节能铝合金门窗设计与加工制作 得力门窗厂
.节能铝合金门窗设计与加工制作
第一节 影响铝合金门窗性能的几个控制指标
一 抗风压性能
按《建筑外窗抗风压强度、挠度计算方法》确定。
当局部某些构件不满足时，一般考虑型材空腔内加钢芯，但这种做法由于无法保证钢铝之间紧密接触，理论上很难解释清楚；因此最好还是重新开模或采取组合型材的办法，如右图。
二 水密性能
水密性能一般应由设计计算确定，规范没有对此进行硬性要求，但对门窗特别是高档的节能门窗来讲，无疑是极其重要的，因此这次浙江省的《建筑外门窗应用技术规程》报批稿明确了水密性能：
1－6层建筑应≥2级； 7层及以上建筑应≥3级
提高水密性能有以下构造措施：
1. 采用等压原理及压力平衡设计门窗的排水系统，确保玻璃镶嵌槽以及框与扇配
合空间形成等压腔；
空气压差是造成门窗漏水的主要因素，由“1标准大气压=1.013310^5帕斯卡=760毫米汞柱=10.336米”水柱推导出1Pa 的压差所产生0.102mm的水柱，门窗水密性能要达到3级，取300Pa，型材要内壁要高外壁30030.102＝30.6mm。
2. 对于不采用等压原理及压力平衡设计的门窗结构，应采取有效的多层密封防水
措施和结构防水措施；
3. 排水槽的尺寸、数量、分布应保证排水系统的畅通，槽宽宜为5mm，长度宜为
20～40mm。对有纱轨的推拉窗，内、外排水槽一般宜各开两个（内排水槽在室内侧、外排水槽在室外侧），内、外排水槽应错开设置，分别开在外窗关闭时没有窗扇的扇轨上。无纱轨的推拉窗不可设置内排水槽。面积大于3.5m2的门窗宜适当增加排水槽，并在室外侧配置防风盖；
4．门窗洞口外墙体应有排水措施，门窗洞口上沿应做滴水线或滴水槽，滴水槽的宽
度和深度均不应小于10mm。外窗窗台面应做散水坡度。
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三 气密性能
气密性能浙江省《公共建筑节能设计标准》规定不小于4级；浙江省《居住建筑节能设计标准》规定：
1－6层建筑应≥3级； 7层及以上建筑应≥4级
提高水密性能有以下构造措施：
1. 平开门窗框扇密封胶条应采用三元乙丙橡胶条或硅橡胶条，推拉门窗框扇采用
摩擦式密封时，应使用密度较高的硅化密封毛条或采用中间加胶片的硅化密封毛条。
2. 密封胶条和密封毛条应保证在门窗四周的连续性，形成封闭的密封结构。 3. 平开扇高度大于900mm时, 应采用多点锁，锁点的数量可参考五金配件厂家的相关建议，或按以下经验公式确定：
以N=F/a=Wk2S/a来计算。 其中：N：锁点的个数。
F：开启扇所受集中力。
a：单个锁点所能承受的允许使用的剪切力； a=0.83[α]/1.4
[α]为单个锁点设计最大剪切破坏力，一般为2300N。 Wk：当地风压标准值。 S：开启扇面积。
四 保温性能
保温性能应按《公共建筑节能设计标准》和《居住建筑节能设计标准》规定经计算确定，详下节。
第二节 铝合金门窗的节能设计
本节通过一个例题来大家共同交流，熟悉节能铝合金门窗设计流程。
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例：杭州市某住宅小区1#楼，建施图显示：平面为矩形，长20m、宽10m、高50m；主立面为南偏东20°，采用55系列外开铝门窗，标准窗型1500×1800，室外部分外露型材为深灰色，室内部分为白色，透明中空玻璃5+9A+5，无外遮阳。根据门窗表统计，南、北立面门窗面积相同，为350m2，东西立面门窗面积相同，为160m2。根据以上条件，对本幢楼的门窗进行深化设计。
一 确定气候分区
查《主要城市所处气候分区》可知杭州属于夏热冬冷地区。当表中查不到，可查《民用建筑热工设计规范》GB50176-93的附录八的《全国建筑热工设计分区图》。
主要城市所处气候分区
气候分区 严寒地区A区 严寒地区B区 代 表 性 城 市 海伦、博克图、伊春、呼玛、海拉尔、满洲里、齐齐哈尔、富锦、哈尔滨、牡丹江、克拉玛依、佳木斯、安达 长春、乌鲁木齐、延吉、通辽、通化、四平、呼和浩特、抚顺、大柴旦、沈阳、大同、 本溪、阜新、哈密、鞍山、张家口、 酒泉、伊宁、吐鲁番、西宁、银川、丹东 兰州、太原、唐山、阿坝、喀什、北京、天津、大连、阳泉、 平凉、石家庄、德州、晋城、天水、西安、拉萨、康定、济南、青岛、安阳、郑州、洛阳、宝鸡、徐州 南京、蚌埠、盐城、南通、合肥、安庆、九江、武汉、黄石、岳阳、汉中、安康、上海、杭州、宁波、宜昌、长沙、南昌、株洲、零陵、赣州、韶关、桂林、重庆、达县、万州、涪陵、南充、宜宾、成都、贵阳、遵义、凯里、绵阳 福州、莆田、龙岩、梅州、兴宁、英德、河池、柳州、贺州、泉州、厦门、广州、深圳、湛江、汕头、海口、南宁、北海、梧州 寒冷地区 夏 热冬冷地区 夏热冬暖地区 全国建筑热工设计分区图
二 确定适用规范、标准
现行针对夏热冬冷地区及浙江地区的节能设计的规范主要有《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001、浙江省标准《居住建筑节能设计标准》DB33/1015-2003、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005和浙江省标准《公共建筑节能设计标准》DB33/1036-2007。
由于本工程为住宅小区，所以应适用浙江省标准《居住建筑节能设计标准》（下简称
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省标）DB33/1015-2003。
公共建筑：
是指办公建筑（包括写字楼、政府部门办公楼等），商业建筑（如商场、金融建筑等），旅游建筑（如旅馆饭店、
娱乐场所等），科教文卫建筑（包括文化、教育、科研、医疗、卫生、体育建筑等），通讯建筑（如邮电、通信、广播用房）以及交通用房（如机场、车站建筑等）。
需要注意的是，旅馆、招待所、商住楼裙房部位的商铺、古建筑和希望小学等均属于公共建筑，但古建筑的改扩建本着修旧如旧的原则，可以不执行节能设计标准。
浙江省《公共建筑节能设计标准》则对以上公共建筑按照建筑物围能耗占全年建筑能耗的比例特征又划分成甲、乙、丙三类。
三 校核体形系数
省标4.1.5条规定：“条式建筑物的体形系数不应超过0.35，点式建筑物的体形系数不应超过0.40。”
如超过则不适用本标准的热工指标限值，应由建筑设计单位进行热工权衡判断，重新给出热工性能指标限值。
本工程为条式建筑，体形系数＝（（20+10）32350+20310）/10320350＝0.32＜0.35，符合要求
体型系数系指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的建筑体积之比。外表面积中不包括地面和不采暖楼梯间
隔墙和户门的面积。
建筑体形系数越大，单位建筑面积对应的外表面面积越大，传热损失就越大。体形系数的确定还与建筑造型、平面布
局、采光通风等条件相关。体形系数限值规定过小，将制约建筑师的创造性，可能使建筑造型呆板，平面布局困难，甚至损害建筑功能。因此，如何合理地确定建筑形状，必须考虑本地区气候条伥，冬、夏季太阳辐射强度、风环境、围护结构构造形式等各方面的因素。应权衡利弊，兼顾不同类型的建筑造型，尽可能减少房间的外围护面积，使体形不要太复杂，凸凹面不要过多，以达到节能的目的。
在夏热冬冷和夏热冬暖地区，建筑体形系数对空调和采暖能耗也有一定的影响，但由于室内外的温差远不如严寒和寒
冷地区大，尤其是对部分内部发热量很大的商场类建筑，还有个夜间散热问题，所以一般不对体形系数提出具体的要求。浙江省属于夏热冬冷地区，因此《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005对此没有进行限制，但省标有要求。
四 确定建筑朝向
本工程平面为矩形，主立面为南偏东20°，因此四个立面均位于相应的朝向上。 当建筑平面为异形时，可按以下原则确定建筑朝向的范围：。 北（偏东60°至偏西60°）；东、西（东或西偏北30°至偏南60°）；南（偏东30°至偏西30°）
浙江地区建筑单体的朝向宜采用偏东30°至偏西15°或当地最佳朝向，主要房间宜避开冬季主导风向的朝向和夏季最大日射的西向。
五 确定窗墙面积比
窗墙面积比是指每个朝向外墙面上的窗、阳台门及幕墙的透明部分的总面积与所在朝向建筑的外墙面总面积之比。
窗墙面积比按不同朝向分别计算；
本工程南（北）立面：窗墙面积比＝350/20350＝0.35
东（西）立面：窗墙面积比＝160/10350＝0.32
六 确定传热系数限值
传热系数是指在单位时间内通过单位面积围护结构的传热量。是围护结构节能设计的主要指标。按每个立面的外墙（包括非透明幕墙）、外窗（包括透明幕墙）、屋面、屋顶透明部分分别计算。同一立面上的同一类型进行加权平均。
根据以上的窗墙面积比，查省标的表4.2.1，可得： 北立面：传热系数K≤3.2；
东立面：窗墙面积比过大，不符合省标要求，应会同建筑师重新调整立面开窗面积，使得东立面窗墙面积比不大于3.0；
或者采取太阳辐射热透过率不大于20%的外遮阳措施，同时传热系数K≤3.2。 西立面：传热系数K≤2.5； 南立面：传热系数K≤3.2。
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不同朝向、不同窗墙面积比的外窗传热系数 朝向 北 （偏东60°到偏西60°范围） 冬季最冷月室外平均气 温﹥5℃ 冬季最冷月室外平均气 温≤5℃ 4.7 3.2 3.2 2.5 — ——————东 （偏北30°到偏南60°范围） 有外遮阳（其太阳无外遮阳辐射 措施 透过率 ≤20%） 4.7 3.2 — — — ——————4.7 3.2 3.2 2.5 2.5 ——————西 （偏北30°到偏南60°范围） 有外遮阳（其太阳无外遮阳辐射 措施 透过率 ≤20%） 4.7 3.2 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 ———4.7 3.2 3.2 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 南 （偏东30°到偏西 30°范围）窗外环境条件 窗墙面积比≤0.25 4.7 4.7 3.2 2.5 — ——————4.7 4.7 3.2 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 ——外窗的 传热系 K【W/(m22 K)】窗墙面积比﹥0.25 且≤0.30窗墙面积比﹥0.30 且≤0.35窗墙面积比﹥0.35 且≤0.45窗墙面积比﹥0.45 且≤0.50 窗墙面积比﹥0.50 且≤0.55窗墙面积比﹥0.55 且≤0.60窗墙面积比﹥0.60 且≤0.65窗墙面积比﹥0.65 且≤0.70窗墙面积比﹥0.70 且≤0.75窗墙面积比﹥0.75 且≤0.80 七 确定遮阳系数限值
现行标准对居住建筑门窗的遮阳系数未作具体要求。
八 确定铝门窗系统的型材
1、隔热材料
目前节能门窗一般均选用隔热铝型材，中国市场的隔热铝型材有两种形式： 1) 穿条式——通过开齿、穿条、滚压工序，将条形隔热材料穿入铝合金型材穿条槽
内，并使之被铝合金型材牢固咬合的复合方式。几乎所有欧洲门窗系统的隔热铝型材都采用此方式。由于国内的节能门窗系统早期基本上都来自欧洲，因此这种方式在目前市场上是主流。隔热材料采用PA66GF25(聚酰胺66＋25玻璃纤维)，国内以泰诺风2保泰公司的产品为代表。
优点是市场占有率高，技术成熟，可方便地做内外双色；缺点是单位门窗铝型材用量偏大。
2) 浇注式——把液态隔热材料注入铝合金型材浇注槽内并固化，切除铝合金型材浇
注槽内的临时连接桥使之断开金属连接，通过隔热材料将铝合金型材断开的两部分结合在一起的复合方式。美国的门窗隔热铝型材主要采用这种方式，隔热材料采用聚氨基甲酸乙酯，国内以亚松公司的产品为代表。
优点是经过合理的设计，单位门窗铝型材用量较穿条式少；缺点是目前可选择的系统少，需要门窗设计单位有一定的开发能力，且做成内外双色难度较大。 因本工程框料设计要求做成内外双色，故选择穿条式隔热型材。
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