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系统门窗通用技术要求解析

楼主:被动房网 时间:2022-07-28 12:57:18

1 前言

建筑门窗是建筑外围护结构的重要组成部分,要满足建筑各种功能和性能要求,尤其是重要的节能任务。据测算,建筑能耗占全国社会总能耗的30% 左右,而通过门窗损失的能量约占建筑物外围护结构能量损失的50%。因此,保证门窗的性能和质量对建筑节能至关重要。

经过三十多年的发展,我国已经成为世界上门窗企业数量最多、门窗产能和销售市场最大的国家。但是,目前我国建筑工程中实际使用的相当数量门窗的性能和质量都不能达到建筑设计的要求,技术水平与国际上还有较大差距,不能满足使用要求。门窗的质量问题严重影响了建筑工程的质量,也影响了门窗行业的健康发展。根据一些房地产项目工程质量投诉的统计,对门窗问题的投诉达到交房后总投诉量的50% 到70%,有的竣工后就出现窗扇下垂、角部联接开裂、五金件断裂脱落、开启困难、透风、漏水等质量问题,使得门窗功能、性能得不到保证。

出现这些问题的原因是我国建筑门窗研发制作的系统性不够。门窗通过甲方指定主要材料、乙方进行简单的设计组装而成,没有进行力学性能、反复启闭性能的设计和测试,导致组成门窗的材料,节点、联接构造设计不尽合理,联接强度不够、超极限尺寸设计等;用于评价门窗质量、性能的样品窗,一般采用的标准尺寸样品窗,不能全部涵盖建筑工程实际使用的建筑门窗;对门窗产品缺乏具有公信力的第三方产品质量认证,这既无法对门窗从研发、设计、制造直至安装的全过程进行质量控制和管理,又造成用户在选择门窗产品时由于缺乏客观和可信的依据而难以做出正确的决策。

系统门窗是经过系统技术研发的、材料和整窗性能经过测评认证的、可成品选用的建筑门窗产品。推广应用建筑系统门窗,可以有效解决上述建筑工程中出现的众多门窗问题,提高建筑门窗的技术水平。

2 系统门窗定义解析

系统门窗是区别于传统门窗的概念,是指经过系统技术研发的、材料和整窗性能经过测评认证的、可成品选用的建筑门窗产品。

2.1 系统

首先明确一下什么是系统。系统是相互关联或相互作用的、具有特定功能的一组要素构成的一个整体。系统门窗就是经系统研发而成的, 由材料、构造、门窗形式、技术这一组要素构成的一个整体产品。

2.2 系统门窗产品和门窗系统技术

“门窗系统技术”是为设计、制造和安装达到设定性能和质量的建筑门窗,经系统研发而成的由材料、构造、门窗形式、技术这一组要素构成的一个整体技术。“系统门窗产品”则是严格按照“门窗系统技术”的要求制造的产品。

门窗系统技术包含了材料、构造、门窗形式、设计规则、加工工艺、安装工法及性能评定等一系列全套技术。其中材料技术包含型材、增强、附件、密封、五金、玻璃;构造为各材料组成的节点构造、角部以及中横框和中竖框联接构造、拼樘构造、安装构造、各材料与构造的装配逻辑关系等;门窗形式包括门窗的形状、尺寸、材质、颜色、开启形式及组合、分格;还包括纱窗、窗帘、遮阳、安全防护、防坠落、新风、逃生、电动、智能开启、防盗、防火等延伸功能部分;门窗的设计规则;门窗的加工工艺、工装;门窗的安装工法;性能包括物理性能、力学性能、反复启闭耐久性、耐候性等全部性能。

2.3 门窗系统供应商和系统门窗产品供应商

门窗系统供应商是门窗系统研发、材料供应、技术服务的组织者,是“门窗系统(技术)”的供应商。“系统门窗产品供应商”是门窗产品的供应商。二者的产品不同,门窗系统供应商的产品是门窗系统技术;系统门窗产品供应商的产品是门窗。二者的客户不同,门窗系统供应商的客户是系统门窗产品提供商;系统门窗产品供应商是最终门窗产品的提供商,服务的客户是建筑门窗的用户。

3 系统门窗的特点

3.1 以产品为研发出发点

与传统门窗设计以满足工程需求的出发点不同,系统门窗研发的出发点是门窗产品本身,综合考虑其适用性,并从理论、设计、模拟验证、工艺、认证并最终定型各个环节进行技术的系统研发。传统门窗的设计往往以满足某区域特定的工程需求出发,根据甲方指定选用材料及配件,形成的产品以满足工程验收为目的,而传统的检验验收模式又导致了工程最终产品性能无法完全达到送检样窗的性能。

3.2 经过系统技术研发

系统门窗的主要特点就是经过系统技术研发。首先是门窗系统供应商对选用的材料、构造、形式及性能进行系统地、反复地设计计算和测试;其次是对构成门窗系统的各要素形成相对固定或明确的替换变化规则;系统门窗的设计、制造和安装是严格按照门窗系统的要求完成。因此,经过系统技术研发的门窗的性能和质量可以得到最大的保障。

3.3 材料和性能经过测评认证

与传统门窗针对工程进行检测模式相比,系统门窗则要对门窗产品的整体性能进行严格的测试,并对纳入系统门窗的材料进行固定。

系统门窗的测评认证包括几个方面:一是对系统技术的评定;二是对门窗产品的质量认证。同时,系统门窗还要求选用的材料或构配件经过相应认证。

系统技术评定是门窗系统的技术资料进行的技术认定。该技术资料是对其门窗系统的具体描述,包括对材料、构造、门窗形式、技术(包括设计规则、加工工艺和安装工法)等内容。系统技术的评定由第三方认证机构完成并颁发相应的门窗系统技术评定书。

系统门窗的质量认证。在系统门窗技术评定的基础上,对使用门窗系统技术的厂家进行质量认证。核心是对系统门窗是否达到设定的性能指标进行检测,检测应取系统门窗产品中最不利的样品门窗,如极限尺寸门窗、极限尺寸开启扇以及最重玻璃。同时应对其质量保证体系进行审核,并确保门窗厂严格遵守对应技术评定书中的要求。系统门窗的质量认证同样是由第三方认证机构完成,并颁发认证证书。

材料或构配件的认证。系统门窗选用的材料或构配件要经过材料或构配件相应技术的认定。一经纳入系统门窗的技术体系,选定的材料或构配件均不得随意进行不符合变更规则的变化。

3.4 可成品选用

与传统门窗工程的“先装框再装玻璃”的半成品模式相比,系统门窗要求门窗必须为整体产品。

目前国内传统门窗的销售模式一般是“甲指乙采”,即开发商指定型材、密封胶条、五金、玻璃等主要门窗材料,门窗厂则根据开发商要求的门窗材料进行门窗设计、参与投标报价。中标后,门窗厂再按照开发商的要求组织材料采购,完成门窗的制造和安装。

系统门窗则是由系统门窗企业提供系统门窗的成品产品列表,由开发商直接选用符合自己要求的、经过认证的系统门窗。通过成品整体运输、整体安装保证产品的最终性能。

4 系统门窗的表达

系统门窗的表达方式主要是指系统门窗如何描述,包括系统门窗的总体描述以及各个子系统的描述。

4.1 系统门窗的分类

系统门窗的分类方式主要包括按杆件材质分类、按门窗系列分类和按门窗产品族分类的方式。

系统门窗按照组成门窗杆件材质,可划分为铝合金系统门窗、木系统门窗、塑料系统门窗、铝木复合系统门窗等。同一门窗杆件材质下,按照门、窗框(边界框体)厚度结构划分,结构相同或相近的一组门窗。在密封设计构造相同且开启形式相同或相近的情况下,性能相同或相近的一组门窗。

4.2 系统门窗总体表达

门窗系统供应商应对所研发的门窗系统进行一个总体的描述,包括该系列门窗系统的材质、所属系列、门窗形式、型材颜色、特点、性能指标(抗风压性能、气密性能、水密性能、启闭力、抗扭曲变形性能、耐久性能、耐冲击性能等)、玻璃、窗框和整窗传热系数等,见表1。

1 系统门窗总体表达

系统门窗基本信息

门窗系列


门窗产品族


样窗编号

1

2

3

4

5

样窗图示






样窗尺寸






系统门窗性能信息

抗风压性能






气密性能






水密性能






启闭力






抗扭曲变形性能






耐久性能






耐冲击性能






......






4.3 系统门窗子系统表达

4.3.1 型材子系统描述

型材子系统描述应能唯一确定型材配置。型材子系统表达时不可缺少的信息有:供应商名称;型材截面的宽高尺寸、壁厚,力学参数(截面惯性矩、抵抗矩等),型材配件(如隔热条、钢衬等)参数及型材断面图。

4.3.2 玻璃子系统描述

玻璃子系统描述应能唯一确定玻璃配置。玻璃子系统表达时不可缺少的信息有:

1)该门窗系统的玻璃供应商列表;

2)单层玻璃配置列表,包括物料编码、玻璃配置、厚度、重量、颜色、可见光透射比、太阳红外热能总透射比、遮阳系数、传热系数、综合隔声量;

3)中空玻璃配置列表,包括物料编码、玻璃配置、厚度、重量、颜色、可见光透射比、太阳红外热能总透射比、太阳热能总透射比、遮阳系数、传热系数、综合隔声量、内部气体、中空玻璃间隔条的材质、间隔条角部构造。

4)不同玻璃构造所用垫块列表,包括物料编码、名称、规格、材质、组合关系、硬度、尺寸和应用位置;在门窗上的玻璃垫块的位置、数量图示;防止玻璃垫块移动的方法。

4.3.3 五金子系统描述

五金子系统描述应能唯一确定五金配置。五金子系统表达时不可缺少的信息有供应商名称,常用开启形式门窗五金件的选用,包括各类五金系统的配置简图、配件名称、型号、数量及安装位置等。

4.3.4 密封子系统描述

密封子系统描述应能唯一确定密封产品或构造。密封子系统表达时不可缺少的信息有:供应商名称、材质、安装位置、自由状态和压缩后的尺寸、颜色、硬度及相应断面图。

5 系统门窗的技术研发

门窗系统技术研发的主要环节有设定性能指标、方案设计、加工组装工艺研发、性能测试优化、安装工法制定。之后还应对门窗系统技术进行技术总结和成果确认。

5.1 研发目标设定

门窗系统技术研发目标即研发达到一定性能指标的系统门窗产品的技术;性能指标可参考我国某地区对外窗性能指标的需求决定,也可以根据其他需求确定。

5.2 系统门窗设计

5.2.1 方案设计

方案设计包括轮廓方案设计、形式设计、型材子系统设计、玻璃子系统设计、密封子系统设计、五金子系统设计和连接构造设计。

1)轮廓方案设计

根据已设定的性能指标对构成门窗系统的材料(包括型材、增强、附件、密封、五金、玻璃)、构造、门窗形式进行一个整体的概念设计。

2)形式设计

设计该门窗系统的各类门窗形式,包括门窗的形状、尺寸、开启形式(平开、推拉、折叠、悬窗、中悬窗、固定等及其相互组合的凸窗、条形窗、带形窗、超大洞口的门窗)、分格;还包括纱窗、窗帘、遮阳、安全防护、防坠落、新风、逃生、电动、智能开启、防盗、防火结构等延伸构造。

对应各类形式设计全部材料(如型材、增强、附件、密封、五金、玻璃)和构造(如框、扇、中横框和中竖框、框与扇、扇与中横框和中竖框、拼接、延伸功能、安装等的节点构造、角部联接、中横框和中竖框联接构造)。

3)型材子系统设计

主型材是门窗系统开启形式和主要性能指标的承担者,同时也是装载其余材料的基础材料。根据要实现的气密性能、水密性能、抗风压性能、保温性能、力学性能、耐久性能指标进行选用现有的主型材或重新设计主型材,如框、扇、中横框和中竖框、转接、拼接型材的结构尺寸和节点构造等。

4)玻璃子系统设计

玻璃子系统设计要根据门窗的性能,主要是光学热工性能进行设计选用。单片玻璃包括厚度、颜色、钢化类型、镀膜类型、夹层等;双玻中空、三玻中空、真空中空等玻璃构造包括单片玻璃的类型、填充气体、间隔条类型等。

5)密封子系统设计

密封子系统应根据门窗的气密性能指标,并根据密封条的压缩尺寸来设计选用。密封系统包括材质、断面形状、自由状态和压缩后尺寸、角部联接构造、密封数量等。

6)五金子系统设计

五金子系统设计主要根据门窗窗扇的承重、气密性能、反复启闭性能、操作力等进行设计选用。五金子系统选用应考虑不同开启形式、不同的槽口尺寸、不同的窗扇尺寸和承重能力、不同的气密等级要求等。

7)连接构造设计

连接构造设计主要是型材连接以及部分与玻璃或五金的连接。在已确定的主型材及节点构造的基础上,对角部连接、中横框和中竖框连接构造和玻璃安装构造进行设计。设计内容包括专用附件如角码、中横框和中竖框连接件、玻璃垫块、角部增强焊块、胶角等,以实现连接构造的强度、密封性和快捷组装。

5.2.2 性能优化

门窗系统在方案设计完成后应对性能进行模拟,并根据结果对方案进行优化调整。模拟的主要内容有力学性能、热工性能,可通过软件模拟或实验室模拟测试的手段进行。

5.2.3 方案确定

在对方案进行优化的基础上形成系统门窗的确定方案。确定方案是形成对门窗系统涉及的材料、构造、门窗形式之间对应逻辑关系。

方案主要包括内容有:形状、尺寸、开启形式(平开、推拉、折叠、悬窗、固定等及其相互组合的凸窗、条形窗、带形窗、超大洞口的门窗)、分格,纱窗、窗帘、遮阳、安全防护、防坠落、新风、逃生、电动、智能开启、防盗、防火结构等延伸构造,节点图、角部、中横框和中竖框联接构造,不同型材节点、不同玻璃配置下的节能性能、抗风压指标,加工组装工艺、安装工法等。

5.3 系统门窗加工组装

系统门窗加工应根据门窗系统技术评定书对工装设备要求和加工组装工艺进行。系统门窗加工组装企业应建立和维护一个有效的工厂质量保证体系,确保持续稳定地制造性能和质量符合设定指标的产品。

系统门窗加工组装的主要要求有:必要的生产设备和工装;系统门窗制造培训;购买符合门窗系统要求的关键材料或选用指定的材料,并进行进厂检验;严格执行加工工艺;进行工序互检、成品检验。

5.4 系统门窗性能测试验证

系统技术研发过程必须以其研发产品的性能经测试验证达到设定目标才算完成。可按照设计相似性的原理,规划出门窗系统的产品族,即在密封设计构造相同且开启形式相同或相近的情况下性能相同或相近的门窗。并在研制车间中完成系统门窗的产品族的极限尺寸样品窗制造。

对产品族的样品窗进行物理性能、力学性能、反复启闭耐久性等的性能测试,并根据测试结果进行进一步的优化分析。确保该系列门窗系统达到所设定的性能指标,即安全性能、适用性能、节能性能、耐久性能指标。最终确定该门窗系统的设计方案。

5.5 系统门窗安装

根据系统门窗的安装工法进行系统门窗安装。主要要求有:安装人员必须培训合格后上岗,配备专用的工装器具,严格遵守安装工法,应检查安装相关原材料并记录,应检查各零部件是否正确安装并记录,应检查门窗的安装工作质量和门窗的功能并记录。

5.6 系统技术总结

在完成门窗系统的研发后,应对研发结果进行总结。总结应包括该系列门窗系统的材质、所属系列、门窗形式、特点、性能(抗风压性能、气密性能、水密性能、启闭力、抗扭曲变形性能、耐久性能、耐冲击性能等),玻璃、窗框和整窗传热系数,以及材料、构造、门窗形式及其逻辑关系,系统门窗加工工艺及工装,系统门窗安装工法等。

6 系统门窗的认证程序

6.1 认证内容

系统门窗的认证内容包括门窗系统技术评定和系统门窗产品认证两个方面。

6.1.1 门窗系统技术评定

门窗系统技术评定是对某一系列门窗系统的研发成果的质量,即“设计质量”进行预见性的技术评定,以保证按照该系列门窗系统的要求生产的门窗产品符合设计(设定)的性能(水密、气密、抗风压、保温、隔声、采光等)要求。基于定量(性能检测和计算数据)和定性分析,门窗系统技术评定旨在对门窗产品的设计、制造和安装的科学性、产品性能及其持久性、产品适用范围等进行综合评价。

值得注意的是,技术评定的对象是门窗系统的“设计”,而不是门窗产品的“制造”,后者的质量将通过产品质量认证得到保障。

6.1.2 系统门窗产品认证

系统门窗认证是对门窗组装时所使用的全部材料和技术与该门窗系统技术评定书中规定内容的一致性进行检验和控制,以保证门窗的制造质量,即确保由门窗厂生产的门窗产品的各种性能与其声明的性能相符合、确保产品质量的可持久性。系统门窗产品认证则需要以系统该技术为前提,由第三方提供产品认证证书。

6.2 门窗系统技术认证程序

门窗系统技术评定的前提:对申请评价的门窗系统所使用的门窗型材等主要材料(上游产品)应通过产品质量认证,从而确保门窗系统所使用材料的产品质量及其可追溯性。

6.2.1 提出申请

门窗系统供应商向第三方认证机构提出技术评定申请,提供其门窗系统的适用范围、安装方法和技术特征等信息。技术评定申请表和申请者应提供的信息详见第三方认证机构相关文件。

6.2.2 初步分析

第三方认证机构对申请者提交的信息进行型式审查,判断是否可受理。

6.2.3 深入分析

一旦申请被受理,申请者需完善其技术文件,并通过必要的检测和计算以证明所申请评定的门窗系统设计(设定)的性能的可靠性、持久性及其适用范围。

6.2.4 总结、评审

第三方认证机构对技术文件进行分析、评价和总结,并向技术评定委员会提交总结报告,以供“门窗系统技术评定委员会”评审。

6.2.5 颁发技术评定书

6.3 系统门窗产品认证程序

在对系统门窗进行认证前,门窗厂须拥有由第三方认证机构出具的、并在有效期内的门窗系统技术评定书。门窗厂仅对根据获得门窗系统技术评定书的某一系列门窗系统制造(组装)的门窗产品向该认证机构申请认证。

6.3.1 提出申请

门窗厂向第三方认证机构提出认证申请,并提供所生产的门窗系统材料列表、各项性能级别和对应的最大尺寸、生产工艺、自检措施等信息,同时提供认证细则要求的质量控制措施。

系统门窗认证申请表和需提供相应信息列表需详见第三方认证机构相关文件。

6.3.2 文件分析

第三方认证机构对门窗厂提交的材料、信息进行分析。

6.3.3 初始工厂审核

第三方认证机构对门窗厂进行初始工厂审核,对材料、生产工艺、检测手段和质量控制措施等内容进行检查。第三方认证机构撰写初始审核报告,并提交“系统门窗认证委员会”评审。

6.3.4 样品性能检测

第三方认证机构根据其颁发的认证规则,对门窗厂生产的门窗进行性能检测,以验证其声明适用范围内的性能级别。

6.3.5 颁发系统门窗认证证书

6.3.6 获证后跟踪检查

第三方认证机构对获得系统门窗产品认证的门窗厂进行认证后的跟踪检查。

7 系统门窗的工程选用

工程选用时可确定工程需求后直接选用符合性能要求的系统门窗产品。首先,应确定相应的工程需求,即根据相应结构设计规范、节能设计标准确定抗风压性能、保温隔热性能、气密性能、水密性能等性能指标要求;然后直接选用符合性能需求的系统门窗产品。确定选用的系统门窗产品后,则相应的材料、构造、加工组装工艺、安装工法均已明确。

8 系统门窗的商业模式

8.1 传统门窗的商业模式

目前国内传统门窗的销售模式一般是“甲指乙采”,即开发商指定型材、密封胶条、五金、玻璃等主要门窗材料,门窗厂则根据开发商要求的门窗材料进行门窗设计、参与投标报价。中标后,门窗厂再按照开发商的要求组织材料采购,完成门窗的制造和安装。非系统门窗没有经过系统研发,只经过简单的设计,是由材料简单“堆积”而成。

8.2 系统门窗的商业模式

系统门窗的销售模式为,开发商根据设计规范和地方法律法规的要求,提出对门窗的性能指标以及材质、开启方式、颜色和纱窗、防盗、遮阳、智能开启等延伸功能的要求。门窗制造企业向开发商提供经过认证的、达到设定性能指标的、不同系列和产品族的系统门窗。开发商的采购部门则从系统门窗中选择符合要求的系统门窗产品进行采购。

8.2.1 “门窗系统技术供应商+ 门窗制造企业”模式

“门窗系统技术供应商+ 门窗制造企业”模式,顾名思义,就是门窗系统技术供应商与门窗制造企业相互独立,由门窗系统技术供应商提供相应的门窗系统技术,取得授权的门窗企业按照相应的系统技术进行系统门窗产品的制造。

该模式下,门窗系统技术供应商不需要拥有实体的产品制造企业,研发过程的性能测试样窗均可委托第三方按照要求加工完成。门窗制造企业则需要拥有门窗系统技术供应商的全套技术,并严格按照相应的加工组装工艺和安装工法进行制造和施工。

8.2.2 门窗系统技术与门窗制造一体化模式

该模式下,门窗系统技术供应商与门窗制造企业为同一家企业,既进行门窗系统技术研究开发,又进行系统门窗生产制造。则该家企业既要获得门窗系统技术评定证书,又要取得系统门窗产品的认证证书。

作者:

国建筑科学研究院有限公司 王洪涛 万成龙 刘会涛

北京康居认证中心 曹恒瑞



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