绿色建筑外窗应用与实践

随着我国2030年“碳达峰”和2060年“碳中和”目标的确立，深入推进建筑节能，加快发展绿色建筑已是我国建筑业转型发展的必由之路。现阶段我国建筑业增长方式仍然粗放，质量和效益有待提升，建造和使用过程资源消耗高、利用效率低的问题还比较突出。2019年3月1日住房和城乡建设部批准新版《绿色建筑评价标准》为国家标准。新版标准将绿色建筑定义为在建筑的全寿命周期内，节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑。绿色建筑对于节能标准要求提升，对于部品质量、设计施工都提出更高要求，外窗作为影响建筑节能效果的关键部位，其北方寒冷地区热损失可高达建筑外围护结构整体热损失的50％，因此，研究窗户的设计、安装，对降低能耗具有重要意义^[1]。

    1 窗户设计选型

    1.1参数设计

整窗的传热系数（k）和气密性体现了建筑外窗的保温性能。窗户气密性直接影响建筑整体的节能保温性能。太阳的热系数（SHGC）则体现了建筑外窗的隔热性能。北方寒冷地区以冬季获得太阳辐射为主，SHGC值应尽量选上限，同时兼顾夏季隔热。影响建筑能耗的主要参数，应通过性能化方法进行优化设计和选择。 

1.2 关键材料及产品选用

窗户的玻璃配置应考虑玻璃层数、Low-E膜层、真空层、惰性气体、边部密封构造等加强玻璃保温隔热性能。与普通中空玻璃相比，Low-E中空真空玻璃的传热系数可降低约2.0W/（m²K）。除玻璃外，窗框的保温性能也非常重要，窗型材主要采用塑料、木材、隔热铝合金型材等保温性能较好的材料，通过增加腔体数量和型材厚度，填充保温材料等来提高保温性能。

2 窗户节点连接形式

绿色建筑的节能外窗连接方式主要有外挂、半外挂、内嵌三种形式。其中，外挂式节点安装形式是安装角钢一侧与窗洞口外侧墙面固定，另一侧与成品窗框连接。窗底部通过隔热垫木支承的连接方式。窗框内表面与结构外表面齐平，具有安装方便、窗户大部分包裹在保温层内、热工性能好等特点。但外挂式安装方式也存在一些问题，例如，工人需在室外安装、洞口安装连接件工作量较大，有些情况洞口位置不适宜安装连接角钢等。半外挂式安装方式将窗的主要受力部位置于结构洞口内，主要起保温的部位或冷腔置于保温层中。该方式可减少室外作业，降低安装埋件的安装等，但其节能效果略低于外挂式连接方式。对于外墙采用轻质保温材料，不宜安装固定五金件，不宜承受悬挑荷载等情况。可采用内嵌式安装方法，但该方法热工性能较差。热工计算必须满足设计要求。兼顾外窗安装与节能的最佳方案，还有待进一步研究^[2]。

3 外窗常见问题及解决措

3.1 窗户自身质量问题与措施

    窗户生产企业数量众多，导致产品质量良莠不齐。所以，工程选用产品时要严格把控门窗质量关。可对供应商进行考察与筛选。建立合格供应商名录。严禁采购资质不符、质量不合格的产品。进场时除检查相关材料外，还应对其各项指标进行复验。

    3.2 施工问题与措施

    在外窗安装过程中，如果主体结构施工误差大、平整度差，会导致窗框与主体结构之间产生较大缝隙。对缝隙不做任何处理或处理不当，极易产生热桥，导致连接处气密性差。出现这种情况可以采取这些措施：在窗框与结构墙间的缝隙处装填预压膨胀密封带。若缝隙过大，可先用砂浆对洞口误差进行调整与找平。

    4 工程应用

    4.1 工程概况

    朗诗中福翡翠澜湾朗润园15号楼（图1），位于滨海新区中新生态城，东至荣盛路，南至川博道，西至明盛路，北至新平道，建筑面积1922.78m²。本工程建筑外窗抗风压变形性能为9级，气密性能为8级，水密性能为4级，保温性能为K≤1.0W/(m²·K)，隔声性能为3级，于2020年获得超低能耗建筑认证。

图1 朗诗中福翡翠澜湾朗润园15号楼 

4.2 外窗设计要求 

4.2.1被动式塑钢窗：型材采用维卡MD82平开系列，型材室内外颜色以甲方确认为准。型材厚度82mm，为七腔型材，三道密封，具有更好的隔音及保温级气密性能。型材部分传热系数为Uf=0.99W/(m²·K)，更加适合低能耗、近零能耗及被动式新建和改建建筑。 

4.2.2玻璃采用：5low-e+16Ar+5+16Ar+5low-e边玻璃，采用超级暖边。太阳能总透射比：g≥0.45。 

4.2.3 窗开启扇需配隐形纱窗。

4.2.4 外窗遮阳系数≥0.45。

4.2.5 被动门窗五金均选用德国格屋产品，被动窗五金含风撑。

4.3 窗户安装操作要点

4.3.1 施工准备施工前期，根据施工总平面布置图，合理布置窗户存放场地，以方便吊运。窗户进场时，须检查质量合格证明文件，进行核验，必要时可对产品进行抽检或复检。安装前，对窗洞口进行水平和竖直方向校核，检查安装洞口平整度，保证其满足安装要求。 4.3.2 固定件安装固定件安装，如图2所示。窗口两侧及上部通过角钢进行连接。外窗下侧通过防腐隔热垫木支撑。按照窗体边线，测量确定并标记出窗体所需镀锌角钢、垫木的安装位置，采用冲击钻进行预打孔。孔深需满足膨胀螺栓的安装要求（深度需≥100mm）。镀锌角钢分布间距不大于500mm且距离窗脚的距离不大于150mm。镀锌角钢与墙体间需加橡胶隔热垫片以阻断热桥的产生，通过膨胀螺栓固定。防腐垫木直接与墙体接触，通过膨胀螺栓固定^[3]。

图2 固定件安装

图3 窗台板安装固定

4.3.3 吊装、安装按相关图纸核对型号、规格等，确定安装位置。外窗吊装需采用专用吊装工具，将其吊至窗口，调整水平、垂直位置，确保安装位置准确无误后，用工具将窗体进行紧密连接固定。

4.3.4 窗台板安装窗台板的连接，如图3所示。将窗台板插入窗下框与防腐垫木之间，窗台板与铝框部分填充专用密封胶，与窗框进行连接。 

4.3.5 窗户处保温板粘贴沿外窗主框外侧粘贴门窗连接条。门窗连接条下侧为双面胶带，边撕边按压，以保证与窗框粘结牢固。门窗连接条要与窗台板凹槽保持平直。窗台板下方粘贴预压膨胀密封带，以减少窗台板部分的热桥产生。 

    5 结语 

    以绿色、生态、低碳理念指导城乡建设，大力发展绿色建筑，能够最大效率地利用资源，有效转变城乡建设发展方式。绿色建筑所需的节能窗户产品质量需要进一步提升，使用中应严格把控监测验收环节。同时，安装时也需要进一步研发兼顾节能与施工便捷、安全可靠的方式。可采用与工业化建造方式有机结合，将窗安装各项工序在工厂内完成。加强各环节联动，充分考虑各环节的系统性和完整性，解决了窗户质量和安装问题，将有力推动绿色建筑发展和建筑节能水平提升。目前，我国绿色建筑发展已经取得显著成就，截至2018年全国绿色建筑面积累计已达30亿平方米，年均增速达到65.54％。根据国家《绿色建筑创建行动方案》，2022年我国绿色建筑占新建建筑比例将达到70％。同时，我国既有建筑绿色化改造需求量巨大，对于节能型外窗需求巨大。由此可见，我国窗产业发展具有广阔市场空间。