結合低碳與高質量的門窗安裝技術研究

黃中峰，張濤，張含卓

（中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070）

1 引言

目前，我國建筑領域能耗是最大的，從施工到竣工的整個過程中會耗費大量的資源，而如何在建筑領域貫徹低碳經(jīng)濟的理念成為學者研究的重點。隨著人們生活水平的提升，住戶對建筑環(huán)境的要求更高，這樣會耗費更多的能源，如取暖、通風、門窗等方面。低碳節(jié)能的建筑理念是在保障住戶舒適度的同時也降低能耗，是未來住宅發(fā)展的主要趨勢。門窗是建筑施工中非常重要的環(huán)節(jié)之一，但目前的門窗安裝較少對低耗與節(jié)能減排進行考慮，傳統(tǒng)門窗安裝僅在施工進行時對施工質量進行檢查，并不能對安裝過程進行監(jiān)控。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是建筑領域新興的技術，通過將施工過程進行可視化處理，將信息更加直觀地表達出來。所以在門窗安裝過程中引入BIM 技術可以達到以下目的：可以將門窗安裝過程中出現(xiàn)的質量問題及時反饋給施工方；可以對門窗安裝質量與能耗進行實時監(jiān)控。鑒于此，研究引入BIM 技術，對門窗的安裝過程進行監(jiān)控，控制門窗安裝的質量，提高門窗安裝的氣密性，降低安裝過程的能源消耗，實現(xiàn)低碳目標。

2 低碳理念與BIM技術原理

2.1 低碳理念

低碳是一種全新的生活方式。低碳是相對于高碳而言，在生產(chǎn)生活中減少碳排放。從生產(chǎn)角度看，低碳就是用更少的能源滿足更多的需求；從生活方式看，低碳就是通過更少的碳排放實現(xiàn)生活環(huán)境的改善。低碳的核心在于減少能源消耗，增加能源回收利用，提高能效，推廣綠色出行等。低碳理念是指以實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展為目標，通過合理控制能源消耗、減少碳排放，提高資源利用效率，推進生產(chǎn)技術進步和產(chǎn)業(yè)結構調整，達到降低能耗、增加碳匯、減少碳排放的目的。在建筑領域運用低碳理念，涉及門窗安裝過程中的質量監(jiān)控與能耗控制。在能耗控制方面，傳統(tǒng)理念追求“多”，即用更多的電器來保障舒適度，而在低碳理念中強調“少”，正是依靠“少”的電器來保障舒適度，通過房屋本身氣密性的調整打造出溫度適宜、通風良好的空間，其節(jié)能效率在85%以上。

2.2 BIM技術概述

BIM 技術是一種用于建筑工程的三維信息模型，可以幫助建筑師、工程師和其他建筑行業(yè)的從業(yè)人員更好地理解和評估建筑物。它可以幫助建筑師和工程師更好地了解他們正在設計的建筑物，以及它們在空間中的位置。此外，BIM 技術還可以幫助建筑師在設計過程中更準確地測量建筑物，從而減少錯誤和浪費。

2.3 BIM技術控制的優(yōu)勢

BIM 技術作為一種新興技術，在建筑領域得到了良好的發(fā)展，具有多個優(yōu)點：（1）可視化效果良好，可視化的結果，不僅可以用于展示效果圖和制作報告，而且還可以作為項目設計、施工和運營過程中的交流、討論和決策的依據(jù)。（2）具有良好的協(xié)調性，BIM 建筑信息模型可以在建筑施工之前，能夠對各個專業(yè)之間的沖突問題進行協(xié)調，并產(chǎn)生協(xié)調數(shù)據(jù)并提供給客戶。（3）仿真度較高，在設計階段能夠模擬光照、視線、節(jié)能、應急疏散、CFD 仿真等；在招投標和施工階段能夠以施工計劃為基礎進行4D 模擬。（4）具有良好的優(yōu)化效果。現(xiàn)代建筑結構的復雜性往往超出了參加者自身的理解范圍，BIM 及其輔助的多種優(yōu)化工具為復雜工程的優(yōu)化設計提供了可能，在BIM 技術的基礎上對工程方案、設計與施工過程進行優(yōu)化。（5）可以展現(xiàn)出更多的效果圖，BIM 并不是用來展示普通的建筑設計圖，或者是用來制作零件的。而是在對建筑物進行可視化展示、協(xié)調、模擬、優(yōu)化之后，能夠為業(yè)主提供以綜合管道圖、集成構造留空示意圖、研究檢測結果并提出改進措施圖。

2.4 基于BIM技術的門窗安裝過程質量控制原理

在具體的門窗安裝過程中，首先，采用云技術中的三維點取得施工現(xiàn)場的實時信息，以此獲得門窗的安裝坐標位置數(shù)據(jù)，然后基于BIM 構建模型，生成三維動畫，為施工現(xiàn)場的安裝提供技術支持。其次，基于無線射頻識別技術進行信息傳遞與交換，還可以運用該技術儲存多種數(shù)據(jù)信息。再次，運用讀寫器存儲的信息，反饋回到BIM 模型中，實施管理與更改等操作。最后，運用BIM 技術制作整個過程的指導流程。基于BIM 技術的門窗安裝過程質量控制流程如圖1 所示。

圖1 基于BIM技術的門窗安裝過程質量控制流程

圖1 中，基于BIM 技術的門窗安裝過程質量控制流程被分為3 個模塊，分別是門窗質量控制的反饋系統(tǒng)、BIM 技術的運用與質量控制應用。門窗質量控制的反饋系統(tǒng)包括BIM 技術與現(xiàn)場精確測量；BIM 技術的運用涉及效果圖、動畫視頻與VR 漫游等；質量控制應用包含技術交底、可視化匯報與指導施工等。3 個模塊都是在BIM 技術的基礎上構建的，依靠這3個模塊能夠將門窗信息完整地進行展示，而且可以完成信息實時更新。

3 門窗安裝質量控制過程

3.1 門窗安裝質量控制重點

門窗安裝的質量控制重點主要有兩方面：一方面是對施工技術的要求。為了降低建筑物的損耗，提升住戶居住環(huán)境的舒適性，研究運用核心系統(tǒng)，如新風系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、門窗安裝氣密性處理系統(tǒng)等，以保障建筑物具有良好的保溫功能，實現(xiàn)門窗安裝縫隙的氣密性良好，完成對室內能量的有效回收，并減少導熱。另一方面是對施工質量的要求。為了滿足建筑物內的各項性能，徹底貫徹低碳理念，在施工的質量上有更高的要求與標準，在門窗安裝的氣密性處理、保溫隔斷、結構設計上均有更加明確的要求。在運用各項技術后，需要按低能耗認證標準，對施工質量進行嚴格把控。

3.2 門窗安裝過程中的質量控制

3.2.1 安裝的信息化管理

門窗安裝過程中的質量控制包括安裝的信息化管理與門窗安裝的細節(jié)把控。在信息化管理中，首先基于現(xiàn)場的實際情況建立BIM 模型，在模型上標注門窗的詳細信息，與真實環(huán)境一一對照，實時更新，形成數(shù)據(jù)流通的反饋系統(tǒng)。然后再運用BIM 技術制作施工步驟的動畫，對施工現(xiàn)場的工人進行指導?；贐IM 制作的效果圖如圖2 所示。

圖2 基于BIM技術的門窗安裝信息動畫展示

圖2 展示了門窗的主要結構，并將真實的門窗按照一定比例以剖面的形式展示出來，能夠清晰地看到門窗的結構由玻璃、室內防水隔氣膜、窗扇、窗框、預壓膨脹膠帶、鋁合金窗臺板、防腐木、拉爆螺栓、室內防水透氣膜、外墻保溫涂料、混凝土結構組成。圖2 僅展示了效果圖中的二維圖像，在實際的BIM 技術中，施工細節(jié)以3D 的形式被展示出來，更加清晰直觀，對現(xiàn)場的信息儲存與作業(yè)指導更具現(xiàn)實意義。

3.2.2 門窗安裝的細節(jié)把控

為了保障門窗安裝的質量，達到理想的效果，門窗從測量放線到檢查整改的每一個過程都按照質量標準進行細節(jié)把控。在窗玻璃的安裝有嚴格細致的要求，為了達到隔絕聲音與室外水蒸氣的目的，必須滿足以下幾個條件，窗玻璃必須使用三玻兩腔的方式充填氬氣；窗框部分必須采用實木的窗框；嚴格按照要求對防水透氣膜粘貼細節(jié)進行控制。其中防水隔膜密封膠的粘貼是難點問題。在粘貼過程中，通過BIM 創(chuàng)建的模型獲得工藝過程難點的標簽，將這些標簽粘貼在窗框上，對現(xiàn)場的粘貼過程進行指導。若按照上述方式對門窗安裝質量進行嚴格把控，就能讓室內的熱能揮發(fā)水蒸氣向外透出，而將室外的水蒸氣隔絕在外，達到創(chuàng)造舒適環(huán)境的目的。與此同時，還解決了超低耗門窗安裝的難點問題，達到了低碳的目的，安裝質量得到了進一步的提升，門窗的氣密性也達到了要求。具體的安裝流程如圖3 所示。

圖3 門窗安裝的具體流程

圖3 是門窗詳細的安裝流程，主要分為10 個步驟，主要流程如下：首先進行測量放線、規(guī)范洞口、安裝固件設計，然后將室內的隔氣膜粘貼在主框上，清理室內的窗臺；再進行固定件處補粘防水布、粘貼室外透膜、粘貼室內隔膜、安裝窗臺板；最后再對整體進行檢查整修。在整個的安裝過程，利用BIM技術完成安裝節(jié)點的動畫制作，指導現(xiàn)場人員施工，提升了工作的效率。之后，根據(jù)現(xiàn)場安裝數(shù)據(jù)隨時調整模型信息參數(shù)，形成信息反饋系統(tǒng)。

4 基于BIM技術的安裝結果分析

為了檢驗研究方法的適用性與優(yōu)越性，將本文研究方法用于實際的門窗安裝中，并與傳統(tǒng)的方法進行比較，結果顯示，在能源節(jié)省上，本文研究方法消耗能源更少，能源損耗僅為傳統(tǒng)方法的12%。實驗在門窗的隔水性、氣密性、通風性能上進行測試比較，結果顯示，本文研究方法的隔水性、氣密性、通風性均更好，能夠創(chuàng)造更舒適的居住環(huán)境。由此可知，基于BIM 技術的門窗安裝能帶給住戶更加舒適的居住體驗。綜上所述，基于BIM 技術的門窗安裝在滿足建筑物基本的舒適度要求同時，還能夠節(jié)能減排，滿足低碳理念。

5 結語

為了在門窗安裝中貫徹低碳理念，研究在BIM 技術的基礎上，結合低碳理念，構建門窗安裝的BIM 模型。通過構建模型，有效解決了傳統(tǒng)門窗安裝過程中存在的問題，實現(xiàn)了能耗的降低?；谘芯糠椒ǖ膽媒Y果顯示，本文研究方法在門窗安裝過程中不僅能夠提升門窗的氣密性，還能夠改善住戶的居住體驗，同時減少了能量損失。