嚴(yán)寒寒冷地區(qū)鋁木復(fù)合窗材料的選擇

燕 向 遠(yuǎn)

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西 太原 030001)

1 概況

我國(guó)的建筑節(jié)能由于歷史原因起步晚，基礎(chǔ)弱，許多新型材料和節(jié)能技術(shù)在應(yīng)用中還存在很多問(wèn)題，并且由于設(shè)計(jì)、施工及使用過(guò)程中的原因，很多好的材料在實(shí)際中并沒(méi)有達(dá)到社會(huì)期許的效果。其中影響節(jié)能效果最重要因素之一就是外窗。

在建筑節(jié)能中,門(mén)窗是實(shí)現(xiàn)建筑光、熱、聲環(huán)境等各物理特性非常有用的功能性構(gòu)件，并且具有建筑室外和室內(nèi)環(huán)境兩部分裝飾風(fēng)格，直接關(guān)系到建筑的安全效果、舒適效果、節(jié)能效果。我省是內(nèi)陸省份，典型的山地地區(qū)，太行山脈基本處于我省境內(nèi)，境內(nèi)大部分地區(qū)海拔在1 500 m以上，根據(jù)設(shè)計(jì)劃分處于嚴(yán)寒寒冷地區(qū)，很多地方外窗承受風(fēng)壓較大。外窗的抗風(fēng)壓等級(jí)越高，撓度變形越小，可以避免因?yàn)闂U件變形過(guò)大從而影響外窗的使用性能，同時(shí)可以提高外窗的壽命，因此對(duì)門(mén)窗的抗風(fēng)壓、水密、氣密和隔熱等性能的設(shè)計(jì)和選用已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。

鋁木復(fù)合窗主體結(jié)構(gòu)鋁多木少，從外觀看具有符合實(shí)木門(mén)窗的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)細(xì)化的鋁合金型材通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)和工藝結(jié)合實(shí)木裝飾層，大大加強(qiáng)了門(mén)窗的抗風(fēng)、抗雨淋等性能，也進(jìn)一步提高了外窗室外外表日照輻射和老化，使建筑物室外和室內(nèi)裝飾風(fēng)格得到了完美和有機(jī)的結(jié)合和統(tǒng)一[1]。鋁木復(fù)合窗作為較高端的門(mén)窗型材，越來(lái)越多的被人們接受，本文就從鋁木復(fù)合窗的材料選用簡(jiǎn)要進(jìn)行論述。

2 鋁木復(fù)合窗主要部分的要求和選擇

2.1 鋁木復(fù)合型材技術(shù)要求

鋁木復(fù)合型材是指以鋁型材為主，木型材起裝飾作用的復(fù)合型材。復(fù)合型材中鋁合金型材的壁厚是影響桿件強(qiáng)度、剛度和連接強(qiáng)度的重要因素之一，鋁合金型材壁厚越小鋁木復(fù)合窗框扇梃主型材構(gòu)件的抗彎變形能力越低，會(huì)導(dǎo)致窗框與墻體連接件產(chǎn)生變形或破壞。鋁木復(fù)合窗立面的門(mén)窗框和扇梃的主型材構(gòu)件都需要直接承受風(fēng)荷載，需要足夠抗變形剛度。同時(shí)為了保證型材的隔熱保溫性能，應(yīng)選擇傳熱系數(shù)小的隔熱型材，隔熱型材的生產(chǎn)方式主要有兩種，一種是采用聚酰胺尼龍隔熱條與鋁合金型材通過(guò)機(jī)械開(kāi)齒、穿條、滾壓等工序加工而成，這種被稱為穿條式隔熱型材；另一種是把隔熱材料澆筑入鋁合金型材的隔熱腔體內(nèi)，經(jīng)過(guò)固化，去除斷橋金屬加工等工序加工而成，這種被稱為澆筑式隔熱型材[2]。PVC材料的膨脹系數(shù)大，材質(zhì)較脆低，特別在高溫和低溫環(huán)境中，抗拉強(qiáng)度和熱變形性能無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，穿條式隔熱型材嚴(yán)禁使用PVC材料。在材料進(jìn)廠后要對(duì)抗拉強(qiáng)度和壓剪強(qiáng)度進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，不合格的材料不得使用。我省對(duì)于隔熱型材中間隔熱條目前有高度要求，穿條式隔熱型材的隔熱條截面高度不應(yīng)小于24 mm，澆筑式隔熱型材的隔熱條截面高度不應(yīng)小于22 mm。

同時(shí)為了增加外鋁木復(fù)合窗的保溫性能，可以將型材斷面設(shè)計(jì)為多腔室結(jié)構(gòu)，腔壁垂直于熱流方向分布。型材內(nèi)的多腔室對(duì)通過(guò)型材截面的熱流起到多重阻隔作用，腔內(nèi)傳熱(對(duì)流、輻射、導(dǎo)熱)相應(yīng)降低消弱，特別是輻射傳熱隨著腔室數(shù)量的增加而相應(yīng)減少[3]。

復(fù)合型材中的木型材要求含水率為8%～13%，甲醛釋放限量應(yīng)符合GB 18580室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量中E1級(jí)別的要求；集成材外觀質(zhì)量應(yīng)為優(yōu)等品，可視面拼條長(zhǎng)度應(yīng)大于250 mm，寬度方向無(wú)拼接，厚度方向相鄰層的拼接應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，拼接縫隙緊密；木材用水性涂料應(yīng)符合GB/T 23999室內(nèi)裝飾裝修用水性木器涂料的規(guī)定，面漆應(yīng)符合C類(lèi)漆的要求，底漆應(yīng)符合D類(lèi)漆的要求,漆膜的濕膜厚度宜為200 μm～300 μm，干膜厚度宜為80 μm～120 μm。

2.2 中空玻璃的選擇

鋁木復(fù)合窗玻璃的面積在門(mén)窗面積中所占比例較大，對(duì)鋁木復(fù)合窗的保溫隔熱性能影響很大，空氣層厚為12 mm的普通中空玻璃，其傳熱系數(shù)不小于2.7 W/(m2·K)，按照75%的節(jié)能，我省已經(jīng)不能使用普通中空玻璃。為了滿足我省節(jié)能設(shè)計(jì)要求，所以要求中空玻璃應(yīng)該采用多腔體中空玻璃、Low-E中空玻璃或填充惰性氣體中空玻璃，不可以使用普通的單腔體中空玻璃。如采用Low-E低輻射玻璃、增加玻璃層數(shù)或填充惰性氣體等措施，各層玻璃之間的空氣層不應(yīng)小于9 mm。嚴(yán)寒地區(qū)的中空玻璃間隔材料最好是采用高性能暖邊間隔條。

中空玻璃在鋁木復(fù)合窗中起到非常關(guān)鍵的作用，提高鋁木復(fù)合窗的節(jié)能指標(biāo)必須使用性能良好的中空玻璃。目前密封主要使用熱熔性能密封膠加彈性密封膠，熱熔性密封膠主要有：聚異丁烯膠、熱熔丁基膠；彈性密封膠主要使用：聚硫膠、硅酮膠。在采用結(jié)構(gòu)性粘結(jié)的隱框玻璃外窗部位必須使用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠。鑒于Low-E膜層結(jié)構(gòu)的特殊性，如果膜層與雙道密封膠直接接觸，容易造成膜層氧化進(jìn)而影響密封膠對(duì)玻璃的粘結(jié)強(qiáng)度，所以須在合成中空前四周部位進(jìn)行除膜。

外窗節(jié)能的關(guān)鍵是中空玻璃的壽命問(wèn)題，其失效主要有幾個(gè)方面的因素：分子篩失效或灌裝量不足、丁基膠斷膠或?qū)挾炔蛔?、間隔框接口縫隙處理不當(dāng)、密封膠混膠比例失當(dāng)、密封膠注膠不實(shí)存在空穴氣道、中空密封膠與丁基膠、玻璃、窗體型材不相容等。所以，中空玻璃的生產(chǎn)應(yīng)嚴(yán)格按照J(rèn)C/T 2071—2011中空玻璃生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程生產(chǎn)、檢驗(yàn)。

2.3 五金配件的選擇

五金配件好比是人的關(guān)節(jié)連接著鋁木復(fù)合窗各個(gè)部位，五金配件的好壞直接決定了窗戶使用的舒適度，所以五金配件安裝位置應(yīng)正確，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，承受往復(fù)運(yùn)動(dòng)的配件在結(jié)構(gòu)上應(yīng)便于更換，并滿足使用功能、耐蝕、易更換和安全要求。其表面質(zhì)量應(yīng)具有良好的耐候性，手觸摸的部位應(yīng)光滑并具有良好的耐磨性，應(yīng)滿足外窗性能及使用功能的要求，并應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T 212建筑門(mén)窗五金件通用要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2.4 密封材料的選擇

密封材料是影響鋁木復(fù)合窗密封和保溫性能的主要因素，玻璃安裝使用的橡膠密封條物理性能低，在使用中就會(huì)常出現(xiàn)由于斷裂、收縮、低溫變硬等缺陷造成鋁木復(fù)合窗滲水。鋁木復(fù)合窗用橡膠密封條應(yīng)采用符合JGT 386—2012建筑門(mén)窗復(fù)合密封條的三元乙丙橡膠等熱塑性彈性密封條。所用密封膠應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，隱框、半隱框窗，其粘結(jié)的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠應(yīng)符合GB 16776建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的指標(biāo)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

鋁木復(fù)合窗結(jié)合了鋁合金窗和木窗的優(yōu)勢(shì)，其特殊結(jié)構(gòu)使鋁木復(fù)合窗的節(jié)能得到了充分體現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了隔音性和密封性，隨著消費(fèi)轉(zhuǎn)型和消費(fèi)升級(jí)，消費(fèi)者對(duì)中高檔門(mén)窗的需求量日漸劇增，作為高檔窗，鋁木復(fù)合窗有很大應(yīng)用市場(chǎng)和前景。