0 引言
门窗是建筑安全、采光、通风、节能的重要组成部分，作为建筑节能的薄弱环节，其能耗占到围护结构总能耗的一半左右[1]。由外窗引起的建筑能耗主要通过热传导、空气渗透及太阳辐射三个方面，决定了外窗传热系数、气密性和遮阳系数三项性能指标。其中，由于施工措施不当或构造自身缺陷，外窗与墙体的连接部位常成为气密和保温的薄弱部位[2]。 按照建筑门窗与洞口的连接方式分类，窗墙洞口施工方式可以分为直接固定法与连接件固定法[3]，按照外窗与墙体的相对位置又可以分为外挂式和内嵌式[4]。陈秉学等[5]研究了被动式低能耗建筑中几种不同窗户安装方式和保温层厚度对围护结构整体性能的影响，并提出了改善其保温性能的构造建议。彭莉等[6]针对外窗嵌入式安装方式，对其安装热桥、成本、安全性、节能性进行分析，结果表明嵌入式安装方式能有效避免外挂安装所产生的隐患，从安全性、经济性、可持续发展上更有优势。金松涛等[7]对目前被动式超低能耗建筑外窗的外挂式、窗户悬挑于窗洞口和窗户内嵌于窗洞口三种典型安装节点的热桥进行计算，结果表明当节能窗安装数量较多，宜采用窗户内嵌于窗洞口的安装方式，当节能窗安装数量较少且施工水平高时，宜采用窗户外挂于窗洞口的安装方式。
超低能耗建筑外保温根据国家的现状要求，需采用保温结构一体化体系，外门窗就不能采用常规的外挂式安装，需要采用内嵌式安装方式。但现状的内嵌式安装工艺很多无法满足超低能耗建筑的性能要求，本文通过对保温结构一体化体系的构造形式分析，提出外门窗在内嵌安装时，外门窗下口与主体结构的连接位置需采取断热桥的处理措施，比如安装石墨聚苯节能附框，解决安装热桥提高保温性能。然后外门窗室内、外侧周圈粘贴防水隔气膜材料、防水透气膜材料，
保证气密性能。
1 建筑用门窗安装设计
建筑外门窗在安装设计时，要考虑建筑整体的节能设计要求，安装时为保证热桥设计的一致性，采用等温线的设计方案，同时要保证门窗周圈气密层的连续性和完整性，避免交叉作业施工时破坏气密层。
建筑节能，门窗是关键。建筑外门窗作为建筑的外围护结构之一，也是建筑最薄弱的地方，虽然外门窗面积只占建筑外围护结构的10%，其通过洞口流失的热量却高达50%，所以，建筑门窗的性能设计和安装设计显得尤为重要。门窗洞口位置对整窗的传热系数影响很大，尤其是超低能耗建筑，外门窗的安装不当造成的热桥，就会与前期设计的提高保温性能措施相互抵消，导致热量从这些部位快速传递出去而增加建筑能耗。
外门窗的进出线安装位置要进行建筑整体热工计算优化后确定，设计出合理的安装节点和施工工艺，进而确保外门窗与建筑物整体的节能性能一致性，也就是外门窗与建筑物整体的等温线设计的一致性，避免安装节点产生热桥。
目前外门窗的安装工艺主要有以下两种方式：
（1）外挂式安装方式，门窗框内表面与主体结构外表面齐平，门窗位于建筑外墙外保温层内；
（2）内嵌式安装方式，门窗嵌于洞口内，门窗底部采取断热桥措施。
2 外墙外保温与保温结构一体化的分析
尽管外保温的做法有很多，应用也较为成熟。但是不可否认，目前外墙外保温工程尤其是薄抹灰系统出现的问题最多，外墙保温层脱落、开裂、渗水等现象多有发生。加之近年来第
作者简介：焦长龙（1978-），男，高级工程师，研究方向：节能门窗及超低能耗建筑； 毛建龙（1987-），男，工程师，研究方向：节能门窗及超低能耗建筑技术； 林峰（1985-），男，硕士研究生，工程师，研究方向：材料加工。基金项目：住房和城乡建设部2022年科学技术项目（项目编号：2022-K-146）。
超低能耗建筑用门窗的内嵌式安装技术
焦长龙，毛建龙，林峰
（河北奥润顺达窗业有限公司，河北 保定 071000）
摘 要：近几年，随着国家建筑节能的不断提高，保温材料厚度大幅增加，使安全耐久性和经济合理性面临更大考验，全国各省市相继出台红头文件，禁止使用建筑外墙外保温粘锚构造的薄抹灰技术，推广建筑保温与结构一体化技术。为了解决超低能耗建筑用门窗在保温结构一体化体系的安装工艺，本文通过介绍钢丝网架复合板喷涂砂浆外墙保温体系的构造形式及施工方法，分析了超低能耗建筑外门窗在保温结构一体化体系中的安装形式及安装工艺，提出超低能耗建筑用外门窗在保温结构一体化体系中需采用内嵌式安装技术。研究结果表明，此种安装技术完全满足超低能耗建筑对外门窗保温性及气密性的指标要求。关键词：粘锚构造；保温结构一体化；外门窗内嵌式中图分类号：TU228 文献标识码：A DOI：10.20080/jki.ISSN1671-3362.2023.10.016
48中国建筑金属结构2023年
2和第3节能阶段均以有机保温材料为主要保温层，因保温工程引起的火灾事故频频发生，造成极大的社会影响、经济损失和人员伤亡。现阶段除了75%建筑节能外，还有些项目实施了更高节能标准的超低能耗、近零能耗节能设计，因其核心之一就是高效的保温系统，保温层厚度的大幅度增加，给安全耐久性和经济合理性增加了更大考验，在现阶段高节能标准和防火要求条件下，对外墙外保温技术是一次重大
挑战。
保温结构一体化技术起初被称为节能与结构一体化技术，这个名词是2009年在北京召开的：“新型建筑结构体系－节能与结构一体化技术研讨会”上提出的，此时提出的节能结构一体化技术是对墙体自保温技术更形象的称谓，不是特指某一个技术或体系，是一个宽泛概念。该技术具有与建筑主体同寿命、安全可靠、施工方便、缩短工期等诸多优点，是传统建筑保温设计与施工方法的一次重大变革。
根据国家标准对保温结构一体化的定义：保温层与建筑结构同步施工完成的构造技术。可见同步施工是该技术的重要特征，现阶段大多数界定保温结构一体化基本遵循3个基本原则：（1）建筑保温与结构同寿命；（2）建筑墙体保温与结构同步施工，同时保温层外侧应有50mm及以上的混凝土或其他无机材料防护层；（3）施工后墙体无需再做保温能满足既定的节能标准。
建筑保温与结构一体化技术具有建筑结构保温和结构防火性能，解决了外保温脱落与起火问题。因其优良的防火性能，满足建筑防火规范要求。复合剪力墙结构外部为50mm厚及以上的混凝土防护层，内部填充保温板（以聚苯板，挤塑板，石墨聚苯板，石墨挤塑板较多）为主体结构层，阻燃B1级防火性能，无火灾脱落等隐患。解决了目前粘锚构造的薄抹灰技术易产生的脱落、开裂、空鼓、渗漏等隐患。
3 钢丝网架复合板喷涂砂浆外墙保温体系
钢丝网架珍珠岩夹芯板能减少甚至解决外保温脱落、开裂的情况，并且满足防火安全性能要求。由内斜插金属腹丝与复合保温板外单侧或双侧钢丝网片焊接构成钢丝网架复合保温板，通过金属连接件将钢丝网架（片）复合保温板与现浇混凝土结构层或将钢丝网架（片）复合保温板与钢结构、框架结构主体可靠连接，构成钢丝网架（片）复合保温板体系；外侧钢丝网喷涂砂浆作为防护层、内侧结构层浇筑混凝土形成保温与外墙结构一体的外墙保温系统。
常用的复合保温板由两侧分别为25mm的A级保温材料（目前以珍珠岩棉板为主）与石墨聚苯板形成的复合保温材料，并通过复合板内斜穿的金属腹丝与复合板外单侧或双侧钢丝网片焊接形成三维钢丝网架加强复合板材，现场施工时采用复合板材两侧机械喷涂高强度水泥砂浆抹面，并和钢结构、混凝土框架结构复合到一起的体系。
复合保温板分为不同的板材类型，分别用于不同类型建筑的不同部分，不同型号板材配合使用在建筑物上形成不同的系统，分为梁柱系统、填充墙系统、屋面板系统。
4 超低能耗建筑用门窗外挂式安装
外挂式安装技术是将外门窗整体悬挂在建筑结构外立面，外墙保温材料覆盖部分门窗框提高门窗与结构连接位置的保温性能，防止窗框及洞口周边产生结露发霉的现象。
目前国内大力推广超低能耗建筑、近零能耗建筑，按照等温设计，外窗常规采用外挂式安装，不过在高层建筑中外窗外挂安装仍存在人员成本高、施工难度大、门窗维护更换困难等问题。
另外缺少安全性，外门窗外挂式安装，外门窗自重很大，悬挂的连接方式缺少与结构、保温层整体的安全耐久性测试，无法满足与主体结构连接的安全性。
随着各省市禁止使用外保温粘锚构造体系，导致门窗外挂式安装无法采用。而且无法满足外保温系统防火安全性。现行的设计规范及技术标准多强调材料防火，但缺少对构造防火的详细技术要求。规范要求保温材料耐火性能达到A级，但目前市场上能兼顾保温性能优越、达到A级耐火要求的材料并不多，室外火焰会通过门窗与结构之间的缝隙蔓延，成为防火薄弱点。
5 超低能耗建筑用门窗内嵌式安装
目前，创新性地将保温结构一体化技术应用于超低能耗建筑。不仅在满足超低能耗建筑节能水平和舒适度水平的同时，还实现了外保温与主体结构同步完成施工。有效解决了建筑外墙外保温出现的开裂、渗漏、空鼓、脱落和火灾隐患，特别是保温层与墙体主体结构不同寿命问题。因此，保温结构一体化加外门窗内嵌式安装是目前现阶段最优的施工方案，不仅提高了安全性，后期外门窗维护更换也方便。
下面以钢丝网架复合板喷涂砂浆外墙保温体系为例进行阐述门窗内嵌安装方式。
超低能耗建筑采用保温结构一体化技术时，外门窗需内嵌式安装，通过拉片进行固定，当门窗框周边有主体结构时可以直接固定在结构上，无结构时需要在门窗洞口周圈设置至少70mm厚喷浆带，还要综合考虑室内窗台板大小、外侧压框外立面效果、断热桥等问题。
当内嵌外平齐安装时，为解决外窗底部出现安装热桥情况，外窗底部应采取安装节能附框等断热桥处理措施；窗两侧及上部外保温应覆盖部分窗框，窗框外露尺寸预留
20mm，窗下部图1 钢丝网架复合板喷涂砂浆外墙保温构造系统
49第10期中国建筑金属结构
节能附框喷涂砂浆收口全部覆盖。
内嵌式安装方式不仅能够使外保温更多地覆盖窗框进而有效提高门窗与结构连接位置的保温性能，同时室内一侧粘贴防水隔气膜材料，室外一侧粘贴防水透气膜材料，可以使外窗与建筑结构之间缝隙里的水蒸气自由蒸发到室外，降低结露发霉的概率。
而且外保温与节能附框外喷涂高强度水泥砂浆抹面，使得包覆其内，大大提高了门窗与结构连接缝隙的防火安全性。
防水隔气（透气）膜粘贴应符合下列要求：
（1）防水隔气（透气）膜与窗框粘贴宽度≥15mm；
（2）防水隔气（透气）膜与基层墙体粘贴宽度≥50mm；
（3）防水隔气（透气）膜自身搭接长度≥50mm；
（4）防水隔气（透气）膜粘贴时，门窗角部要留出富余量，
避免门窗洞口侧墙无法粘贴密实。
图2 内嵌式安装技术节点（窗宽、高均不大于1 800mm）
当涉及窗洞口尺寸大于1 800mm×1 800mm时，为保证外窗安装强度，外窗周圈应浇筑混凝土构造柱，并且与主体结构固定拉结，保证外窗安装强度。
外窗底部安装节能附框，节能附框与混凝土梁固定连接，节能附框室内侧进行二次砂浆浇筑收口，外窗安装到节能附框上，解决安装热桥问题。外窗室内侧粘贴防水隔气膜材料，室
外侧粘贴防水透气膜材料，保证气密性能。
图3 内嵌式安装技术节点（窗宽高大于1 800mm×1 800mm）
窗左右两侧安装时，固定在侧口的构造柱上，断热桥设计可以采用保温压框的形式（一般压框10～30mm），但需要注意外露的窗框不能过小以免影响外立面效果，贴防水隔气膜、防水透气膜后通过两侧收口（一次抹灰盖住外膜，再次外墙装
饰收口）达到最终外立面效果。
图4 内嵌式安装技术节点（窗侧口）
被动门安装时，由于门自重较大，出于安全考虑，在外墙洞口设计时需要在洞口两侧设置钢筋混凝土构造柱，构造柱尺寸及配筋需进行力学验算并满足结构设计要求，一般以150mm
方形柱为宜，同时需要考虑构造柱外侧断热桥。
图5 内嵌式安装技术节点（门侧口）
目前被动门固定两侧即可，上下一般不固定，上口若固定可直接固定于喷浆带上，也可只靠两侧固定，上侧门框与墙体之间的缝隙用阻燃型聚氨酯发泡填充密实，同时做好气密措施。
被动门下侧一般为二次浇筑的结构体，主要是为承托门两侧的抱框柱并与之形成整体增加安全性；被动门与结构体之间用防腐木垫块阻隔，既能防止被动门的沉降且具有隔热性能，同时施工也较为简便快捷。
6 内嵌式安装工艺流程
以钢丝网架复合板喷涂砂浆外墙保温体系为例。当保温结构施工完成后，为保证外门窗安装强度，在门窗安装前，先在外门窗安装位置的上端和下端浇筑混凝土梁（低层直接浇筑砂浆即可），并与门窗两侧
的构造柱固定拉结，然后在门窗洞口底部安装石墨聚苯节能附框，节能附框与混凝土梁采用专用聚合物强力密封胶粘接，并用螺钉固定，节能附框室内侧进行二次砂浆浇筑收口，将节能附框全部覆盖，外门窗安装在石墨聚苯节能附框上，并且保证门窗两侧及上部外保温覆盖部分门窗框，解决安装热桥过大的问题，然后室内、外侧粘贴防水隔气膜、防水透气膜，保证气密性能的同时还能让水蒸气自由蒸发，降低发霉的概率。
室外侧铝合金窗台板内翻边与外保温完成面平齐，需要求外保温尺寸精确；为防止窗台板部位出现漏水情况，窗台板底部粘贴预压膨胀密封带起到密封与防水作用。
图6 内嵌式安装方式热工图
7 现场施工
所有墙板安装完毕并经过验收合格后进行砂浆喷抹，复合保温板内外层主要是喷涂，分为底层和面层两遍，底层灰厚度
控制在
12～15mm，面层灰厚度控制在10～13mm，抹灰总厚度不小于25mm。注意门窗洞口位置的砂浆喷涂，需要浇筑混
凝土梁的一起浇筑，并与洞口两侧的构造柱拉结。
图7 钢丝网架复合板结构 图8
喷涂砂浆
图9 钢丝网架复合板结构 图10 喷涂砂浆
图11 安装石墨聚苯节能附框 图12 安装石墨聚苯节能附框
图13 安装外窗 图14 安装外窗效果
8 结论
超低能耗建筑用外门窗在保温结构一体化体系安装时，首先重点考虑采取断热桥的措施，其次考虑安装气密性的情况，同时，系统化的安装设计也是必不可少的环节。保证建筑整体的保温性能及气密性，最终实现超低能耗建筑整体节能指标。
（1）超低能耗建筑外保温采用结构一体化施工时，外门窗采用内嵌式安装，门窗底部必须采用节能附框断热桥措施，不然此位置容易出现热桥现象，导致窗洞口位置有结露发霉的风险。节能附框建议选择防腐木附框或者石墨聚苯附框，两种附框不仅在保温性能、抗老化性能、抗压强度方面都有很高的性能，另外根据《建筑门窗附框技术要求》GB/T39866-2021，对节能附框尺寸也有具体要求。
（2）建筑外门窗的气密性是保证超低能耗建筑整体气密性的一个重要细节，对超低能耗建筑整体良好的气密性有着至关重要的作用，因此，外门窗的气密层施工是整体气密性的重要基础保障。
（3）建筑外门窗的系统化安装是在外门窗安装设计时应满足建筑整体节能方案设计要求，安装时保证热桥设计的一致性和气密层的连续完整性。而外门窗的性能设计与安装设计又是超低能耗建筑性能设计
与安装设计的重要一环，将外门窗与建筑的性能化设计与系统化安装整体综合性考虑，是实现超低能耗建筑整体节能指标的基本保证。
参考文献
[1]
冀建质安〔2021〕4号，河北省民用建筑外墙外保温工程统一技术措施[S].
[2] DB13(J)/T8359，被动式超低能耗居住建筑节能设计标准[S].[3]
DB13(J)/T8360，被动式超低能耗公共建筑节能设计标准 [S].[4] DBJT02-215-2022，被动式超低能耗建筑节能构造(九) [S].[5] 陈秉学，郝生鑫，曹恒瑞，等.被动式低能耗建筑外窗外挂式安装
热桥数值模拟研究[J].建设科技, 2019(19):15-20.
[6] 彭莉，陈梦源，于震，等.近零能耗建筑外窗嵌入式安装方式分析[J].
建筑科学, 2021,37(06):171-179.[7]
金松涛，付薇嘉，王丽颖.被动式建筑外窗安装方式的对比分析[J].建筑节能, 2019,47(01):144-148.
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