被动式超低能耗高性能门窗幕墙的应用

1??工程概况

大同市国际能源革命科技创新产业园A区，位于大同国际能源革命科创园内，总用地约1?413?h㎡。工程建筑结构形式为剪力墙结构，合理使用年限为3类（50年），抗震设防烈度8度。工程外围护结构选用明框单元式幕墙，型材为高性能断桥铝合金，玻璃为无色透明，玻璃配置为被动幕墙6?t（Low-E，sl.16）+16Ar+6T+16Ar+6T（Low-E，sl.16）暖边钢化双中空充氩玻璃（内贴调光膜），综合传热系数为1.2?W/（m·K）。气密等级6级、水密等级6级、抗风压等级6级。

工程总建筑面积为28?899.94?㎡，其中地上建筑面积为17?716.71?㎡，地下建筑面积为11?183.23?㎡，被动区域室内净面积为16?403.77?㎡，被动区内部容积为118?741?㎡（图1）。

图1??建筑外立面

2??被动式建筑门窗幕墙的安装

2.1??施工工艺流程

清理预埋件→测量放线定位→门窗洞口修补整平→被动式门窗的加工与检验→被动式门窗安装→粘贴隔汽膜→粘贴透气膜→施工隔汽膜砂浆保护层→门窗扇及门窗玻璃的安装→安装五金→外保温层施工→保温隔汽效果检测。

2.2??操作要点

2.2.1??清理预埋件

去除提前预埋的埋件表面残留的混凝土，使其露出金属面，清理干净。

2.2.2??测量放线定位

施工测量放线作业，以先控制测量后局部测量的原则，有利于测量精准定位，在安装过程中严格挂线施工，以保证被动门窗安装的精度要求。

2.2.3??门窗洞口修补整平

对门窗洞口及表面凹凸不平处用水泥砂浆进行修补整平，保证门窗洞口与被动门窗进行紧密连接。

2.2.4??被动式门窗加工、检验

被动门窗在专业工厂进行加工，检验，主要检验门窗表面光滑，平整，无划痕，压条与玻璃必须贴紧，隔条不翘起等，保证被动式门窗满足相关的被动性要求。

2.2.5??被动式门窗安装

被动门窗材料在厂家进行加工生产，合格后运送至施工现场。外挂安装窗户，外挂专用的金属支架，金属支架安装应牢固并能调整，窗框在与支架连接时，应保证窗户垂直平整且牢固可靠。在窗框与结构墙结合部位进行防水密封处理（图2）。

图2??被动门安装节点示意

2.2.6??粘贴隔汽膜

外窗洞口与窗框连接处室内侧粘贴隔汽膜，避免水蒸气进入保温材料，施工前将门窗表面清理干净，施工时先对门窗两侧从上向下进行粘贴，再对门窗上下部位进行粘贴，粘贴时先表面定位粘贴，再用硬质木板复压，保证压实质量，四角相交处进行搭接处理。

2.2.7??粘贴透汽膜

室外侧采用防水透汽膜处理，以利于保温材料内水汽排出。铺设时要平整顺直，不能有褶皱，先进行门窗两侧部位从上向下进行粘贴，后对门窗上下部位进行粘贴作业，粘贴时先表面定位粘贴，再用硬质木板复压，四角相交处进行搭接处理。

2.2.8??施工隔汽膜砂浆保护层

内侧隔汽膜施工完毕后，在安装好的隔汽膜上涂抹一层水泥砂浆保护层，保证隔汽膜的完整性和粘结性。

2.2.9??外保温层施工

外窗在安装时，应尽量减少外窗框处的热桥损失。外墙的保温层应多包住窗框，并用专用成品连接件进行连接，从而保证窗框与保温层的连接和密封。

外窗口处的保温层做薄抹灰面层时，应在窗口的四角加放一层网格布，用来加强保护；提前预制成品滴水线，在阳角部位宜安装护角条。

在固结件与保温隔热垫块形成的间隙、保温隔热垫块与转接件面形成的间隙中施作泡沫胶。

2.2.10??保温隔汽效果检测

施工过程中采用专业气密性检测仪进行被动门窗的气密性检测，保障气密性满足设计要求，施工完成后要对被动门窗进行气密性验收。

2.3??质量控制要点

（1）应对外窗、外门等分项工程应分别按施工质量标准进行检查验收，并做好质量验收记录。

（2）被动门窗测量按先控制后局部的原则进行精确测量定位。

（3）隐蔽工程在隐蔽前应通知有关单位进行验

收，并应形成验收文件（要留存详细的文字记录和必要的图像资料）。

（4）被动门窗构件安装后用力矩扳手进行力矩检测，保证螺栓力矩满足设计及施工规范要求。

（5）安装时用垫圈对转接件的垂直度进行调整，保证位置准确。

（6）用泡沫胶对可能造成热传导的空隙进行封堵，避免结构与大气外界形成热交换的通道。

（7）外墙隐蔽工程重点检查内容：1）基层表面状况及处理，表面必须干净平整；2）保温层的敷设方式、厚度和板材缝隙填充质量，保温层厚度为30?cm；3）锚固件安装，安装偏差不大于3?mm；4）网格布铺设，交接处搭接长度不小于10?cm；5）热桥部位处理。

（8）门窗安装完毕后，建筑主体施工结束，室内外抹灰完成后以及精装修施工开始前，应按规范要求进行建筑整体气密性检测，检测结果须满足相关气密性指标要求。

（9）门窗洞口的尺寸控制措施。

3??施工过程中的检测和试验

3.1??外门窗幕墙气密性能

针对外围护结构的外墙节能构造和寒冷、严寒、冬冷夏热地区的外窗气密性进行现场实体检测。

3.1.1??测试基本情况

（1）本次检测之前，能源革命展示馆建筑土建安装施工已完成，内部装修已完成。

（2）建筑围护结构气密性能检测前，根据ISO 9972:2015《建筑热工性能—建筑气密性的检测方–风扇加压法》和DIN EN 13829:2001《建筑的热性能–建筑物气密性的确定–风扇增压法》中规定的方法对所有的开口部位进行了密闭处理。

（3）检测期间，建筑物室内空气温度为15.6℃，室外空气温度为11.8℃，室外平均风速为1.12?m/s，室外大气压为101??890?Pa。

（4）测试自2019年10月31日9∶00开始至12∶10结束。

3.1.2??测点布置

选择能源革命展示馆正门入口作为风机的安装位置，如图3所示。

（a）

（b）

图3??风机安装效果示意

（a）室内安装；（b）室外安装

3.1.3??测试结果

（1）负压测试。室内负压，测试结果见表1。

表1??负压测试下压差与漏气量

根据压差与漏气量曲线可以得到–50?Pa，下漏气量为50?681?m3/h，换气次数为0.43? h ^{– 1} 。

（2）正压测试。室内正压，测试结果见表2。

表2??正压测试下压差与漏气量

根据压差与漏气量曲线可以得到50?Pa，下漏气量为43??381 m3/h，换气次数为0.37 ? h ^{– 1} 。

（3）50??Pa下平均换气次数。50?Pa下平均换气次数=（0.43+0.37）/2=0.40?? ? h ^{– 1} 。

室内外压差50??Pa下的平均换气次数为0.40?? ? h ^{– 1} 。

（4）经检验，大同市国际能源格明科技创新园A区建设项目一期工程能源革命展示馆测试结果为：室内外压差50?Pa下的平均换气次数为0.40?? ? h ^{– 1} 。符合设计要求。

3.2??门窗幕墙的风压变形性能、水密性能

针对围护结构的外墙节能构造和寒冷、严寒、冬冷夏热地区的外门窗幕墙的风压变形性能、水密气密性能进行现场实体检测。

3.2.1??隔汽膜、透气膜的具体构造

（1）外墙与窗户和/或平开门之间的气密内接缝和水密外接缝，由同等品牌/设计的白色PVC空心室剖面组成。

（2）方形窗框的空心砌块砌体。带钢筋的塑料窗。侧面固定在建筑结构上，固定中心间距不大于700?mm，通过设置块在窗平面上调节荷载。

（3）使用接缝玻璃胶带SIGAFentrim20对周边进行内部密封，并在框架构件和未经打磨或粉刷的砌体侧缝之间的整个表面上进行粘合接触。

（4）使用接缝玻璃胶带SIGAFentrim2对周边进行外部密封，并在框架构件和已粉刷的砖石侧壁之间的整个表面上进行粘合剂接触。在底部铝窗台处，使用非水密铝端盖。

3.2.2??检测结果

空气渗透性高达1??000??Pa，模拟短时暴露（温度、风、使用）。窗与建筑结构密封系统在新条件下和一系列模拟短时间暴露后的接合特性。经检验，检测结果符合设计要求。

3.3??中空玻璃

针对中空玻璃的太阳红外热能总透射比、U值（传热系数）、太阳能总透射比、可见光反射比、可见光透射比进行现场实体检测。

检测设备有S-45Lambda紫外可见分光光度计、S-47Spectrum100傅立叶变换红外光谱仪等。

检测结果如下。

（1）样品规格为300??mm×300??mm×47??mm；环境温度为21℃；环境相对湿度为45%RH。

（2）检验依据：根据GB/T 2680—1994，最终测得中空玻璃的太阳红外热能总透射比为27.3。

（3）检验依据：根据ISO 10292:1994，最终测得中空玻璃U值（传热系数）为0.7??W/（㎡·K）。

（4）检验依据：根据GB/T 2680—1994第3.8条，最终测得中空玻璃的太阳能总透射比（阳光因子）为53.1。

（5）检验依据：根据GB/T 2680—1994第3.2条，最终测得中空玻璃的可见光反射比为16.9。

（6）检验依据：根据GB/T 2680—1994第3.1条，最终测得中空玻璃的可见光透射比为70.8。

（7）经检验，上述检测结果均符合设计要求。

4??结束语

本工程为被动式超低能耗绿色产能建筑，建筑具有适应自然条件及气候特征的特性，通过采用高效新风及热回收的技术，最大限度地降低了建筑的供冷和供暖的需求，并且充分地利用了可再生的能源系统，以便用更少的能源消耗提供给用户舒适室内环境的同时也能满足绿色建筑的基本要求。

被动式的门窗幕墙采用外挂式安装，使用了防水透气及防水隔汽材料，以防止建筑物内的湿热空气流向室外，有效地解决了被动式门窗和墙体之间密封性的问题，也有效地提高了门窗幕墙的抗结露性能。

被动式门窗幕墙作为透明外围护结构，能耗占比达到整个建筑的40%~50%，是建筑节能的最薄弱的位置，研究高性能门窗幕墙的实际工程应用，对建筑物降低能源消耗有着非常重要的意义。