住宅建筑断桥铝合金节能门窗

摘 要：本文介绍了断桥铝合金门窗质量判断依据,对不同配置的铝合金门窗进行相关性能比较.分别从铝型材、型材表面处理、隔热条、玻璃、五金件、密封件等几个方面进行说明.

关 键 词：铝型材；稀有金属；断桥；节能

1铝型材

铝,化学元素符号为A1,比重为2.7gcm3,比铁、铜的比重都轻铝合金在大气中能形成一层硬且致密的、耐腐蚀性能的氧化膜,同时铝合金具有良好的塑性,容易加工成各种形状的产品,非常适合做建筑外门窗的结构材料,报废后的铝也容易回收处理,是十分环保的建材.

建筑门窗用铝合金牌号一般定为6063,并分成T6和T5等品种,抗拉强度分别为215Nmm2和175N／mm2,当然也有例外的,德国某品牌的铝型材牌号就选用6060,与市场上常用的牌号不同.铝型材生产过程中是通过特别的模具,把铝挤压拉成各种中空的腹腔结构件,它能承受主要由风产生的压力和玻璃五金等自重,并把外力传递给建筑物上.门窗铝型材的设计好坏,就是需要经济地设计出断面,安全可靠地承受外力作用,即在一定的门窗洞口面积和一定的密闭性条件下,做到铝型材用量的经济性.

现在国家为避免不合理的低价竞争,对铝型材壁厚有一定的要求：门的型材壁厚必需≥2mm；窗的型材壁厚必需＞1.4mm.

2铝型材的表面处理

目前常用的有如下几种处理方式：

（1）阳极氧化处理是在氧化槽中产生致密的氧化膜,经稀有金属封孔处理得到铝的自然颜色（银白色）.

（2）电脉涂装是在树脂溶液中,在直流电场的作用下,带负电的高分子微粒失去电荷后在铝型材表面形成涂膜,经约200℃的烘烤固化得出防腐、耐候、坚硬的涂层,颜色有十余种.

（3）静电粉末喷涂：利用金属研磨粉、色料有机物、聚丙烯或聚酯户外粉,通过喷涂设备在静电作用下形成附着力强、耐候耐剥落的涂膜.涂膜形式有光面、亚光、磨砂面,颜

色可有上千种,可供建筑师选择的余地很大,可设计出各种色彩的立面效果.

（4）氟碳烤漆：以PVDF树脂为基料,配金属微粒或云母晶体为色料的水溶性涂料,经过底涂、面涂配色、罩光等处理,通过高温烘烤固化形成的涂层.涂层的颜色有上千种可

以选择,由于其分子化学结构为氟碳结构,稳定性极高,具有抗褪色抗紫外线的特性.一般在室外二十年内不会有色差,是铝合金表面处理中最耐久耐腐蚀的方式,当然造价也是上述

几种涂层中最高的.

3隔热条

这是断桥铝合金门窗的关键部件,顾名思义,就是把室内和室外的铝型材完全断开,切断热量从铝框直接传递的路线,同时又把内外铝型材连接成整体,共同受力.目前市场上

有美式注胶式和欧式穿条式二种形式,注胶式隔热是在铝型材预留的槽口中注入聚酯胶使其氧化凝固而成,国内市场占有率不到10%.现重点介绍穿条式隔热条,一种起到受力、连接及密封作用的结构功能配件,在生产过程中,内外二种型材通过开齿机、穿条机和组条机将隔热条插入已开齿的型材中复合加工而成.

隔热条需要和铝型材有比较接近的性能,例如在外力作用下,铝型材和隔热条需要共同承受外力；在阳光照射下,其热膨胀系数和铝材的要接近；隔热条的外形尺寸偏差应≤0.1mm,应比铝合金加工尺寸精度高,否则内外二腔型材和隔热条就不能达到整窗的加工和安装精度.所以剪切强度、横向拉伸强度、高温持久负荷试验、尺寸精度等都是对隔热条的技术要求.

目前市场上的玻璃纤维增强聚酰胺尼龙（PA66）隔热条是一种理想的材料,其线膨胀系数（2.5～3×10-5K-1）,与铝合金线膨胀系数（2.35×10-5K-1）接近.而聚氯乙烯（PVC）隔热条的线膨胀系数（8.3×10-5K-1）与铝合金的线膨胀系数相差甚远,其强度低（仅30Nmm2左右）、耐热性差（80℃）、抗老化性能差等众多缺陷,导致用PVC隔热条的断桥铝门窗在实际安装使用后,由于热胀冷缩的原因会造成PVC隔热条在铝型材内出现松动,甚至完成脱离,导致窗体松动、变形,从而破坏门窗的气密性和水密性.而二者（PA66和PVC隔热条）之间的市场会相差3倍,分摊到断桥门窗上每平方米造价PA66比PVC的高约5～10元.

4中空玻璃

当铝型材是隔热断桥时,而一般的单层玻璃散热是很容易依靠热传导和热辐射,所以需要中空玻璃来实现节能保温.中空玻璃的隔热性能主要来源于二层玻璃之间的密封空气层,玻璃的导热系数为0.77W（m•,K）,空气的导热系数为0.028W（m•,K）,因此中空玻璃是理想的隔热材料.它的结构是由二片玻璃、密封胶、间隔框（条）、干燥剂组合形成的充满中间介质的玻璃空腔结构.

4.1玻璃

玻璃是中空玻璃的主要材料,它可以是普通浮法玻璃、低辐射镀膜（Low－E）玻璃、安全玻璃（钢化或夹层）等不同种类,下面重点介绍Low－E玻璃的性能特点.Low－E玻璃的中文名称为低辐射镀膜玻璃,因其所镀的膜层具有极低的表面辐射率而得名.普通玻璃的表面辐射率在0.84左右,而Low－E玻璃的表面辐射率在0.25以下.低辐射膜层对远红外热辐射的反射率很高,能将大部分的远红外热辐射反射回去,所以Low－E玻璃具有良好的阻隔热辐射透过的作用.冬季,它对室内暖气及室内物体散发的热辐射,可以像一面热反射镜一样,将绝大部分反射回室内,保证室内热量不向室外散失,从而节约取暖费用；夏季,它可以阻止室外地面、建筑物发出的热辐射进入室内,节约空调制冷费用.

4.2密封胶

第一道密封胶一般使用热融性丁基胶,它对水汽的扩散率很低,对中空玻璃的使用寿命有很大作用.第二道密封胶主要实现玻璃板和间隔框之间的结构性粘结.实践证明,仅使用聚硫胶胶接的单道密封中空玻璃寿命只为5年左右,以后由于水汽的进入,导致中空玻璃失效,而双道密封的中空玻璃正常使用寿命可达20～40年.

4.3间隔框

由几根铝隔条插接组框构成,四个转角处的隔条间存在空置的间隙,没有金属层挡隔,湿气有可能直接透过胶层渗入,四个转角处透湿率较高成为中空玻璃的软肋.工艺改进措施

是转角处用丁基密封胶充满空置间隙,或者用更先进的结构改进技术,取消接插件,直接将一根隔条连续弯角组框形成“口”型,消除角部渗透通道.同样,由于需要添置专用的生产设备,四角连续可折弯的铝间隔框的就高些.

4.4干燥剂

在用金属铝框制作中空玻璃时,铝框内的空腔需要增加干燥剂、以保证空腔内的空气干燥,最常用的为分子筛.需要在生产过程中配置全自动的分子筛灌装机,保证填充量.

4.5介质气体

充入特殊的气体,可相应增加中空玻璃某方面的效果,例如：充入氩气和氪气可以提高中空玻璃的隔热效果；充入六氟化硫可以提高中空玻璃的隔音效果.

5门窗五金件

一般根据门窗的开启方式对五金件进行分类：有平开窗、内开内倒窗、上悬外开窗、美式上下提拉窗、美式手柄摇窗等五金系列.例如：平开窗的五金件可以细分为执手、传动件、锁点、锁座、风撑、插销、合页等部件；而内开内倒窗的五金件可以细分为执手、合页、传动连接块、角传动器、斜拉杆、防误操作器、内倾锁杆、连接杆、锁点、锁座等部件.执手一般采用锌基合金或铝合金为原材料,表面用喷涂处理；传动件一般采用锌基合金或不锈钢材料、表面铬化处理；合页一般采用锌基合金或铝合金材料,轴芯为钢质材料,基体外部表面可喷涂处理；锁点、锁座采用锌基合金材料,表面铬化处理.

6密封件

密封件等辅助材料一般由胶条、毛条、胶粘剂等组成.

对胶条的要求是耐气候老化、抗紫外线、在一定的温度使用范围内不易收缩变形,目前较好的材质为EPDM三元乙丙共聚物橡胶密封材料,其特点是耐臭氧、耐化学作用；使用温度范围宽,在－40℃～100℃之内不易变形收缩.对毛条的要求为耐磨、受力后会立即回复、不粘雨水,应采用丙烯材料编制经硅液硅化处理.安装门窗时,铝框和建筑砖墙之间用

聚氨酯PU发泡剂填充,硅胶采用耐候中性硅胶.

优秀的门窗系统设计也体现在这些辅助材料上,例如：在门窗转角处,配有专门生产的转角（又称“90°”）定型胶条；又如,配合型材腹腔断面结构的设计,在铰链合页处的胶条可以连续,不用切断,增加了门窗的密封性能.这些辅助材料也影响着门窗的整体性能,并会影响门窗的造价.

７结语

通过对上述门窗各部件的分析,铝合金节能门窗的质量好坏会相差很大,但总体上我国对门窗质量有三性检测指标来检验,即抗风压性能（Ⅰ－Ⅷ）、水密性能（Ⅰ－Ⅴ）、气密性能（Ⅲ－Ⅴ）.国标（GB8479－2003）分别规定了铝合金门窗三性指标具体标准,例如,气密性能＜0.5m3／M.H,其气密性能为5级；水密性能在500～700Pa之间的,其水密性能为5级；抗风压性能在3～3.5ｋＰａ之间的,其抗风压性能为5级.这三项指标对节能门窗的影响很大,将直接影响节能门窗K值大小.

对建筑外门窗来说,节能效果取决于K值的大小.在热稳定传热条件下,门窗二侧空气温差为1K时,单位时间内通过单位面积的传热量,以W（m2•,K）K为计量单位.国家标准（GB／T8484－2000）《建筑外窗保温性能分级及检测方法》规定：K≤4W／（m2•,K）,为节能门窗；K≤2W／（m2•,K）,为高性能节能门窗.

因此一个正规的铝合金门窗厂家在产品批量投产前需要测定整体门窗的性能,给出门窗系列产品的技术参数,然后按客户的需求,提供既经济又合格的门窗产品.门窗系统设计和系统销售是一个很好的理念：把铝合金型材、五金、密封件等按标准设计工艺生产加工并安装,可避免门窗产品配套不合理、偷工减料的现象发生,且能保证门窗产品的整体质量.

随着人们对生活质量的不断提高,建筑门窗也将承担更重要的功能,外观、水密性、气密性、抗风压、机械力学强度、隔热、隔音、耐候性、日常操作手感等都是评判铝合金门窗好坏的依据.目前市场上的断桥铝合金节能门窗造价可从低端的600元／m2到高端的2000元／m2、甚至更高的造价,因此可根据上述特点按需选择,配置出符合开发项目定位的断桥铝合金节能门窗.