焦長龍，毛建龍，林峰

（河北奧潤順達(dá)窗業(yè)有限公司，河北 保定 071000）

0 引言

門窗是建筑安全、采光、通風(fēng)、節(jié)能的重要組成部分，作為建筑節(jié)能的薄弱環(huán)節(jié)，其能耗占到圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗的一半左右[1]。由外窗引起的建筑能耗主要通過熱傳導(dǎo)、空氣滲透及太陽輻射三個方面，決定了外窗傳熱系數(shù)、氣密性和遮陽系數(shù)三項(xiàng)性能指標(biāo)。其中，由于施工措施不當(dāng)或構(gòu)造自身缺陷，外窗與墻體的連接部位常成為氣密和保溫的薄弱部位[2]。

按照建筑門窗與洞口的連接方式分類，窗墻洞口施工方式可以分為直接固定法與連接件固定法[3]，按照外窗與墻體的相對位置又可以分為外掛式和內(nèi)嵌式[4]。陳秉學(xué)等[5]研究了被動式低能耗建筑中幾種不同窗戶安裝方式和保溫層厚度對圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體性能的影響，并提出了改善其保溫性能的構(gòu)造建議。彭莉等[6]針對外窗嵌入式安裝方式，對其安裝熱橋、成本、安全性、節(jié)能性進(jìn)行分析，結(jié)果表明嵌入式安裝方式能有效避免外掛安裝所產(chǎn)生的隱患，從安全性、經(jīng)濟(jì)性、可持續(xù)發(fā)展上更有優(yōu)勢。金松濤等[7]對目前被動式超低能耗建筑外窗的外掛式、窗戶懸挑于窗洞口和窗戶內(nèi)嵌于窗洞口三種典型安裝節(jié)點(diǎn)的熱橋進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明當(dāng)節(jié)能窗安裝數(shù)量較多，宜采用窗戶內(nèi)嵌于窗洞口的安裝方式，當(dāng)節(jié)能窗安裝數(shù)量較少且施工水平高時，宜采用窗戶外掛于窗洞口的安裝方式。

超低能耗建筑外保溫根據(jù)國家的現(xiàn)狀要求，需采用保溫結(jié)構(gòu)一體化體系，外門窗就不能采用常規(guī)的外掛式安裝，需要采用內(nèi)嵌式安裝方式。但現(xiàn)狀的內(nèi)嵌式安裝工藝很多無法滿足超低能耗建筑的性能要求，本文通過對保溫結(jié)構(gòu)一體化體系的構(gòu)造形式分析，提出外門窗在內(nèi)嵌安裝時，外門窗下口與主體結(jié)構(gòu)的連接位置需采取斷熱橋的處理措施，比如安裝石墨聚苯節(jié)能附框，解決安裝熱橋提高保溫性能。然后外門窗室內(nèi)、外側(cè)周圈粘貼防水隔氣膜材料、防水透氣膜材料，保證氣密性能。

1 建筑用門窗安裝設(shè)計(jì)

建筑外門窗在安裝設(shè)計(jì)時，要考慮建筑整體的節(jié)能設(shè)計(jì)要求，安裝時為保證熱橋設(shè)計(jì)的一致性，采用等溫線的設(shè)計(jì)方案，同時要保證門窗周圈氣密層的連續(xù)性和完整性，避免交叉作業(yè)施工時破壞氣密層。

建筑節(jié)能，門窗是關(guān)鍵。建筑外門窗作為建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)之一，也是建筑最薄弱的地方，雖然外門窗面積只占建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的10%，其通過洞口流失的熱量卻高達(dá)50%，所以，建筑門窗的性能設(shè)計(jì)和安裝設(shè)計(jì)顯得尤為重要。門窗洞口位置對整窗的傳熱系數(shù)影響很大，尤其是超低能耗建筑，外門窗的安裝不當(dāng)造成的熱橋，就會與前期設(shè)計(jì)的提高保溫性能措施相互抵消，導(dǎo)致熱量從這些部位快速傳遞出去而增加建筑能耗。

外門窗的進(jìn)出線安裝位置要進(jìn)行建筑整體熱工計(jì)算優(yōu)化后確定，設(shè)計(jì)出合理的安裝節(jié)點(diǎn)和施工工藝，進(jìn)而確保外門窗與建筑物整體的節(jié)能性能一致性，也就是外門窗與建筑物整體的等溫線設(shè)計(jì)的一致性，避免安裝節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生熱橋。

目前外門窗的安裝工藝主要有以下兩種方式：

（1）外掛式安裝方式，門窗框內(nèi)表面與主體結(jié)構(gòu)外表面齊平，門窗位于建筑外墻外保溫層內(nèi)；

（2）內(nèi)嵌式安裝方式，門窗嵌于洞口內(nèi)，門窗底部采取斷熱橋措施。

2 外墻外保溫與保溫結(jié)構(gòu)一體化的分析

盡管外保溫的做法有很多，應(yīng)用也較為成熟。但是不可否認(rèn)，目前外墻外保溫工程尤其是薄抹灰系統(tǒng)出現(xiàn)的問題最多，外墻保溫層脫落、開裂、滲水等現(xiàn)象多有發(fā)生。加之近年來第2和第3節(jié)能階段均以有機(jī)保溫材料為主要保溫層，因保溫工程引起的火災(zāi)事故頻頻發(fā)生，造成極大的社會影響、經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡?，F(xiàn)階段除了75%建筑節(jié)能外，還有些項(xiàng)目實(shí)施了更高節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的超低能耗、近零能耗節(jié)能設(shè)計(jì)，因其核心之一就是高效的保溫系統(tǒng)，保溫層厚度的大幅度增加，給安全耐久性和經(jīng)濟(jì)合理性增加了更大考驗(yàn)，在現(xiàn)階段高節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和防火要求條件下，對外墻外保溫技術(shù)是一次重大挑戰(zhàn)。

保溫結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)起初被稱為節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)，這個名詞是2009年在北京召開的：“新型建筑結(jié)構(gòu)體系－節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)研討會”上提出的，此時提出的節(jié)能結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)是對墻體自保溫技術(shù)更形象的稱謂，不是特指某一個技術(shù)或體系，是一個寬泛概念。該技術(shù)具有與建筑主體同壽命、安全可靠、施工方便、縮短工期等諸多優(yōu)點(diǎn)，是傳統(tǒng)建筑保溫設(shè)計(jì)與施工方法的一次重大變革。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對保溫結(jié)構(gòu)一體化的定義：保溫層與建筑結(jié)構(gòu)同步施工完成的構(gòu)造技術(shù)?？梢娡绞┕な窃摷夹g(shù)的重要特征，現(xiàn)階段大多數(shù)界定保溫結(jié)構(gòu)一體化基本遵循3個基本原則：（1）建筑保溫與結(jié)構(gòu)同壽命；（2）建筑墻體保溫與結(jié)構(gòu)同步施工，同時保溫層外側(cè)應(yīng)有50mm及以上的混凝土或其他無機(jī)材料防護(hù)層；（3）施工后墻體無需再做保溫能滿足既定的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)具有建筑結(jié)構(gòu)保溫和結(jié)構(gòu)防火性能，解決了外保溫脫落與起火問題。因其優(yōu)良的防火性能，滿足建筑防火規(guī)范要求。復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)外部為50mm厚及以上的混凝土防護(hù)層，內(nèi)部填充保溫板（以聚苯板，擠塑板，石墨聚苯板，石墨擠塑板較多）為主體結(jié)構(gòu)層，阻燃B1級防火性能，無火災(zāi)脫落等隱患。解決了目前粘錨構(gòu)造的薄抹灰技術(shù)易產(chǎn)生的脫落、開裂、空鼓、滲漏等隱患。

3 鋼絲網(wǎng)架復(fù)合板噴涂砂漿外墻保溫體系

鋼絲網(wǎng)架珍珠巖夾芯板能減少甚至解決外保溫脫落、開裂的情況，并且滿足防火安全性能要求。由內(nèi)斜插金屬腹絲與復(fù)合保溫板外單側(cè)或雙側(cè)鋼絲網(wǎng)片焊接構(gòu)成鋼絲網(wǎng)架復(fù)合保溫板，通過金屬連接件將鋼絲網(wǎng)架（片）復(fù)合保溫板與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)層或?qū)摻z網(wǎng)架（片）復(fù)合保溫板與鋼結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)主體可靠連接，構(gòu)成鋼絲網(wǎng)架（片）復(fù)合保溫板體系；外側(cè)鋼絲網(wǎng)噴涂砂漿作為防護(hù)層、內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)層澆筑混凝土形成保溫與外墻結(jié)構(gòu)一體的外墻保溫系統(tǒng)。

圖1 鋼絲網(wǎng)架復(fù)合板噴涂砂漿外墻保溫構(gòu)造系統(tǒng)

常用的復(fù)合保溫板由兩側(cè)分別為25mm的A級保溫材料（目前以珍珠巖棉板為主）與石墨聚苯板形成的復(fù)合保溫材料，并通過復(fù)合板內(nèi)斜穿的金屬腹絲與復(fù)合板外單側(cè)或雙側(cè)鋼絲網(wǎng)片焊接形成三維鋼絲網(wǎng)架加強(qiáng)復(fù)合板材，現(xiàn)場施工時采用復(fù)合板材兩側(cè)機(jī)械噴涂高強(qiáng)度水泥砂漿抹面，并和鋼結(jié)構(gòu)、混凝土框架結(jié)構(gòu)復(fù)合到一起的體系。

復(fù)合保溫板分為不同的板材類型，分別用于不同類型建筑的不同部分，不同型號板材配合使用在建筑物上形成不同的系統(tǒng)，分為梁柱系統(tǒng)、填充墻系統(tǒng)、屋面板系統(tǒng)。

4 超低能耗建筑用門窗外掛式安裝

外掛式安裝技術(shù)是將外門窗整體懸掛在建筑結(jié)構(gòu)外立面，外墻保溫材料覆蓋部分門窗框提高門窗與結(jié)構(gòu)連接位置的保溫性能，防止窗框及洞口周邊產(chǎn)生結(jié)露發(fā)霉的現(xiàn)象。

目前國內(nèi)大力推廣超低能耗建筑、近零能耗建筑，按照等溫設(shè)計(jì)，外窗常規(guī)采用外掛式安裝，不過在高層建筑中外窗外掛安裝仍存在人員成本高、施工難度大、門窗維護(hù)更換困難等問題。

另外缺少安全性，外門窗外掛式安裝，外門窗自重很大，懸掛的連接方式缺少與結(jié)構(gòu)、保溫層整體的安全耐久性測試，無法滿足與主體結(jié)構(gòu)連接的安全性。

隨著各省市禁止使用外保溫粘錨構(gòu)造體系，導(dǎo)致門窗外掛式安裝無法采用。而且無法滿足外保溫系統(tǒng)防火安全性?，F(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)多強(qiáng)調(diào)材料防火，但缺少對構(gòu)造防火的詳細(xì)技術(shù)要求。規(guī)范要求保溫材料耐火性能達(dá)到A級，但目前市場上能兼顧保溫性能優(yōu)越、達(dá)到A級耐火要求的材料并不多，室外火焰會通過門窗與結(jié)構(gòu)之間的縫隙蔓延，成為防火薄弱點(diǎn)。

5 超低能耗建筑用門窗內(nèi)嵌式安裝

目前，創(chuàng)新性地將保溫結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)應(yīng)用于超低能耗建筑。不僅在滿足超低能耗建筑節(jié)能水平和舒適度水平的同時，還實(shí)現(xiàn)了外保溫與主體結(jié)構(gòu)同步完成施工。有效解決了建筑外墻外保溫出現(xiàn)的開裂、滲漏、空鼓、脫落和火災(zāi)隱患，特別是保溫層與墻體主體結(jié)構(gòu)不同壽命問題。因此，保溫結(jié)構(gòu)一體化加外門窗內(nèi)嵌式安裝是目前現(xiàn)階段最優(yōu)的施工方案，不僅提高了安全性，后期外門窗維護(hù)更換也方便。

下面以鋼絲網(wǎng)架復(fù)合板噴涂砂漿外墻保溫體系為例進(jìn)行闡述門窗內(nèi)嵌安裝方式。

超低能耗建筑采用保溫結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)時，外門窗需內(nèi)嵌式安裝，通過拉片進(jìn)行固定，當(dāng)門窗框周邊有主體結(jié)構(gòu)時可以直接固定在結(jié)構(gòu)上，無結(jié)構(gòu)時需要在門窗洞口周圈設(shè)置至少70mm厚噴漿帶，還要綜合考慮室內(nèi)窗臺板大小、外側(cè)壓框外立面效果、斷熱橋等問題。

當(dāng)內(nèi)嵌外平齊安裝時，為解決外窗底部出現(xiàn)安裝熱橋情況，外窗底部應(yīng)采取安裝節(jié)能附框等斷熱橋處理措施；窗兩側(cè)及上部外保溫應(yīng)覆蓋部分窗框，窗框外露尺寸預(yù)留20mm，窗下部節(jié)能附框噴涂砂漿收口全部覆蓋。

內(nèi)嵌式安裝方式不僅能夠使外保溫更多地覆蓋窗框進(jìn)而有效提高門窗與結(jié)構(gòu)連接位置的保溫性能，同時室內(nèi)一側(cè)粘貼防水隔氣膜材料，室外一側(cè)粘貼防水透氣膜材料，可以使外窗與建筑結(jié)構(gòu)之間縫隙里的水蒸氣自由蒸發(fā)到室外，降低結(jié)露發(fā)霉的概率。

而且外保溫與節(jié)能附框外噴涂高強(qiáng)度水泥砂漿抹面，使得包覆其內(nèi)，大大提高了門窗與結(jié)構(gòu)連接縫隙的防火安全性。

防水隔氣（透氣）膜粘貼應(yīng)符合下列要求：

（1）防水隔氣（透氣）膜與窗框粘貼寬度≥15mm；

（2）防水隔氣（透氣）膜與基層墻體粘貼寬度≥50mm；

（3）防水隔氣（透氣）膜自身搭接長度≥50mm；

（4）防水隔氣（透氣）膜粘貼時，門窗角部要留出富余量，避免門窗洞口側(cè)墻無法粘貼密實(shí)。

圖2 內(nèi)嵌式安裝技術(shù)節(jié)點(diǎn)（窗寬、高均不大于1 800mm）

當(dāng)涉及窗洞口尺寸大于1 800mm×1 800mm時，為保證外窗安裝強(qiáng)度，外窗周圈應(yīng)澆筑混凝土構(gòu)造柱，并且與主體結(jié)構(gòu)固定拉結(jié)，保證外窗安裝強(qiáng)度。

外窗底部安裝節(jié)能附框，節(jié)能附框與混凝土梁固定連接，節(jié)能附框室內(nèi)側(cè)進(jìn)行二次砂漿澆筑收口，外窗安裝到節(jié)能附框上，解決安裝熱橋問題。外窗室內(nèi)側(cè)粘貼防水隔氣膜材料，室外側(cè)粘貼防水透氣膜材料，保證氣密性能。

圖3 內(nèi)嵌式安裝技術(shù)節(jié)點(diǎn)（窗寬高大于1 800mm×1 800mm）

窗左右兩側(cè)安裝時，固定在側(cè)口的構(gòu)造柱上，斷熱橋設(shè)計(jì)可以采用保溫壓框的形式（一般壓框10～30mm），但需要注意外露的窗框不能過小以免影響外立面效果，貼防水隔氣膜、防水透氣膜后通過兩側(cè)收口（一次抹灰蓋住外膜，再次外墻裝飾收口）達(dá)到最終外立面效果。

圖4 內(nèi)嵌式安裝技術(shù)節(jié)點(diǎn)（窗側(cè)口）

被動門安裝時，由于門自重較大，出于安全考慮，在外墻洞口設(shè)計(jì)時需要在洞口兩側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，構(gòu)造柱尺寸及配筋需進(jìn)行力學(xué)驗(yàn)算并滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，一般以150mm方形柱為宜，同時需要考慮構(gòu)造柱外側(cè)斷熱橋。

圖5 內(nèi)嵌式安裝技術(shù)節(jié)點(diǎn)（門側(cè)口）

目前被動門固定兩側(cè)即可，上下一般不固定，上口若固定可直接固定于噴漿帶上，也可只靠兩側(cè)固定，上側(cè)門框與墻體之間的縫隙用阻燃型聚氨酯發(fā)泡填充密實(shí)，同時做好氣密措施。

被動門下側(cè)一般為二次澆筑的結(jié)構(gòu)體，主要是為承托門兩側(cè)的抱框柱并與之形成整體增加安全性；被動門與結(jié)構(gòu)體之間用防腐木墊塊阻隔，既能防止被動門的沉降且具有隔熱性能，同時施工也較為簡便快捷。

6 內(nèi)嵌式安裝工藝流程

以鋼絲網(wǎng)架復(fù)合板噴涂砂漿外墻保溫體系為例。當(dāng)保溫結(jié)構(gòu)施工完成后，為保證外門窗安裝強(qiáng)度，在門窗安裝前，先在外門窗安裝位置的上端和下端澆筑混凝土梁（低層直接澆筑砂漿即可），并與門窗兩側(cè)的構(gòu)造柱固定拉結(jié)，然后在門窗洞口底部安裝石墨聚苯節(jié)能附框，節(jié)能附框與混凝土梁采用專用聚合物強(qiáng)力密封膠粘接，并用螺釘固定，節(jié)能附框室內(nèi)側(cè)進(jìn)行二次砂漿澆筑收口，將節(jié)能附框全部覆蓋，外門窗安裝在石墨聚苯節(jié)能附框上，并且保證門窗兩側(cè)及上部外保溫覆蓋部分門窗框，解決安裝熱橋過大的問題，然后室內(nèi)、外側(cè)粘貼防水隔氣膜、防水透氣膜，保證氣密性能的同時還能讓水蒸氣自由蒸發(fā)，降低發(fā)霉的概率。

室外側(cè)鋁合金窗臺板內(nèi)翻邊與外保溫完成面平齊，需要求外保溫尺寸精確；為防止窗臺板部位出現(xiàn)漏水情況，窗臺板底部粘貼預(yù)壓膨脹密封帶起到密封與防水作用。

圖6 內(nèi)嵌式安裝方式熱工圖

7 現(xiàn)場施工

所有墻板安裝完畢并經(jīng)過驗(yàn)收合格后進(jìn)行砂漿噴抹，復(fù)合保溫板內(nèi)外層主要是噴涂，分為底層和面層兩遍，底層灰厚度控制在12～15mm，面層灰厚度控制在10～13mm，抹灰總厚度不小于25mm。注意門窗洞口位置的砂漿噴涂，需要澆筑混凝土梁的一起澆筑，并與洞口兩側(cè)的構(gòu)造柱拉結(jié)。

圖7 鋼絲網(wǎng)架復(fù)合板結(jié)構(gòu)

圖8 噴涂砂漿

圖9 鋼絲網(wǎng)架復(fù)合板結(jié)構(gòu)

圖10 噴涂砂漿

圖11 安裝石墨聚苯節(jié)能附框

圖13 安裝外窗

圖14 安裝外窗效果

8 結(jié)論

超低能耗建筑用外門窗在保溫結(jié)構(gòu)一體化體系安裝時，首先重點(diǎn)考慮采取斷熱橋的措施，其次考慮安裝氣密性的情況，同時，系統(tǒng)化的安裝設(shè)計(jì)也是必不可少的環(huán)節(jié)。保證建筑整體的保溫性能及氣密性，最終實(shí)現(xiàn)超低能耗建筑整體節(jié)能指標(biāo)。

（1）超低能耗建筑外保溫采用結(jié)構(gòu)一體化施工時，外門窗采用內(nèi)嵌式安裝，門窗底部必須采用節(jié)能附框斷熱橋措施，不然此位置容易出現(xiàn)熱橋現(xiàn)象，導(dǎo)致窗洞口位置有結(jié)露發(fā)霉的風(fēng)險(xiǎn)。節(jié)能附框建議選擇防腐木附框或者石墨聚苯附框，兩種附框不僅在保溫性能、抗老化性能、抗壓強(qiáng)度方面都有很高的性能，另外根據(jù)《建筑門窗附框技術(shù)要求》GB/T39866-2021，對節(jié)能附框尺寸也有具體要求。

（2）建筑外門窗的氣密性是保證超低能耗建筑整體氣密性的一個重要細(xì)節(jié)，對超低能耗建筑整體良好的氣密性有著至關(guān)重要的作用，因此，外門窗的氣密層施工是整體氣密性的重要基礎(chǔ)保障。

（3）建筑外門窗的系統(tǒng)化安裝是在外門窗安裝設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足建筑整體節(jié)能方案設(shè)計(jì)要求，安裝時保證熱橋設(shè)計(jì)的一致性和氣密層的連續(xù)完整性。而外門窗的性能設(shè)計(jì)與安裝設(shè)計(jì)又是超低能耗建筑性能設(shè)計(jì)與安裝設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，將外門窗與建筑的性能化設(shè)計(jì)與系統(tǒng)化安裝整體綜合性考慮，是實(shí)現(xiàn)超低能耗建筑整體節(jié)能指標(biāo)的基本保證。