CN112814525A - 被动式节能断桥窗套 - Google Patents
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Abstract
被动式节能断桥窗套，属于建材中的一种，包括由保温材料模制成型的套体，套体的内套面上沿周设有首尾连通的窗框槽，位于窗框槽槽底的套体中预埋有窗框窗洞连接件，套体的表面设有防火隔离层。被动式节能断桥窗套，其特征在于：包括由保温材料模制成型的套体，套体的内套面上沿周设有首尾连通的窗框槽，位于窗框槽槽底的套体中预埋有窗框窗洞连接件，套体的表面设有防火隔离层；通过该窗套将窗户安装在外墙的窗洞内，即实现了装配式的要求亦可代替传统付框同时又满足了被动式节能要求，大大提高了窗户与结构洞口间的气密性、现场施工方便、快捷。
Description
技术领域
本发明涉及建筑领域，具体提供了一种被动式节能断桥窗套。
背景技术
被动式建筑是通过建筑自身良好的保温隔热性能，在不使用传统的空调、暖气等主动采暖制冷方式下，被动的利用太阳辐射、人体放热、室内灯光、电器散热等散热体得热，使得投入较少能源即可满足建筑采暖和制冷的能源需求，节能环保；近年来国家大力提倡节能型被动式建筑，而被动式建筑主要是靠维护系统来完善和实现的也就是加强建筑外保温系统，而窗户的气密性能是保证被动房建筑性能的重要指标之一，通常窗框外口与窗洞内口之间通常会有一定的缝隙，通过人工向窗框外口与窗洞内口之间的缝隙中填充密封发泡胶等填充物阻隔冷热桥，避免空气渗漏，但窄缝隙填充困难，宽缝隙填充密度不均，填充质量不易控制，劳动强度较大，对外侧窗框缝隙填充时不易观察控制质量，其作业还具有一定的危险性；经过国内外的大量实验证明，窗户成为被动式建筑冷热桥的最大薄弱点，是由于传统窗口型材规格薄与结构固接后只是对窗口与结构间进行简单的发泡处理，发泡是否饱满均匀无法检测，加之型材过薄所以造成窗框内侧缓霜、窗口内侧墙壁结露，窗口与结构间漏风，最终形成建筑最大冷热桥区域；为改善窗户与窗洞间的气密效果德国人建议将窗户安装在外墙外保温层的外侧，但带来的问题是严重影响建筑外观立面效果，且现代建筑窗户的尺寸通常较大，当开关室内门使室内气压变化或外部风压较大时，窗户会产生振动，导致窗户外口与窗洞内口之间或外保温之间的密封填充物产生缝隙，导致气密效果变差，如何在窗洞内安装窗户并使其能够满足被动式建筑对气密性的要求，成为了本领域急需研究解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中所述的问题，从而提供一种被动式节能断桥窗套，通过该窗套将窗户安装在外墙的窗洞内，即实现了装配式的要求，亦可代替传统付框，同时又满足了被动式节能要求，大大提高了窗户与结构洞口间的气密性、现场施工方便、快捷。
本发明的技术方案是：被动式节能断桥窗套，其特征在于：包括由保温材料模制成型的套体，套体的内套面上沿周设有首尾连通的窗框槽，位于窗框槽槽底的套体中预埋有窗框窗洞连接件，套体的表面设有防火隔离层。
所述的套体具有主套和压套；主套由截面为L形的主边合围构成；压套由横截面为L形的压边合围构成；主边的内套面上设有逐级布置的第一台阶、第二台阶和第三台阶；压边内角的两个相邻面与主边中第一台阶外角的两个相邻面压接，压边的里侧端面与第二台阶的立面压接；压边的内套面高于第二台阶的台阶面；第二台阶的台阶面构成窗框槽的槽底，压边的里侧端面和第三台阶的立面构成窗框槽的槽壁。
所述的套体上设有间隔布置的二个窗框槽；以二个窗框槽中同侧的槽壁为断面，所述的套体依次分为外层套、框间套、内层套三部分。
框间套内预埋有电伴热带或导热管。
两个窗框槽之间的套体表面上设有相变材料层或电热膜。
所述的窗框窗洞连接件是方管，方管的内侧端面与窗框槽的槽底平齐，方管的外侧端面上设有用于与结构洞口固接的螺栓孔，方管的内侧端面上设有与螺栓孔位置相对的让位孔。
套体内预埋有用于加强套体的金属网支撑骨架，所述的窗框窗洞连接件与金属网支撑骨架固定连接。
所述的保温材料是硬质聚氨酯；所述的防火隔离层是防火铝箔布层。
包括窗框，窗框的外口及其边沿置于所述的窗框槽内。
本发明的优点是：安装时只需将本申请窗套推进窗洞内即可，现场施工简便快捷，难度低，且本申请窗套可在工厂预制后配送至现场直接安装，能提高现场施工效率，节约工期，代替传统窗口付框，实现窗口标准化生产，在应用发泡类保温材料模制成型工艺时，亦可现场模制与窗框匹配的套体，真正实现保温材料对窗框体的全包裹，彻底解决了窗户与结构洞口间的气密性问题，施工方式灵活；模制的套体，其密度均匀紧致，隔温密封性优良；窗框的外口镶嵌在窗框槽内，窗框槽能包裹夹紧窗框的外口，避免了窗框与结构窗洞口之间的平面直缝连接方式，两者间的气密性好；套体填堵在窗框外口与窗洞内口之间能有效的阻隔冷热桥，两者间的气密性更好。
防火隔离层，作为阻燃材料，能提高建筑的防火等级，并且被防火隔离层包裹其内的套体与外部隔离，不受紫外线和空气的腐蚀和氧化，能有效的缓解其老化；并且套体由保温材料模制成型，防火隔离层还可作为模具的隔离膜用于脱模，使其与套体结合牢固、进一步增加了窗套的整体强度，且成型效果好，尺寸精准，真正达到付框标准化的技术效果，还能使套体生产时脱模容易，节约生产脱模工时，节省人力、物力、提高功效。
由主套、压套构成的套体或由外层套、框间套、内层套构成的套体，在施工时，可逐步安装各层套体及窗框，进一步简化现场施工的难度。
双层窗户安装后，框间套上的电伴热带和导热管能应尽可能采用太阳能辅助亦可采用传统供热方式来加热干燥两层窗户之间的空气，从而避免窗户缓霜结露，更好提高窗户整体的保温性能，所述的相变材料层在白天主动吸收热能，太阳光热能，夜间向两层窗户之间释放热量，达到进一步节能的效果。窗框窗洞连接件作为窗框与窗洞墙体之间的硬连接件，相比由保温材料模制成型的套体，能增强窗框的安装强度和牢固性，降低窗框的震幅，提高本申请结构的安装稳固性；金属网支撑骨架遍布孔洞预埋在保温窗套体内，模制的保温套体与金属网支撑骨架交叉包裹紧密连接，不仅能增加套体的自身强度，并且其与窗框窗洞连接件固连，同时也提高了套体与窗洞的结构连接强度。硬质聚氨酯质轻坚固、强度高、导热系数低，非常适合作为本申请的套体使用。防火铝箔布层的韧性好表面光滑，能在模制生产套体时更容易使其脱模，并且由于防火铝箔布层耐划耐刺耐摩擦的特性，由防火铝箔布包裹的套体，其强度也大幅度提高。在窗框的外口沿周模制所述的套体，能使二者结合牢固，进一步提高二者之间的气密性，并且进一步简化现场施工步骤。
附图说明
图1是本发明被动式节能断桥窗套的结构示意图。
图2是外装窗框的主边和压边的结构示意图。
图3是基于图2技术方案并设有金属网支撑骨架的安装结构示意图。
图4是本发明中主套和压套的组合结构投影图。
图5是内装窗框的主边和压边的结构示意图。
图6是基于图5技术方案并设有金属网支撑骨架的安装结构示意图。
图7是外装窗框的外层套、框间套和内层套的组合结构示意图。
图8是内装窗框的外层套、框间套和内层套的组合结构示意图。
图9是基于图8技术方案并设有金属网支撑骨架的安装结构示意图。
图10是套体中方管的安装方案示意图。
图11是导热管的端部结构示意图。
图12是外装窗框的第一套和第二套的组合结构示意图。
图13是内装窗框的第一套和第二套的安装结构示意图。
图14是不同类型窗框窗洞连接件的结构示意图。
图中1套体、2套体的内套面、3窗框槽、4槽底、5槽壁、6套体的围边截面、7防火隔离层、8套体的外套面、9主边、10压边、11第一台阶外角、12第二台阶的立面、13第三台阶的立面、14第三台阶、15第二台阶、16第一台阶、17压边的里侧端面、18压边的内套面、19压边内角、20窗框、21抹灰层、22保温层、23外墙、24保温钉、25金属网支撑骨架、26膨胀螺栓、27方管、28翅片、29螺钉、30主套、31压套、32外层套、33框间套、34内层套、35电伴热带、36相变材料层、37导热管、38方管的外侧端面、39螺栓孔、40方管的内侧端面、41让位孔、42封堵胶、43模块、44接头、45第一套、46第二套、47电热膜。
具体实施方式
被动式节能断桥窗套，如图1所示，其包括由保温材料模制成型的套体1，套体的内套面2上沿周设有首尾连通的窗框槽3，位于窗框槽槽底的套体中预埋有窗框窗洞连接件，套体的表面设有防火隔离层7。
如图2至图6所示，所述的套体具有主套30和压套31；主套由截面为L形的主边9合围构成；压套由横截面为L形的压边10合围构成；主边的内套面上设有逐级布置的第一台阶16、第二台阶15和第三台阶14；压边内角19的两个相邻面与主边中第一台阶外角11的两个相邻面压接，压边的里侧端面17与第二台阶的立面12压接；压边的内套面18高于第二台阶的台阶面；第二台阶的台阶面构成窗框槽的槽底4，压边的里侧端面和第三台阶的立面13构成窗框槽的槽壁5。
如图7至图9所示，所述的套体上设有间隔布置的二个窗框槽；以二个窗框槽中同侧的槽壁为断面，所述的套体依次分为外层套32、框间套33、内层套34三部分。
框间套内预埋有电伴热带35或导热管37。
两个窗框槽之间的套体表面上设有相变材料层36或电热膜47。
所述的窗框窗洞连接件是方管27，方管的内侧端面40与窗框槽的槽底平齐，方管的外侧端面上设有用于与结构洞口固接的螺栓孔39，方管的内侧端面上设有与螺栓孔位置相对的让位孔41。
套体内预埋有用于加强套体的金属网支撑骨架25，所述的窗框窗洞连接件与金属网支撑骨架固定连接。
所述的保温材料是硬质聚氨酯；所述的防火隔离层是防火铝箔布层。
包括窗框20，窗框的外口及其边沿置于所述的窗框槽内。
所述的套体其围边截面6呈L形，或，套体的围边截面呈一字形。由L形围边合围构成的套体具有外翻边，该外翻边与建筑外墙表面贴压能进一步提高套体与建筑物之间的气密性。下面结合附图进一步阐述本申请各具体实施方案。
如图1所示，所述的套体由四根围边合围构成，其与常见的矩形窗户相匹配；据此类推，常见的窗户也有圆窗和弧形窗；因此，针对圆窗，所述的套体是圆环状的套体，由一根围边首尾连接构成。针对弧形窗，所述的套体是三面直边一面圆弧的弧形窗。本申请的设计要点在于利用保温材料模制成型的套体来封堵窗框与窗洞之间的缝隙，因此，无论什么形状的窗洞和窗框，通过与其匹配设计的模具，均可获得与对应窗洞和窗框相匹配的模制套体。
如图3和图6所示，由L形围边合围构成的套体，其L形的短边合围构成该套体的外翻边，该外翻边的内角端面与建筑外墙表面贴压，该外翻边的外角端面与建筑物外墙23表面的保温层22平齐，该外翻边与保温层的固定方式相同，均是使用保温钉24与固装在墙体上，安装窗框后，在保温层套体的外露面上铺设抹灰层21，使建筑物外表平齐美观。
为了方便施工和安装，所述的套体是组件，构成套体的组件设计首要考虑现场装配的便利性，即如何更方便的将套体与窗框安装在窗洞内，为此，本申请提供了以下具体实施技术方案，为了使图中结构清晰，各套体采用其围边例如主边、压边的截面进行结构表述：
如图2和图3所示的技术方案，安装顺序如图中箭头指示，先将由主边合围构成的主套推至窗洞内，使其外套面与窗洞贴合，使L形的主边其外翻边与建筑外墙表面贴压，在建筑外向主套内推入窗框，使窗框的外口边沿与主套中第三台阶的立面和第二台阶的台阶压紧贴合，最后在建筑外推入由压边合围构成的压套使其里侧端面与窗框压紧贴合，该技术方案是外装窗框式的结构。
如图5和图6所示的技术方案，安装顺序如图中箭头指示，先将由主边合围构成的主套推至窗洞内使其外套面与窗洞贴合，使L形的主边其外翻边与建筑外墙表面贴压，在建筑内向主套内推入窗框，使窗框的外口边沿与主套中第三台阶的立面和第二台阶的台阶压紧贴合，最后在建筑内推入由压边合围构成的压套使其里侧端面与窗框压紧贴合，该技术方案是内装窗框式的结构。
上述两个技术方案中，由主套和压套构成的套体组件具有三级台阶的迷宫式冷热桥，其气密性较好。
如图7所示的技术方案，安装时，先在窗洞内嵌入内层套，然后在建筑外向内层套推入里层窗框，使里层窗框的外口边沿与设在内层套上窗框槽的槽底和槽壁贴合，在建筑外向窗洞内推入框间套，使框间套的一端与里层窗框的外口边沿和对应的内层套端面压接贴合，然后在建筑外向框间套推入外层窗框，使外层窗框的外口边沿与设在框间套上窗框槽的槽底和槽壁贴合，在建筑外向窗洞内推入外层套，使外层套的端面与外层窗框的外口边沿和对应的框间套端面压接贴合，使L形的外层套其外翻边与建筑外墙表面贴压，该技术方案是外装窗框式的结构。
如图8和图9所示的技术方案，安装时，先在窗洞内嵌入外层套，使L形的外层套其外翻边与建筑外墙表面贴压，然后在建筑内向外层套推入外层窗框，使外层窗框的外口边沿与设在外层套上窗框槽的槽底和槽壁贴合，在建筑内向窗洞内推入框间套，使框间套的一端与外层窗框的外口边沿和对应的外层套端面压接贴合，然后在建筑内向框间套推入里层窗框，使里层窗框的外口边沿与设在框间套上窗框槽的槽底和槽壁贴合，在建筑内向窗洞内推入内层套，使内层套的端面与里层窗框的外口边沿和对应的框间套端面压接贴合，该技术方案是内装窗框式的结构。
上述两个技术方案中，具有外层窗框和内层窗框共计两层的窗框，即具有外层窗户和内层窗户共计两层的窗户，其中外层窗户可采用漂移窗的方案，方便用户开启闭合窗户，所述的窗户上安装真空玻璃，保温效果更佳。
如图12和图13所示的技术方案，所述的套体上设一个窗框槽；以该窗框槽一侧的槽壁为断面，所述的套体分为第一套45、第二套46两部分，其中第一套的围边截面呈L形，其中：
如图12所示的技术方案，以窗框槽外侧的槽壁为断面切分所述的套体，安装时，先在窗洞内嵌入第二套，然后在建筑外向第二套推入窗框，使窗框的外口边沿与设在第二套上窗框槽的槽底和槽壁贴合，最后在建筑外向窗洞内推入第一套，使第一套的端面与窗框的外口边沿和对应的第二套端面压接贴合，使L形的第一套其外翻边与建筑外墙表面贴压，该技术方案是外装窗框式的结构。
如图13所示的技术方案，以窗框槽里侧的槽壁为断面切分所述的套体，安装时，先在窗洞内嵌入第一套，使L形的第一套其外翻边与建筑外墙表面贴压，然后在建筑内向第一套推入窗框，使窗框的外口边沿与设在第一套上窗框槽的槽底和槽壁贴合，最后在建筑内向窗洞内推入第二套，使第二套的端面与窗框的外口边沿和对应的第一套端面压接贴合，该技术方案是内装窗框式的结构。
前述技术方案中，外装窗框式的结构，适合平层建筑施工应用，节省了将建材搬运至建筑物内的工序，节约人力。内装窗框式的结构，适合多高层建筑施工应用，在建筑物内组合安装窗套，极大的提高了施工的安全性。
如图14以及图3、图6、图9、图10和图13所示，所述的窗框窗洞连接件包括由高强度工程塑料制成的实心块体或空心管体等，优选由金属制成的方管、几字钢、槽钢或法兰钢管等，窗框窗洞连接件上预设有安装孔或根据现场螺栓类型在现场加工安装孔。以方管为例，让位孔的孔径略大于螺栓孔，安装套体至指定位置后，使用冲击钻，将钻头穿过让位孔和螺栓孔打好墙孔，然后将膨胀螺栓26穿过让位孔和螺栓孔插入墙孔内，用套筒扳手旋紧膨胀螺栓的螺母即可将方管固定在窗洞上，然后在套体上标记方管和让位孔的位置后，将窗框推至套体的窗框槽内到位，根据标记，用电钻在让位孔两侧的窗框及方管上钻螺钉孔，然后向螺钉29孔内旋入螺钉拧紧，或直接打入自攻钉并旋紧，窗框即固定在方管上，完成联接。
方管的外侧端面38与套体的外套面8平齐，便于现场安装，或，方管的外侧端面埋在套体内，隔断冷热桥的作用更好，方管通过模制预埋于套体内，方管两端的管口与套体的围边走向相对，方管内也会填入由保温材料模制成型，从而使方管与套体结合一体，现场施工时，需要用与让位孔直径相同的孔钻将让位孔下方的套体掏出，漏出螺栓孔，方便施工；如图10所示，为了进一步提高现场施工效率，在模制带有方管的套体时，将与相同直径圆柱形的模块43塞入让位孔内，该模块设有与螺栓孔位置相对直径相同的定位销，将定位销插入螺栓孔内从而固定了模块位置，开模后，取出模块即可使让位孔与螺栓孔隔空相对，便于施工，施工后在向让位孔内注入封堵胶42用于密封即可。
金属网支撑骨架由金属网片折形构成，金属网支撑骨架的折形根据所对应套体的围边走向而定，金属网支撑骨架与金属制成的窗框窗洞连接件焊接固连，金属网支撑骨架通过螺固装在由高强工程塑料制成的窗框窗洞连接件上或通过模具将窗框窗洞连接件模制在金属网支撑骨架上，即窗框窗洞连接件预埋有部分金属网支撑骨架。金属网支撑骨架上固连有金属网片制成的翅片，翅片能够增加金属网支撑骨架的延展面积，进一步提高金属网支撑骨架与对应围边的结合强度，从而提高整个套体的强度；为了加强套体的整体强度，合围构成套体的多个围边之间，相邻围边之间预埋有同一片的金属网支撑骨架，即金属网支撑骨架的一端预埋在其中一个围边中，金属网支撑骨架的另一端预埋在相邻的另一个围边中，从而使金属网支撑骨架在两围边之间构成一张牵拉网件，能大幅提高套体的整体强度。
所述的导热管其端头装有接头44，用于与相邻导热管或供热设备的出口管端联接；导热管循环热水或超导液。所述的伴热带和电热膜为市售产品，是利用电能自发热的产品，其中伴热带和电热膜优选采用太阳能产品，即使用太阳能发电组件供电的太阳能伴热带和太阳能电热膜。
所述的套体通过模制成型固套于窗框外口的沿周，是指通过模制工艺，使窗框槽的槽底与对应的窗框外口面填充式压接，具体是将框型的模具夹合在窗框沿周的边沿上，并使窗框的部分外口边延伸进模腔，窗框的边沿及外口作为合模后的部分模腔壁，按照保温材料的施工工艺进行注模，使保温材料在模腔内成型，从而使套体一体成型固定在窗框的边沿沿周处，该结构中由于窗框槽是由窗框外口及其边沿限位一次填充成型，能够使窗框槽与窗框的边沿结合紧密，该结构中，窗框与套体的结合牢固、气密性更佳。当所述的套体内预埋有窗框窗洞连接件时，所述的窗框上加工有与窗框窗洞连接件上各孔对应的通孔，该通孔上装有孔塞。
所述的保温材料是指高分子保温材料，其还包括：复合硅酸盐保温材料、岩棉保温材料、珍珠岩保温材料、聚苯乙烯保温材料、玻璃棉保温材料、聚苯保温材料、聚乙烯保温材料、橡塑保温材料、酚醛泡沫保温材料、硅酸铝保温材料、XPS挤塑保温材料、EPS保温材料等。
所述的防火隔离层是指防火隔离布层，其还包括：高硅氧防火布层、玻璃纤维复合铝箔布层、阻燃铝箔玻纤布层、阻燃电焊布层、芳纶耐高温阻燃防火布层、硅橡胶涂覆玻璃纤维布层、玄武岩纤维防火布层、Nomex防火布层、SM防火布层、蓝色玻纤防火布层、硅钛纳米阻燃布层、硅钛合金阻燃布层、纳米阻燃防火布层、碳纤维阻然防火布层、玻璃纤维阻然防火布层、陶瓷纤维防火布层、高硅氧线玻璃丝布层、硅钛防火布层、硅钛合金防火布层、硅胶防火布层、腈纶纤维防火布层、CVC阻燃布层、全棉阻燃布层、C/N棉锦阻燃布层、PVC涂覆防火布层、PU涂覆防火布层、高硅氧防火布层、pa涂覆防火布层等。
所述的相变材料层是指采用固固相变储热材料或固液相变储热材料涂覆或贴附的层，现有文献记载有：正癸酸/膨胀珍珠岩相变水泥板层、早强型水泥基相变储能砂浆层、透光储能混凝土层、太阳能相变蓄热节能轻质墙板层、相变调温硅藻板层、相变储能无机发泡防火保温板层、恒温聚合物相变机喷砂浆层、相变储热调温泡沫混凝土层、轻质相变蜂窝混凝土板层、胶囊式自调温节能材料层等。
Claims (9)
1.被动式节能断桥窗套，其特征在于：包括由保温材料模制成型的套体(1)，套体的内套面(2)上沿周设有首尾连通的窗框槽(3)，位于窗框槽槽底的套体中预埋有窗框窗洞连接件，套体的表面设有防火隔离层(7)。
2.根据权利要求1所述的被动式节能断桥窗套，其特征在于：所述的套体具有主套(30)和压套(31)；主套由截面为L形的主边(9)合围构成；压套由横截面为L形的压边(10)合围构成；主边的内套面上设有逐级布置的第一台阶(16)、第二台阶(15)和第三台阶(14)；压边内角(19)的两个相邻面与主边中第一台阶外角(11)的两个相邻面压接，压边的里侧端面(17)与第二台阶的立面(12)压接；压边的内套面(18)高于第二台阶的台阶面；第二台阶的台阶面构成窗框槽的槽底(4)，压边的里侧端面和第三台阶的立面(13)构成窗框槽的槽壁(5)。
3.根据权利要求1所述的被动式节能断桥窗套，其特征在于：所述的套体上设有间隔布置的二个窗框槽；以二个窗框槽中同侧的槽壁为断面，所述的套体依次分为外层套(32)、框间套(33)、内层套(34)三部分。
4.根据权利要求3所述的被动式节能断桥窗套，其特征在于：框间套内预埋有电伴热带(35)或导热管(37)。
5.根据权利要求3所述的被动式节能断桥窗套，其特征在于：两个窗框槽之间的套体表面上设有相变材料层(36)或电热膜(47)。
6.根据权利要求1所述的被动式节能断桥窗套，其特征在于：所述的窗框窗洞连接件是方管(27)，方管的内侧端面(40)与窗框槽的槽底平齐，方管的外侧端面上设有用于与结构洞口固接的螺栓孔(39)，方管的内侧端面上设有与螺栓孔位置相对的让位孔(41)。
7.根据权利要求1所述的被动式节能断桥窗套，其特征在于：套体内预埋有用于加强套体的金属网支撑骨架(25)，所述的窗框窗洞连接件与金属网支撑骨架固定连接。
8.根据权利要求1所述的被动式节能断桥窗套，其特征在于：所述的保温材料是硬质聚氨酯；所述的防火隔离层是防火铝箔布层。
9.根据权利要求1所述的被动式节能断桥窗套，其特征在于：包括窗框(20)，窗框的外口及其边沿置于所述的窗框槽内。
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