那么将有大量的辐射热会进入室内,这时低传热系数K反而会阻止向室外散热,也就是说,在强辐射地区,玻璃或者材料的遮阳系数Sc优先于传热系数K,这与一般地区强调传热系数K不一样。建筑玻璃和外窗材料的选择是一项综合考量工作,除了节能性,同时还必须兼顾材料的安全性、舒适性、经济性,应在满足规范的前提下,找到一个平衡点,选用最适合目标建筑的材料。

从表3中可以看出,低透射低辐射玻璃,本身有较低的传热系数K,同时遮阳系数Sc也很低,可以保持房间内的可见光透过率,比较适合武汉的特点,然后再考虑其透光性。如果选用造价高的节能窗体有可能降低整体的性价比,甚至节能不节钱。针对本建筑而言,南向辐射最强,而东西向次之,北向最小可以近似于不考虑。规范要求东、西、南向窗K≤3.0 W/(m2·K),Sc≤0.8,只能采用遮阳系数Sc较低的Low-E玻璃窗;但是北向辐射低,窗墙比达到0.21,规范只要求K≤3.5 W/(m2·K),如果采用普通中空玻璃能达到节能效果,同时可比全使用Low-E玻璃节省大量初投资。

在表4中,由于真空玻璃与充惰性气体中空玻璃在价格上浮动较大,且节能效率相比中空玻璃和Low-E玻璃没有明显的优势能够补偿价格上的差距,因此本次节能设计的改造材料主要为中空玻璃和Low-E玻璃,通过探索不同的玻璃材料配置方法来满足节能效果的同时,又能够在经济上最节约,更易于推广使用。

4改造方案经济性和节能效果比较

4个方案比较见表5～表8。

从表8中可以得出,方案1和方案4的回收年限较方案2和方案3有明显优势。方案1的回收年限虽然是最短的,但是它的节能效率却是最小的。相比较下,方案4的节能效率最高,换算成电费,也节约的最多,虽然在回收年限上不如方案1,但是我们还是认为方案4是最优方案。综上所述,我们认为方案4更加的合理和经济。所以我们得出最终的方案为南窗改为Low-E中空玻璃,东、西、北窗改为中空玻璃。另外需要说明的是,由于我们进行的是独立的外窗改造,所以在整个建筑节能效率上忽略了其他因素的影响,最后的结果无法十分精确,在外窗节能效率和单价上也是参考当前的经验值,很可能在今后科技发展和技术进步的情况下,会有所不同。但是我们作为一种单独的节能设计改造的探索,还是具有一定的借鉴价值。

5结论与建议

通过文献资料的搜集和查阅,我们了解到了武汉地区既有建筑在节能改造上,特别是针对办公建筑的外窗改造上,在南向窗应该更注重于玻璃的遮阳性能,而在东、西、北窗上则是注重玻璃的隔热性能。并且通过一系列的比较和模拟,得出最经济同时又能满足节能要求的改造方案。这才是我们现阶段应该大力推广的建筑节能改造方法。本文仅从外窗改造方面进行经济和节能的计算,并没有涉及到内外遮阳和其他因素,是为了能够最直接的反映出玻璃窗的物理性能在节能效果当中的作用。当然在真正的项目当中,我们应该把更多的因素考虑进来,包括外围护结构的墙,屋面,门;材料方面的费用;以及在具体施工时的安装人工费用等,这样或许得出来的结果更加可靠。作为一种新的快捷的节能设计改造,这也是一种新的尝试。

摘要：以武汉市某高校教学楼改造方案为例,对比了几种不同的改造方案,以探索最经济最有效的改造方式,通过方案对比得到的结论为:武汉地区既有建筑外窗节能改造中,南向窗应该注重玻璃的遮阳性能,而东、西、北窗则应注重玻璃的隔热性能。结合运用普通中空玻璃和Low-E玻璃,能够达到最经济最有效的优化外窗节能效果。

关键词：节能改造,外窗改造,中空玻璃,Low-E玻璃

参考文献

[1]廖浩.武汉市既有行政办公建筑节能改造研究[D].武汉:武汉理工大学,2009.

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[5]DB42/XXX-2008湖北省地方标准,武汉城市居住建筑节能设计标准[S].

浅谈建筑外窗的安全问题 第5篇

建筑外窗的安全性问题近年来受到人们的关注。这不光是因为不断有这方面的新闻报道反映建筑外窗出现的各种问题,甚至发生窗扇或整窗脱落伤人、毁物的事件。还表现在随着人们生活水平的提高,对建筑居室的舒适性、安全性要求越来越高、越来越重视。

据一项外窗事故综合统计,在出现事故的窗型中,既有各种老式木质窗、钢质窗,也有近年来新建住宅安装的塑钢窗、铝合金窗等。而各种老式木质窗、钢质窗(使用年限在20年以上)出现安全问题是比较多的。其主要原因是年久失修、超期服役。许多老式建筑上的木质窗还是二十世纪七八十年代的产品,加上疏于维护,木质腐朽、强度降低,为出现事故埋下了隐患。虽然,这些木质窗大多数已逐渐被替换,但剩下的部分也是危险性最大的部分。特别是人们在擦拭这些木窗玻璃时,是最容易出现窗户脱落,造成人员伤亡事故的(这方面的教训是很多的)。钢质窗在20世纪80年代逐渐成为替代木窗的主流品种,但其缺点是锈蚀问题严重,特别是外开钢窗的合页部位,既是窗户的受力点又长期暴露在室外,因此是发生锈蚀断裂的重要部位。某小区的一栋楼房发生外窗坠落事故就是这个原因,当时,钢窗扇从九层楼脱落坠下,直接将一老者肩部砸成重伤;同时,落窗溅起的碎玻璃将一路过行人头部划伤。

在近些年兴建的一些楼房中,安装的是塑钢、铝合金等新型节能外窗,而这些新型窗户出现的事故也不少见。如某市就先后发生了多起外飘窗“外飘”、落地窗玻璃“落地”的事件,造成砸坏车辆的事故,并引起许多人对外飘窗、落地窗建筑安全性问题的质疑。根据相关分析,这些新建住宅外窗出现问题,一般是在使用一段时间以后(大约3年以内)出现的。原因主要是由于产品质量问题(设计缺陷、配件不配套、使用劣质材料等)以及外窗施工安装不正确等造成的。

建筑外窗的安全性问题与人民群众的生命财产息息相关,目前。我国既有房屋建筑面积超过400亿m2,每年还在以20亿m2左右的数量增加。其中,仅建筑外窗的总面积就超过了80亿m2以上。因此,我国建筑外窗在生产、使用、维护等环节存在着标准、制度缺失的问题,而要从根本上解决建筑外窗的安全问题,就应在提高外窗质量、加快更换老旧外窗和建立门窗安全检查维护体系等方面进行综合治理。

首先,建筑外窗生产要提高质量。要依靠科学技术进步提高窗户的制造水平,通过实现标准化的加工生产保证产品质量。对普遍使用的外平开窗型,应逐渐向安装内平开窗、下悬窗过渡;对使用的推拉窗产品,应向有挡板、深滑轮、高性能推拉窗产品过渡,并要保证建筑外窗的安装质量。需要指出的是,目前建筑外窗市场的超低价格,是造成许多建筑外窗安全隐患的一个重要原因。需要加强宣传教育,转变人们不重视门窗产品的传统观念,要使房屋窗户的造价占到房屋总造价的8%～10%,改变目前窗户造价过低,只占到房屋总造价3%或以下的现状,否则,是不可能造出好窗户的。

其次,应加快老旧外窗更换工作。有计划地更换旧窗是解决建筑外窗安全问题最直接的办法。我国建筑门窗生产及使用的标准化程度较低,有关建筑外窗的设计使用年限至今也还没有一个标准。专业人士建议,在建筑外窗使用规定中应出台外窗产品的设计使用年限,以引导消费者安全、可靠的使用各种外窗产品。同时,建筑门窗的更换还应和建筑节能工作结合起来。

第三,建立外窗检查维护体系。建筑外窗在使用中需要经常进行检查维护。这不光是因为建筑外窗的使用率高、工作条件差,还在于外窗本身的使用期就大大小于房屋的使用期(一般仅是房屋使用期的1/3)。现在许多人不注意外窗的检查维护,尤其是随着我国房屋产权个体化程度的提高,像过去那样,由单位出资对整栋楼房进行外窗更新改造的情况是越来越少了,取而代之的是个体的、零散的家居装修改造。这无疑给建筑外窗检查维护带来了难度。因此,相关部门应予以足够的重视,房产部门和小区物业管理部门有必要担负起楼宇建筑外窗的日常检查维护工作,并形成组织体系,进行市场化运作。对那些超期使用的外窗进行检查鉴定,督促其更换;对那些新建住宅外窗例行检查,将事故隐患消灭在萌芽之中。

参考文献

节能外窗生产中的质量控制 第6篇

一、下料工序

下料工序是铝合金、塑料节能窗生产加工中的第一道工序也是关键工序, 下料的质量关系到后续工序的加工质量, 更直接影响到生产成本, 下料的失误会造成原材料的浪费, 给企业带来无法挽回的经济损失。

有可能造成下料质量不高、尺寸偏差过大的原因有以下方面:

⑴生产图纸和设计图纸不一致, 操作工人依据的图纸出现偏差造成下料尺寸与设计不符;⑵设备老化。主要是双头锯定标尺后固定不紧, 由于振动引起位移, 产生尺寸偏差;⑶设计下料尺寸时塑料型材未考虑焊接时的熔化量或不同型材只采用同一熔化量, 造成焊接好的窗户变形, 安装玻璃时易碎。

控制下料质量应注意以下几点:⑴保证生产图纸和设计图纸的一致性。很多小企业往往只给下料工人一张手绘草图, 标注的尺寸和修改都不明确, 使工人的操作依据模糊, 造成下料尺寸偏差甚至废料。所以操作工人拥有一份清晰、准确的图纸是准确下料的前提, 而且责任明确, 出现问题不会互相推诿。⑵根据设备情况建立检验制度。要求工人对每一尺寸所下料的首件必须进行检验, 其后每10件检验1件, 避免设备变化造成的尺寸偏差。⑶设计时根据不同的塑料型材考虑不同的焊接熔化量, 以保证成品的尺寸符合要求。具体熔化量的多少, 需要根据每次更换型材后进行焊接强度试验结果来确定。

二、焊接

焊接是塑料节能窗生产中的关键工序, 焊接质量的好坏关系到节能外窗的使用寿命。影响焊接质量的因素主要有:环境温度、设备的焊接温度以及焊接时间。

焊接工序的质量控制应注意以下几点:⑴保证环境温度。一般情况环境温度应不低于16℃, 最低不能低于5℃, 否则无法保证焊接质量。⑵要根据不同的型材及不同的环境温度, 及时调整设备的焊接温度和焊接时间。每更换一种型材或环境温度有较大变化时, 都要进行焊角强度试验。先用要使用的型材焊5个焊角, 放置24小时后进行焊角强度试验, 测试结果达到要求可进行焊接操作, 否则需根据测试值调整焊接温度和焊接时间后继续进行焊角强度试验, 直至强度达到标准要求后再进行焊接。⑶焊接时压缩空气的压力应不低于0.8Mpa, 焊机的气压应保持在0.5~0.8Mpa, 以保证型材在对接时平整, 避免扭曲和翘曲。⑷对于超长型材的焊接, 要将型材的非焊接端置于托架上, 避免手扶, 并且调整托架高度使焊接的型材都保持水平稳定。

三、组装

组装是铝合金节能窗生产加工中的关键工序。平开断桥铝合金节能窗对组装的工艺要求较高, 需用组角机来完成。在检验过程中我们发现, 组角的质量高低直接影响铝合金节能够窗产品的水密性能、同一平面高低差、装配间隙等技术指标。

在组角工序操作中应注意做到:⑴设备工作气压应保持在0.5~0.6Mpa。⑵严格实行检验制度, 做到每批次的第1件必须检验, 每加工10件进行抽检, 主要检验半成品的同一平面高低差及装配间隙。⑶在需要打胶的部位进行打胶处理, 避免雨水渗漏, 主要使用单 (双) 组份PU组角胶打胶。

四、工艺孔槽铣削

工艺孔槽铣削质量的好坏, 影响到窗的装配质量和水密性能。在进行工艺孔槽铣削时应注意:⑴铣削位置的准确。如果位置出现偏差会造成诸如窗扇位置偏移、搭接量不够、排水槽排水效果不好等问题, 导致外窗使用寿命降低。为保证操作工人按照设计的位置铣削工艺孔槽, 可根据设计尺寸制作一些简易的工装件以提高铣削位置的准确性及效率, 避免工人反复用尺做标记而造成失误。⑵排水槽的设置。铝、塑窗应有排水槽, 使浸入框内的水及时排出室外。加工时还应要求工人将铣好的排水槽中的碎屑清理干净, 以免堵塞影响排水。

五、塑料窗增强型钢的固定

塑料窗增强型钢的使用, 能够增强门窗的抗风压性能。在检验中我们发现有些塑料窗虽然添加了增强型钢, 但抗风压值却很低甚至达不到标准要求。这一方面与增强型钢的质量有关, 另一方面与型材和增强型钢之间的紧固质量有关。紧固螺钉数量不足、紧固螺钉间距超过标准要求的300mm间距、紧固螺钉距端头距离大于150mm, 均会造成型材与增强型钢不能紧密结合, 从而使整体力学性能下降, 最终导致整窗的抗风压性能降低。

六、中空玻璃的生产

中空玻璃在使用中经常出现的质量问题是结雾。这是由于密封不严漏气或者在生产时天气潮湿, 当气温降低时中空层出现结雾。为避免结雾加工时应注意:⑴玻璃清洗后一定要凉干。⑵槽铝式中空玻璃一定要填充干燥剂。⑶避免在阴雨天生产。

七、玻璃、五金件的安装

玻璃装配时应保证玻璃与镶嵌槽的间隙, 在玻璃四周应装防震垫块, 使其能缓冲开、关等力的冲击, 防止玻璃碎裂。防震垫块的材料应采用硬橡胶、硬PVC塑料或ABS塑料。五金件在安装时避免使用铝铆钉, 便于在损坏时更换。

寒冷地区外窗对建筑能耗影响研究 第7篇

鉴于以上分析, 本文通过寒冷地区各城市在不同窗户保温形式、不同窗墙面积等情况下利用DeST能耗模拟软件对其能耗变化进行了数值模拟, 得到了在寒冷地区不同热工性能窗户、以及不同窗墙面积比对能耗的影响, 为该地区窗户设计及建筑节能都具有一定的实际意义。

一、窗户保温

窗户的保温主要从增加窗户玻璃的层数, 加强窗户的气密性和使用隔热、保温窗帘等措施提高窗户的保温性能, 减少窗户的能耗。塑料是热的不良导体, 用来制作保温窗, 具有得天独厚的条件, 且水密性、气密性也比其他窗优越, 所以塑窗的使用正在被用户所接受。从使用能源角度看, 根据中国建筑科学研究院物理所提供的数据, 单层双玻塑窗的平均传热系数为2.3W/m2K, 是单层钢、铝窗平均传热系数 (6.4W/m2K) 的36%;是寒冷区普遍使用的双层钢、铝窗平均传热系数 (3.3W/m2K) 的70%。而在同等供暖条件下, 使用塑窗的房间比使用钢、铝窗房间室温提高5℃左右若房间温度相同, 则使用塑窗比钢、铝窗降低能耗30%以上。

二、窗墙面积比

建筑形式及围护结构的热工性能直接影响着室内热环境与舒适性, 但建筑窗墙比也是一个重要的影响参数。对于冬季采暖期, 窗墙比增大一方面会导致房间由于被动太阳得热增加, 另一方面会增强室内、外的热量交换, 前者有利于冬季室内热环境的改善, 但在夜间同样会增加室内热量的流失;对于夏季空调房间而言, 窗墙面积增大, 会导致白天室内温度过热, 但夜晚大面积窗户散热量大, 能维持室内较舒适的环境;这意味着窗墙比加大对冬季和夏季的室内热环境都分别存在有利和不利的方面。因此, 为充分有效地利用太阳能, 实现建筑节能, 必须合理地确定窗墙比。

三、实例模拟

1. 窗户保温模拟

所模拟建筑仍为单层民用建筑, 如图1建筑平面图所示。房间层高为3.6m, 建筑面积为39m2。其中外墙选择为保温层厚度为80mm的挤塑聚苯板, 其他主要围护结构的热工参数在此省略, 分别改变外窗为真空+low-e膜玻璃、普通中空玻璃 (9mm) 、标准外窗进行模拟, 窗户热工参数如表1所示。选取卧室1为研究对象, 比较不同窗户保温厚度情况下卧室1热负荷变化规律。

利用DeST对建筑进行能耗模拟, 分别根据围护结构热工和表1数据分别设置主要围护结构参数, 对哈尔滨在典型日 (1月1日) 进行模拟, 得到不同窗户保温情况下卧室1的负荷变化规律图2所示。

由图2可知, 窗户保温越好, 即窗户传热系数越小, 隔热保温作用增强, 室内热负荷减小。通过计算, 得到标准窗户、普通中空玻璃 (9mm) 、真空+low-e膜玻璃三种情况下, 卧室1的热负荷典型日平均值为别为:1.71KW、1.51KW、1.39KW, 普通中空玻璃 (9mm) 、真空+low-e膜玻璃相比标准窗户分别节能11.7%和18.7%, 因此窗户保温情况的好坏直接对建筑节能有重要的影响。

2. 窗墙面积比模拟

利用DeST软件对建筑能耗进行了模拟, 选取模拟建筑如图3所示。分别对两种情况进行了模拟:一、选取拉萨地区, 模拟南向不同窗墙面积比下, 典型日建筑热负荷变化规律;二、南向窗墙面积比一定的情况, 不同采暖典型城市典型日的建筑热负荷变化规律, 主要围护结构热工参数如表2所示。

由图4可以看出, 随着南向窗墙比的增大, 白天建筑耗热负荷减小, 这是由于增大南向窗墙比, 也就意味着增加了通过窗的被动得热;随着南向窗墙比的增大, 夜间建筑热负荷稍有增加, 这就意味着南向窗墙面积比增加, 被动得热增加的同时, 温差传热的失热量也在增加, 所以不能盲目的增加南向窗墙比, 要根据具体太阳辐射强度以及当地的室外平均温度而定, 且还要注意增大窗墙比的前提要满足建筑的结构要求。

结合图5和表3综合可知, 对于哈尔滨来说, 太阳辐射资源不丰富, 且室外空气温度很低, 所以由于增大南向窗墙比而增大的被动得热远远小于室内外温差传热量, 所以在保证正常采光条件的前提下, 要尽量减小窗墙面积比;对于北京和银川来说, 太阳辐射能资源比较接近且较好, 室外温度较高与严寒地区, 应合理增大南向窗墙面积比, 增大白天太阳辐射的热量, 但是夜间窗户保温情况要加强, 比如利用厚制的深色窗帘进行保温隔热;对于拉萨地区, 太阳辐射强度全国第一, 且室外温度明显高于严寒地区, 通过分析研究, 确定南向窗墙面积比尽可能大, 或南向为全玻璃幕墙, 或者南向设置附加阳光间作为室内的热量缓冲区。总体来说, 太阳辐射强度越弱, 室外温度越低, 通过增大南向窗墙面积比来减少建筑耗热量越困难;反之, 太阳辐射强度越强, 室外温度越高的地区, 增大南向窗墙面积对降低建筑能耗来说有明显的意义。

四、结论

1. 普通中空玻璃 (9mm) 、真空+low-e膜玻璃相比标准窗户分别节能11.7%和18.7%, 因此窗户保温情况的好坏直接对建筑节能有重要的影响。

2. 太阳辐射强度越弱, 室外温度的越低, 通过增大南向窗墙面积比来减少建筑耗热量越困难;反之, 太阳辐射强度越强, 室外温度越高的地区, 增大南向窗墙面积对降低建筑能耗来说有明显的意义。

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