论标准化外窗系统

姜美琴 江苏省建筑工程质量检测中心有限公司

1 前言

从2014年起，江苏省在居住建筑中推广实施了标准化外窗系统。江苏省工程建设标准DGJ32/J 157——2013《居住建筑标准化外窗系统应用技术规程》（以下简称《规程》）中规定：居住建筑中标准化外窗系统应用量不小于外窗面积总量的60%，在2017修订版中更明确细化为“居住建筑（包括按居住建筑设计的住宅式公寓）应采用标准化外窗系统，阳台门（含门连窗）以及确因立面设计所需而设计的折线形、弧形、多边形等异形外窗可采用非标准化外窗”。自该标准实施以来，标准化外窗系统已经在江苏省居住建筑中得到了广泛的应用，提升了江苏省建筑外窗的工业化水平，既提高了建筑外窗工程质量，也切实保证了用户满意度。

2 标准化外窗

标准化外窗的定义为：对组成外窗的型材、玻璃、五金件、密封件、配套件等进行设计定型，生产过程标准化，规格尺寸按《规程》规定实施标准化，产品性能不低于《规程》和工程设计要求的成品窗。

首先是根据《规程》规定的外窗主要物理性能和热工性能要求，从最大性价比角度设计选用组成外窗的型材、玻璃、五金件、密封件、配套件等，经试验验证符合设计要求后定型，形成标准化外窗组成材料的基本配置，再通过标准编制将外窗组成材料和外窗规格尺寸标准化，就可通过标准化生产过程批量生产出性能符合《规程》或设计要求的标准化外窗。

例如：江苏省对建筑外窗的基本性能要求见表1。

根据表1外窗传热系数2.4W/（m2·K），经模拟计算和检验数据统计分析，最优性价比的型材传热系数为2.8W/（m2·K）～3.0W/（m2·K）、玻璃的传热系数为1.8W/（m2·K）～2.0W/（m2·K），当型材传热系数在3.0W/（m2·K）、玻璃传热系数在2.0W/（m2·K）时，整窗的传热系数可按公式（1）简化计算：

表1 江苏省标准化外窗及系统主要性能、技术指标

式中：

U——整窗传热系数；

Ug——玻璃传热系数，取2.0W/（m2·K）；

Uf——型材传热系数，取3.0W/（m2·K）；

ηf——框、扇所占整窗的面积比，取0.25；

Ψ——中空玻璃边界线性传热系数，取0.05；

L——玻璃边长，按1.2m×1.5m标准窗计算约7.2m；

A——整窗面积，按1.2m×1.5m标准窗计算为1.8m2。

由此，计算可得：

在中空玻璃中填充隋性气体，即可使U值降低到2.4W/（m2·K）以下。

如果采用14.8mm隔热条，型材传热系数在3.7W/（m2·K）左右，根据公式（1）计算得出，中空玻璃的Ug需在1.7W/（m2·K）左右才能满足外窗传热系数在2.4W/（m2·K），对玻璃的要求大大提高，显然配置不合理。

根据表1要求和公式1的计算，可以推导出标准化外窗组成材料的通用标准化规格和要求如下：

a）标准化外窗型材要求

满足传热系数3.0W/（m2·K）的型材：隔热铝型材隔热条宽度应不小于24mm；塑料型材隔热腔应不低于3腔结构。

根据中空玻璃的厚度，按JGJ 113《建筑玻璃应用技术规程》玻璃与窗扇装配尺寸要求，导出型材的宽度：平开窗不应小于60mm，推拉窗不应小于90mm。

塑料窗按常用1.5mm壁厚的增强型钢计算，在1.5m×1.5m标准试验窗抗风压试验中均不能满足抗风压3级的要求，需要采用不小于2.0mm壁厚的增强型钢。

型材的膜厚、壁厚等应符合国家标准要求。

b）标准化外窗玻璃要求

满足传热系数2.0W/（m2·K）的玻璃最低配置要求：单中空层玻璃气体层厚度不小于12mm；双中空层玻璃气体层厚度不应小于6mm，内外侧玻璃厚度不应小于5mm。

中空玻璃（包括Low-E中空玻璃）的性能及技术指标应符合表2的要求。

表2 中空玻璃（包括Low-E中空玻璃）的性能及技术指标

根据玻璃遮阳系数不小于0.6的要求，玻璃镀膜时应采用高透Low-E玻璃。

通过对中空玻璃配置的调整，可形成一系列标准化外窗产品，以满足工程设计要求。

c）标准化外窗五金件要求

根据中空玻璃装配后的窗扇重量，承重五金件的承重能力应经荷载计算正确选用，合页、滑撑、滑轮承载力不应小于窗扇重量的1.5倍，平开窗应选用具有多点锁闭结构的锁具。

d）标准化外窗密封胶条要求

根据表1气密性6级的要求，型材构造设计应满足密封胶条装配要求和整窗密封要求，密封胶条应选用三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等热塑性弹性密封胶条。推拉窗应采用硅化加片毛条，不得使用非硅化毛条或非硅化加片毛条；推拉窗采用密封胶条时，宜采用低阻力自润滑的热塑性弹性密封胶条。

e）遮阳一体化窗的要求

外遮阳构件质量应符合相关产品标准要求，组装一体化后的主要技术性能指标应符合表1要求；

硬卷帘、织物卷帘和金属百叶帘与外窗组合后应具有在室内拆装维修等功能。

内置遮阳中空玻璃制品应符合JG/T 255《内置遮阳中空玻璃制品》的规定。

外遮阳构件主要性能及技术指标还应符合表3的要求。

表3 外遮阳构件主要性能及技术指标

同理，当表1中主要性能变化时，所对应的标准化外窗组合材料也会随之改变。

例：当江苏“十四五”期间实施75%节能要求时，表1中外窗传热系数将改变为1.8W/（m2·K），最优性价比的型材传热系数为2.0W/（m2·K）、玻璃的传热系数为1.4W/（m2·K），标准化外窗的型材和玻璃规格将在目前外窗传热系数2.4W/（m2·K）的基础上有很大改变。

标准化外窗是一种开放性很强、包容性很广的一种技术和产品，适用于国内外所有相关产品在标准化外窗上的应用；可操作性好，绝大部分门窗生产企业都可生产，且达标率高，只要按照标准化外窗的要求进行原辅材料采购和加工，就能生产出满足性能要求的标准化外窗，因此标准化外窗是一种适合中国国情的高端技术和产品。

3 标准化外窗系统

标准化外窗定义中有一句话，是说“生产过程标准化、规格尺寸按《规程》实施标准化”，生产过程标准化的前提是规格尺寸标准化，如何解决规格尺寸标准化的问题，这就需要建立标准化外窗系统。

标准化外窗系统的定义：“：“标准化外窗与预先安装在门窗洞口中的标准化附框、附框压条等组合安装，完成所有安装工序后投入使用的外窗系统”。一个好的外窗，三分做七分装，如果没有一个好的安装，外窗的优点不能充分发挥，就不能称之为好窗。

过去外窗安装采用的都是湿法安装。通常情况下建筑预留的窗洞口尺寸误差很大，采用湿法安装工艺时，外窗制作前每个窗洞口都要进行测量，根据测量结果生产加工门窗构件，测量数据多而且乱，造成外窗规格多、尺寸乱，每个洞口均相当于定制，不可能做到标准化、工业化生产。湿法安装最主要的问题是在窗洞口先安装窗框，窗框必须用保护膜包裹，一般在保护膜未拆情况下窗框与墙体之间用砂浆或发泡剂填塞，此时将会出现两个结果：一是保护膜未破损情况下填充物接触不到窗框本体，保护膜拆除后形成缝隙会造成渗漏；二是保护膜破损情况下填充物填塞对窗框外表面将造成损坏，影响外窗外观降低用户满意度；再次窗框安装后均要到工程后期才安装窗扇，期间施工过程中有些窗洞口不可避免要作为施工临时通道，对窗框将会造成多次伤害，并影响到窗框尺寸的准确性。因此，采用湿法工艺安装窗扇安装时必须对每个窗框进行校正，安装后的整窗质量可能达不到工厂内组装的同等水平，经常导致关闭不严、透风漏水的情况发生。

标准化外窗外窗系统摒弃了湿法安装工艺，采用标准化附框干法安装工艺，用标准化附框替代湿法安装中的窗框，让附框承担所有湿法安装窗框的各种缺陷，保护了窗框，并且使门窗安装实现了现代化。

江苏省根据气候区域特征和节能需要，要求采用节能型标准化附框。标准化附框由木塑复合材料或钢塑共挤材料制成，能与建筑同寿命，主要性能及技术指标见表4。

表4 标准化附框及型材在工程应用中的性能及技术指标

标准化附框根据建筑设计洞口尺寸在工厂制作，附框安装在室内粉刷或室外粉刷、找平、刮糙等湿作业前进行。附框安装后即可进行墙体湿作业，用砂浆将附框三面包裹埋进墙体，砂浆的握裹力使附框牢牢地成为墙体的一部分（见图1），能够抵御外窗任何恶劣情况下的正负风压考验。

图1 标准化附框在墙体中的安装示意图

标准化附框洞口尺寸是在工厂内加工完成的，砌筑进墙体后的洞口尺寸完全可以做到与工厂加工尺寸一致，一个工程中相同规格的洞口无论多少都能保证尺寸一致，这就形成了洞口的标准化。

门窗洞口尺寸实现了标准化，门窗尺寸也就能达到标准化，构件加工尺寸就能达到批量一致，就可定尺定量进行标准化生产，极大地提高了加工速度和加工精度，并且能使材料利用率最大化、加工成本最小化。

在墙体中的标准化附框外口安装附框压条，外窗就可从室内侧随时进行安装，安装速度快、质量高。据附框发明单位江苏宏厦门窗有限公司现场演示，单樘成品窗2个安装工人安装，不到1分钟即可完成，安装后外窗尺寸无变形、操作性能无降低，完全能保证标准化外窗的各项优越性能得到充分发挥，并且可以做到能装能拆，极大方便若干年后二次换窗。

从工厂出厂安装上墙到用户使用，相比于之前的外观破损、变形等，标准化外窗系统能做到毫发无损、功能不减，极大地保证了门窗安装工程的质量和观感。

4 标准化外窗系统的先进性

回顾我国新中国成立后的建筑外窗的发展史，大致经历了木窗、钢窗、铝窗、铝木窗和塑窗等多材料发展阶段。随着国家和地方节能政策的不断提高，对外窗的研发普遍得到重视，外窗的质量和性能得到提高，但在外窗系统的研发特别是安装方法上比较欠缺，至今普遍采用的仍然是上世纪八十年代引进铝合金窗时的湿法安装工艺，制约了门窗的发展。

标准化外窗系统的出现，完美解决了湿法安装对外窗造成的种种弊病，其先进性有以下几个方面。

4.1 提高了门窗产业现代化水平

门窗洞口标准化，无需对每个洞口测量，节省了大量的人工和工作时间；外窗尺寸得到统一，门窗构件加工可实现自动化、批量化；安装速度快，能及时满足工程进度要求。门窗尺寸实现标准化，今后有望跟国外一样直接在建材商店购置外窗。

4.2 确保门窗产品质量

由于附框作为窗体与墙体连接的过渡件，窗与建筑主体施工过程无交接，保证了窗体外观质量不受丝毫损伤；窗体与附框连接采用滑动扣件连接，尺寸准确、连接牢固，保证了外窗物理性能、热工性能和操作性能的原始性，将大大增加业主的满意度。

4.3 解决了外窗与墙体间渗漏问题

附框在墙体中三面受混凝土砂浆包裹，堵塞了附框与墙体间的渗水通道，附框上安装附框压条，附框压条与窗框接触处用胶条密封，接缝处用发泡材料填充，堵住了窗框与附框之间的渗水通道，彻底解决了湿法安装几十年无法解决的渗漏问题。

4.4 具有节能和防结露效果

江苏省实施的标准化节能附框对热传递具有阻断作用，在墙体宽度水平方向具有如同隔热铝型材同样作用的隔热功能，使建筑节能要求落到实处；在垂直方向具有阻断墙体向窗框的热传递作用，降低窗框产生结露的温度点，减少窗体产生结露的机率。

4.5 解决了二次换窗难题

现代建筑的设计寿命均在50年以上，居住建筑业主的使用权为70年，高层公共建筑设计寿命都在100年，建筑外窗的设计寿命约25年，二次或三次换窗对任何建筑而言都是客观存在的。湿法安装换窗都会对墙体产生破坏，新补的墙体与旧的墙体难以弥合会造成窗框固定不牢或产生新的渗漏，如果高层建筑换窗，还存在施工人员安全问题。而标准化外窗系统只需将固定窗框的滑动扣件沿安装时的相反方向退出，就可轻易将旧窗取出，用干法安装相同的方法将新窗换上，彻底解决了困扰多年的二次换窗难题。

4.6 遮阳一体化外窗让遮阳不再烦恼

遮阳一体化外窗也是标准化外窗的一个种类，是将遮阳装置或遮阳构件与外窗组合成整体，确保可以在室内维修或更换，主要产品有硬卷帘、织物卷帘、内置遮阳中空玻璃制品等类型遮阳一体化窗。之前硬卷帘、织物卷帘等外遮阳装置单独安装在窗洞口上方，安装和使用中存在如下问题：①众多遮阳卷帘盒破坏了建筑外立面；②卷帘盒固定螺丝破坏了外墙保温层，容易产生渗漏点从而造成保温材料起鼓或脱落，降低保温效果、破坏了墙体立面外观；③窗户上方是圈梁结构，梁体钢筋密集，膨胀螺丝往往钻不到应有深度，会留下安全隐患；④遮阳装置失灵或故障维修困难，高层建筑常常需要蜘蛛人维修，更换时需要吊篮才能实施更换。这些问题造成了遮阳推广的阻力，增加了用户的烦恼。

遮阳一体化窗有效解决了以上问题，特别是内置百叶中空玻璃制品一体化窗，不但解决了高层建筑外遮阳抗风压和风噪问题，而且可以通过调节帘片角度调节进入室内的光线强度，提高室内的舒适度。

标准化外窗系统中的标准化附框干法安装，或者称之为非金属附框干法安装技术在国外刊物中未见报道和相关论文发表，标准化外窗系统是由我国门窗企业和科研机构共同研发的具有自主知识产权的先进技术，并经过8年左右的实践，证明是行之有效的高水平技术。

5 结论

标准化外窗是一种通用性强、排他性小的粗放型标准化产品，是适用于同一气候区域、或同一省份的大范围应用的公共产品。

标准化附框干法安装技术是当前建筑外窗最先进的安装技术，适用于我国所有外窗在墙体洞口中安装的工法或工艺。

标准化外窗系统使建筑外窗脱离了湿法安装的落后生产工艺的桎梏，使建筑外窗产品实现工业化、现代化成为可能。