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建筑外窗是建筑外围护结构的重要组成部分。其主要功能是采光和通风,创造良好的室内光环境和空气环境。目前,我国基本建设规模和农村城镇化进程正处于高速发展阶段。在相当长的一段时间内,建筑市场对门窗的需求量将稳步增加。
据专家介绍,我国建筑门窗行业仍面临一系列问题。比如技术问题,建筑窗是建筑围护结构的重要组成部分,建筑窗的性能直接影响到建筑的美观、安全、环保等诸多方面。与西欧和北美相比,中国通过外窗的建筑热损失是加拿大和其他北半球国家同类建筑的两倍多。
在寒冷、严寒地区,外窗的热性能不好,浪费能源,可能引起室内结露等热环境问题。据调查,在我国北方一些地区,由于采用普通门窗,冬季通过外窗传热和空气渗透的总和可以达到建筑总能耗的50%以上。根据对严寒地区建筑外窗现状的调查结果,由于单框、三层玻璃塑料窗安装结构不合理,导致窗墙与漏风部位的连接部位严重受冻,形成眼睛。在极端温差作用下,型材弯曲,玻璃形成弧面,降低了建筑外窗的性能。
在夏热冬暖地区,外窗的保温性能较差,不仅大大提高了空调的能耗,而且严重影响了室内的舒适性。夏季,太阳辐射热通过阳光一侧的门窗进入室内,夏季变热,冬季变冷。以上问题都不同程度地反映出来。但是建筑师更喜欢使用大的窗墙设计,很多情况下甚至是整个楼层的高度。由于该地区使用的大量保温铝合金窗型材缺乏刚性,往往给工程带来很大的安全隐患。
在我国一些沿海城市,台风是一种常见的天气条件。如果外窗的强度或刚度不够,会造成结构损坏,危及人身安全。雨水通过外窗的孔洞和缝隙渗入室内,会给室内装饰和室内陈设带来染色,不仅影响房间的正常活动,还会使居民形成心理上无法满足建筑基本要求的不舒适和不安全感。同时,型材空腔内长期积水会腐蚀金属材料和五金配件,影响正常开关,缩短建筑外窗的使用寿命。因此,建筑外窗良好的抗风压和水密性能是满足市场和宏观调控的问题。建筑外窗的研发系统大多由型材厂主导,对门窗的工程应用技术往往不了解;门窗厂主要是组装门窗,缺乏研发技术。进口产品不能满足我国大面积的气候条件。建筑外窗的设计、制造、安装和施工验收缺乏系统性,标准不配套。由于缺乏统一的设计要求,产品标准没有考虑安装要求,且验收规范要求过于简单,使门窗厂家无所适从。市场环境差导致低价竞争,低质量的产品充斥市场。
二是高温差对建筑外窗系统性能的影响。在室内外温差的作用下,建筑外窗系统的性能会发生变化,甚至丧失其正常功能。如果室内外温差过大,窗型和玻璃的变形会增加,导致气密性、水密性、隔音性能和材料强度下降。目前,这种研究在我国尚属空白。美国早在10多年前就开始了这项研究,并制定了ASTM e1424-91(2000年修订)标准测量方法标准,用于通过外窗、幕墙和门测定试件两侧规定压力和温差下的透气性。研究建筑外窗在温差作用下的性能变化,建立相应的检测和研究手段,对建筑外窗系统的设计具有指导意义。
第三,建筑外窗系统在热循环作用下外墙保温和窗谁先做的性能研究。在外墙保温、网格布、保温钉、护角、滴水线、岩棉、防火隔离带、外墙保温锚杆、耐碱玻璃纤维网格布温度反复变化下,建筑外窗系统的气密性、水密性等性能,会发生很大变化,影响建筑外窗系统的正常使用,从而缩短建筑外窗的使用寿命。现行的标准并不能很好地根据反复开闭次数来确定外窗的使用寿命,还应考虑循环温差的影响。以美国标准e2264-05《窗产品温度循环冲击试验规程》为例,研究了建筑外窗在循环温差作用下的性能变化。本课题也是我国首次对上述问题进行系统研究。外墙保温、网格布、保温钉、护角、滴水线、岩棉、防火隔离带、外墙保温锚杆、耐碱玻璃纤维网格布
第四,建筑窗型材的热性能。建筑外窗的截面形状非常复杂,一些特性可以精确计算,如截面惯性矩等,但一些指标往往需要根据经验建立的边界条件来计算,如传热系数等。用实验方法模拟边界条件,为建筑外窗的设计提供依据,能否准确地测量型材的传热系数,是目前亟待解决的主要难题之一。
第五,建筑外窗安装技术。建筑外窗的安装工艺对建筑外墙保温性能、网格布、保温钉、护角、滴水线、岩棉、防火隔离带、外墙保温锚杆、耐碱玻璃纤维网格布外窗有很大影响。当外窗安装不合理时,首先可能产生安全隐患,我国已发生多起安全事故;其次,可能产生局部冷桥引起的漏水、漏风、结露和结冰,严重影响外窗的正常使用。多年来,门窗行业一直在讨论的问题是是否应该增设附加框架,即在土建施工过程中,在门窗洞口处增设金属附加框架,而外窗在建筑装修阶段应整体固定在附加框架上,避免交叉施工造成外窗损坏,保证外窗质量,有利于外窗产业化。事实上,在发达国家,不仅采用了简单的框架技术,还采用了特殊的功能框架技术,既满足了安装要求,又提高了外窗的性能。因此,本项目的难点在于在促进功能外壳使用的同时,在功能性和经济性之间找到一个平衡点。外墙保温、网格布、保温钉、护角、滴水、岩棉、防火隔离带、外墙保温锚杆、碱