節能我“附”責！超低能耗建筑中節能附框de應用

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　　摘要：通過門窗產生的能耗在整個建筑能耗中占比約為 40%，這其中除了門窗自身性能影響外，門窗安裝造成的熱損失占比也非常高。節能附框在超低能耗建筑上的應用既提高了建筑施工效率、降低洞口安裝熱橋，也一定程度的提升了門窗使用的舒適性、耐久性，降低安裝熱橋帶來的系統風險。如此重要且有效的技術措施，如果在設計選型、安裝實施過程中控制不利，勢必也會帶來極大的系統風險。本文著重分析超低能耗節能附框的基本屬性、應用差異及選型關鍵因素，為超低能耗建筑門窗和節能附框設計選型提供一些參考。

　　關鍵詞：節能附框，硬泡聚氨酯附框、安裝熱橋

　　節能附框的應用有什么重要意義?

　　近年來被動式超低能耗建筑發展極為迅速，伴隨著各地、各氣候區超低能耗建筑節能設計標準的陸 續發布，以及從國家到地方的發展超低能耗的激勵政策不斷升級，各地區為響應國家“雙碳目標”政策也分 別制定了本地區的發展超低能耗建筑十四五規劃目標，預計2025年全國將完成超低能耗建筑至少超過5000萬平方米，部分地區從2025年開始將全面執行超低能耗建筑節能設計標準。

　　對于實現超低能耗建筑的技術路徑，不同地區設計標準都結合本地區的氣候特點、生活環境和習慣等因素，分別建立了不同的技術指標體系。在整個建筑外圍護體系中，局部細節設計，例如門窗安裝熱橋的因素也是不可忽視的。而控制門窗安裝熱橋的有效措施之一就是使用結構和熱工屬性良好的節能附框作為建筑門窗與建筑結構之間的過渡安裝構件（詞條“構件”由行業大百科提供），通過具體節點（詞條“節點”由行業大百科提供）處理，最大限度的降低安裝熱橋所帶來的能耗損失。

　　2021年開始，上海地區明確提出了建筑外窗安裝應采用節能附框預埋的安裝方式。后期超低能耗建筑實施過程中，均采取節能附框作為外窗與結構洞口之間的連接構件，并根據建筑形式、技術要求、洞口墻身具體特點采用不同規格、不同材質、不同性能的節能附框安裝形式。

　　節能附框所處的位置和發揮的作用是至關重要的。結構上，決定著超低能耗門窗的安裝強度（詞條“強度”由行業大百科提供）和安全;熱工上，嚴重影響建筑門窗安裝后與洞口形成的線性傳熱所帶來的能耗損失以及后期的使用舒適度、耐久 性等一系列問題和隱患。因此，節能附框選型、節能附框安裝方式以及設計關鍵要點，對于將來超低能耗門窗使用過程的穩定性（詞條“穩定性”由行業大百科提供）和可靠的使用壽命、降低外窗的系統風險，至關重要。

　　節能附框的基本要求是什么?

　　建筑門窗與洞口的連接部位一直是建筑外圍護結構中比較薄弱的環節，也在實際建筑運行中經常發生水密氣密性和冷橋帶來的結露、發霉等問題。采用節能附框可以有效提高超低能耗建筑門窗洞口的施工質量，同時也可規范洞口尺寸，有利于成品窗的批量生產和安裝，提高施工安裝效率。

　　節能附框作為建筑門窗洞口的一部分，和洞口形成一個整體。附框材質也多種多樣，每種材料的附框性能指標和檢驗方法都有所差別，在實際項目應用中如果對附框設計要求不夠明確，經常會造成附框沒能發揮應有的作用，僅僅成為一個簡單的連接過渡結構構件（詞條“結構構件”由行業大百科提供）。有時甚至出現適得其反，因為附框的應用帶來 更多的諸如漏水、冷橋等問題。因此需要規范不同材質附框的使用方法、使用條件，針對不同材質附框的 性能指標及其材料特性作出要求，并同時規定其對應的試驗方法及檢驗規則，使得附框的應用更加標準化、 規范化。

　　2021 年 3 月 9 日發布的 GB/T 39866-2021《建筑門窗附框技術要求》對于建筑門窗附框各類材質的性 能指標和試驗方法做出更加具體的規定，尤其針對不同材質的附框關鍵性能指標值和分級進行了規定，以 保證附框產品的有效應用。例如，鋼和鋁附框對抗拉強度、耐鹽酸性、耐堿性及耐鹽霧腐蝕性等進行了規定;木塑、玻纖增強塑料和鋼塑復合附框對密度、吸水率、硬度、強度、彎曲彈性模量、高低溫反復尺寸 變化率、耐候性、甲醛釋放量等關鍵指標進行了規定;木附框則重點考慮了防腐劑透入度和型材握螺釘力 等性能;石墨聚苯附框則是重點規定了表觀密度、壓縮變形強度和握螺釘力。同時，對應規定了每項性能 指標的試驗方法。

　　超低能耗建筑中常見的節能附框有哪些分類?

　　結合超低能耗建筑節能附框的具體項目實踐，各品類節能附框對于建筑門窗安裝過程的適用性不盡相同。對超低能耗門窗常見的節能附框信息進行系統整理比對，以便清晰認知各類附框的使用特性，便于實際項目選型參考。

　　通過以上的信息匯總和比對，我們可以看出這些品類的節能附框主體材料都具備幾個重要特性。

　　低熱導性：主體構造采用非金屬材料制成，預埋或預先安裝在門窗洞口中，主體構造材料的導熱系數（詞條“導熱系數”由行業大百科提供）很低，通常低于 0.2W/(m·K)，其中保溫性能更加優秀的是硬泡聚氨酯材料和石墨聚苯材料的節能附框， 其主體材料導熱系數低于0.05W/(m·K)，能夠有效的降低門窗洞口的安裝熱橋，提升洞口整體熱工性能，降低邊部安裝位置的結露、發霉、脫落等系統風險。

　　高強度：節能附框作為門窗安裝過渡的連接構件，承載較強的荷載（詞條“荷載”由行業大百科提供），其抗壓強度、握釘力強度、角部抗破壞強度等核心指標都要非常優秀。因此節能附框不易選用軟性或較為脆性的材料制作，避免發生門窗安裝后自重較大帶來的承壓脆裂等問題，這些都會影響到后續的水密性、氣密性等使用問題。

　　多種規格：附框通常作為門窗洞口安裝的一個標準構件，與建筑PC 預制過程密不可分，通常歸屬于建筑門窗洞口預制階段的使用材料。節能附框作為一款獨立產品，往往可以適配于多品類的門窗系統，因此具備多種標準規格可選。每種門窗也通常可以適配不同規格和品類的附框產品。根據安裝節點的需要， 附框的寬度可以比窗框的寬度略小或略大。

　　疏水防水性能：附框預埋或后置安裝于墻內洞口內，對于使用過程中的冷凝水（詞條“冷凝水”由行業大百科提供）汽等需要具備一定的疏 水特性，不宜采用容易吸水，或產生形變的材料，要具備較好的熱穩定性、適中的熱膨脹系數。

　　超低能耗建筑節能附框選用

　　應重視哪些關鍵指標?

　　超低能耗建筑對于門窗洞口節能要求較高，使用優質的節能附框是控制安裝熱橋的有效技術措施。超低能耗門窗通常系列比較大，框比較厚，玻璃配置高，整體門窗的自重較大。節能附框的質量特性、安裝工藝、施工精度等對于超低能耗門窗后期使用可靠性的影響是至關重要的。

　　節能附框作為超低能耗建筑門窗洞口的一種結構連接構件，承載著實現超低能耗門窗與建筑結構可靠連接、熱工改善、水密氣密等重要功能指標，對于超低能耗建筑門窗使用可靠性、耐久性有著重大影響， 因此在超低能耗門窗附框選型時，有以下幾點核心指標需要重點關注：

　　① 超低能耗門窗節能附框的抗壓強度要求高，如此厚重的超低能耗門窗，其重量承載至關重要，如果附框采用脆性材料且全空心構造，不增加承載措施的話，其抗壓強度無法滿足節能附框標準要求，將來承壓后，使用過程中一旦造成斷裂損壞，勢必會造成批量窗體易于下墜，下底部開裂滲漏水等隱患問題。

　　② 超低能耗門窗的節能附框握釘力要求高：如此重的門窗是要通過螺釘穿過窗框，直接連接到附框上的，如果附框的握釘力達不到附框標準的要求，將來存在窗框脫落等重大隱患。因此在附框的斷面（詞條“斷面”由行業大百科提供）構造中，應該有增加握釘能力的輔助措施，比如填充實芯木塊、鋼片反向鎖緊裝置、鋼管增強等措施，需要注 意的是實際使用過程中，這些增強措施是否能夠有效的實施，充分的發揮作用，達到和設計及檢測報告一 致的使用效果。

　　③ 超低能耗門窗用附框的角部抗破壞能力要求高：附框結構作為窗框與墻體結構過渡構件，通過一系列措施進行水密性和氣密性加強，但是如果附框角部破壞了，將來從洞口的角部會出現滲漏水的系統性風險。因此也要特別關注附框的組角工藝是否可靠，角部的螺釘或角碼是否可靠，角部是否具有增強水密性的措施等等。

　　④ 超低能耗門窗節能附框的保溫性能是根本要求：附框的應用，一方面實現更高效率的施工安裝，另一方面通過附框低熱導性改善窗框與墻體連接處的安裝熱橋，進一步改善洞口非透明部分的溫度場，實 現更好的熱工性能，降低結露風險和隱患，從而提高門窗使用的舒適性、可靠性、和健康性(減少發霉隱患)。如果附框選型時不關注附框的節能屬性，對于超低能耗門窗安裝后的安裝線性熱橋不加以模擬計算或控制，最終會在外圍護結構的立面熱成像檢測中發現其對整體結構熱工性能的影響。目前部分地區超低 能耗整窗保溫性能的計算不涵蓋附框安裝之后的熱橋計算，因此對于附框本身的熱工性能不夠重視，對于夏熱冬冷地區，高溫潮濕，結露發霉的隱患也是存在的，因此也是建議對超低能耗節能附框的結構安全及熱工安全給與更大的關注

　　超低能耗建筑節能附框的安裝方式有哪些?

　　根據不同項目的具體施工特點和節能設計要求，超低能耗項目實施過程中通常有以下兩種常見的附框 安裝方式，各具不同的優勢特點。

　　① PC 預埋的安裝方式。這是附框最基本也是最常規和標準的安裝方式。將附框及相關連接構件組合 后，由 PC 廠完成與墻體構件的預制。以硬質聚氨酯節能附框為例，根據洞口尺寸要求，將附框通過專用 聚氨酯膠及角碼進行角部連接后，將預埋連接構件與附框組合后，由 PC 廠家同墻體構件一起完成澆注預 制。附框與墻面可以平齊或突出 20mm 左右。預制節點見圖 5-1 的 PC 預埋硬泡聚氨酯附框節點示意圖：

圖 5-1 PC 預埋硬泡聚氨酯節能附框節點示意圖

　　PC 預埋的超低能耗附框安裝方式有諸多優點，比如：

　　1、 附框與洞口墻體形成整體，墻體與附框連接部位形成較好的水密性氣密性;

　　2、干法施工更有利于整體施工效率的提升，門窗進場安裝時間更加靈活控制，降低門窗交期對項 目工期的影響。

　　3、標準化洞口尺寸，更易于控制門窗安裝精度，利于安裝效率提高;

　　4、門窗安裝過程較為簡單，工期短、成本低;

　　5、更好的減輕安裝熱橋對洞口熱工的影響，等溫線更加平直，13 度等溫線不易穿過實芯墻體帶來 明顯熱橋效應。

　　6、有利于提升門窗洞口的視覺設計效果。附框高度對于門窗可視面的非透明部分影響較小。

　　7、 安裝強度、縫隙的節點處理設計更容易達成較好的設計效果，比如更簡單有效的發揮防水透汽 膜和防水隔汽膜的作用。

　　該安裝方式也有一些不足，需要在實施過程中盡量采取加強監督控制的措施，規避風險。

　　1、對 PC 預制工藝精度要求較高，必須要保證附框的尺寸精度及預埋后洞口平整，避免對于門窗安 裝配合的過大影響。

　　2、附框材料的物理特性，比如溫度變形量、吸水率，強度及形狀精度等對預制效果的影響大

　　3、附框廠家與預制廠家之間需要更加緊密協作配合;

　　② 附框的后置安裝

　　部分項目的附框安裝因為施工工序和時間節點等因素，不得不采取洞口預制完成后再行安裝附框的方式。這種方式有的洞口預留磧口進行附框安裝，有的直接將附框安裝于洞口平面上。其基本安裝工藝是將 附框根據洞口設計尺寸進行切割，再用錨栓按照既定節點工藝固定到實體洞口四周，縫隙做好發泡填充密封，通常附框安裝與洞口的外側平齊。安裝節點見圖 5-2.1.

圖 5-2.1 附框后置安裝節點示意圖

　　后置安裝的一般問題在于沒有最大化發揮出節能附框對窗框進場周期靈活可控的貢獻，同時附框后置安裝對于洞口制作精度，與附框尺寸規格的匹配度控制要求更高。超低能耗門窗安裝過程，配合防水透汽 膜和防水隔汽膜的施工要求，附框后置安裝通常要求與窗框同時進場并施工，加大了項目整體施工工序的控制難度。另外附框后置安裝對于洞口可視面非透明部分的寬度增加，“一定程度”的縮減了窗口面積， 對于洞口的采光性能、冬季太陽得熱等都會帶來不利影響。

　　以下幾種后置安裝形式中，門窗與建筑洞口不同安裝位置及保溫連接形式，也會帶來較大的熱工性能差異

門窗安裝位置 A B C D

　　安裝位置 A、B 和 C:屬于常見后置安裝方式，A 和 B 為墻體居中安裝，外保溫未對框體作有效覆蓋， 亦未采用節能附框過渡，形成非常明顯的安裝線性熱橋，對洞口安裝后的整體熱工性能帶來較大不利影響，也增加了洞口裝飾面結露的風險，容易形成局部的發霉、老化、細菌滋生、墻體脫落等使用問題。C 方案屬于洞口外齊平安裝，窗外立面與主體建筑外立面齊平安裝，但也沒有采用節能附框，保溫覆蓋不充分。此安裝方式更有利于采光，提高洞口的太陽得熱系數，但從熱工上看，等溫線雖明顯向室外偏移，可 13 度等溫線仍局部穿透墻體邊緣，形成安裝節點位置的結露發霉風險。安裝位置 D 屬于被動式安裝方式，是外掛安裝形式，洞口縱向斷橋處于一個平面，等溫線也更加向洞口外側、保溫層內移動，且非常平直，不 穿過實芯墻體，對整個洞口的熱工性能提供最可靠的保障，有效降低結露發霉風險。

　　超低能耗建筑節能附框應用實例

　　我們以硬泡聚氨酯節能附框為例，對超低能耗門窗附框實施過程中一些問題作以介紹。

　　硬泡聚氨酯附框是一款綜合性能優秀、穩定可靠的附框產品。采用硬泡聚氨酯發泡工藝與內部加強附件(鋼制件或鋁制件)一體澆筑而成的一種保溫型的附框。可整段或分段預埋或預先安裝在門窗洞口中， 用于固定或支撐門窗的桿件系統;結構示意圖見圖 6-1

圖 6-1 硬泡聚氨酯附框示意圖

　　圖中：

　　1、混凝土墻;2、聚氨酯節能附框;3、發泡劑;4、窗體;5、附框預埋件;6、防水隔汽 膜;7、防水透汽膜;8、裝修完成面;9、保溫墻;10、漆飾面;11、窗臺板;12、密封帶;13、方 管;14、第一螺釘;15、第二螺釘;16、第三螺釘。

　　硬泡聚氨酯附框具備一些突出的特點，也特別適合對于超低能耗門窗洞口的附框選型要求。

　　1、材料的導熱系數極低，通常低于 0.05W/(mK) ，附框綜合熱工性能優秀。有效的降低洞口安裝 熱橋帶來的不利影響。通過模擬可以看出其安裝后非透明部分線性傳熱系數（詞條“傳熱系數”由行業大百科提供）極低。

圖 6-1 硬泡聚氨酯附框安裝線性傳熱系數模擬

　　2、具備優秀的物理特性，該附框結構接近實芯體，中部為鋼質結構，強度較高，具備承受較大荷載的抗壓強度。中部壁厚 1.5mm 的鋼管對于螺釘的握釘力更高，通常大于 2300N，形成可靠的安裝強度。

　　3、硬泡聚氨酯附框的組角工藝。下圖為硬泡聚氨酯附框常見的規格及構造。

　　硬泡聚氨酯附框根據墻體結構不同有兩種組角方式：

　　角部組角采用專用聚氨酯膠水結合角碼或螺釘，即形成較高強度，也確保了連接縫隙的密封性能。將節能附框45 度切割，聚氨酯斷面涂抹專用聚氨酯膠，插入角碼，拼裝后擰入角碼螺絲進行固定。

　　下圖為附框組角示意

　　4、硬泡聚氨酯附框安裝要點

　　按照標準施工工藝要求，首先要在附框四周固定鉤型預埋件，使用ST4×40盤頭自攻螺絲固定于附框 內鋁方管腔體上(方管中心距離附框外側35mm)。通常預埋件距附框兩端不超過150mm，預埋件之間距 離不應大于500mm。

　　在混凝土墻板（詞條“墻板”由行業大百科提供）制模時，應根據設計要求及附框規格確定準確位置;若采用非金屬模板時應在附框高寬方向采用輔助框或木板條輔助支撐。

　　附框采用非預埋方式安裝時應符合下列規定：墻體洞口應預留對應附框規格槽口，應在室內外粉刷、 找平、刮糙等濕作業完工前安裝附框。應使用木楔將附框臨時固定，垂直度、水平度應符合尺寸偏差要求;附框周邊與墻體接縫處使用微膨脹防水砂漿塞縫密實。

　　5、硬泡聚氨酯附框應用項目節點示例

　　硬泡聚氨酯節能附框在上海等地區超低能耗項目上已有廣泛應用，下圖為上海某大型超低能耗住宅項 目的外窗洞口附框安裝節點圖參考

圖 6-5 某大型超低能耗住宅項目外窗安裝節點示意圖

　　該項目外窗采用 WG75 Light 系列鋁合金聚氨酯復合窗，窗框傳熱系數低于 1.05W/(m2·K)，配置三玻兩腔雙層單銀高透 LOW-E，充氬氣配置暖邊（詞條“暖邊”由行業大百科提供）間隔條。整窗傳熱系數可實現K值 1.2W/(m2·K).采用硬泡聚氨酯節能附框預埋安裝工藝，安裝后洞口綜合傳熱系數低于1.25W/(m2·K)，安裝線性傳熱Ψinstall 低于 0.030W/(m·K)，充分滿足該超低能耗項目對于外窗洞口的各項技術指標要求。

　　總結

　　參考文獻

　　[1]《建筑門窗附框技術要求》，GB/T 39866-2021

　　[2]《溫格潤鋁合金聚氨酯(PU)節能門窗》，2023CPXY-J476