不漏水的環保窗戶-鋁窗設計與施工的經驗分享


台灣YKK(華可貴)公司
4322 2019-05-02
關鍵字 :  窗戶 鋁窗

 
 
一、 前言:鋁窗定義
 
金屬鋁門窗相關建材是建築工業不可或缺的原料之一,近年來由於生活水準提高,各種房屋建築及裝潢品質要求也隨之提高。因此,鋁製門窗之品質要求,也自早期遮風蔽雨即可的水準提升至講究外形美觀。鋁窗實已成為房屋外形設計上受到重視的要件。近年來針對金屬鋁門窗的品質要求具體項目如下:
 
‧具有足夠的強度,在颱風來襲時提供保護玻璃不致破裂。
‧台灣四面環海,鋁製門窗所採用之合金設計必須具有含防鹽環境的耐候性。
‧適合加工以符合門窗設計單位之各種需要以及防盜功能。
‧可實施環保型(陽極)表面處理以符合鋁門窗外觀需求。
 
 
 
 
二、鋁窗概論
 
(一)外牆系統:鋁門窗的概念
人們常說「眼睛是靈魂之窗」。同樣的,窗戶是居家的眼睛,而「窗戶的品質,決定住宅的價值」。窗戶是建築物的靈魂之所在,生活機能上的必須要素。有了窗戶,「陽光、空氣、水」固然能自由取得,有份好的感受,同時外在的「熱能、風壓、雨水」等嚴苛環境因素,也影響室內生活的品質。如何去除這些負面因素的影響,選用好的鋁窗是其中至關重要的一環。
 
(二)鋁門窗種類、樣式
一般而言,鋁窗可根據其開啟方式,分作拉窗(門)、推開窗(門)、固定窗、推射窗、上下拉窗;或根據其構造分為直軸窗、外倒窗、折疊門、通風百葉窗、鋁格柵等等,依上述窗型再加以變化,增無目(中腰料)/下拼等其他窗型,或連續拼窗之設計,藉以增加建築物外觀不同的視覺感官及創意。
 
三、鋁門窗性能說明
 
根據CNS的鋁窗性能規範,鋁窗的性能主要有三方面,分別是抗風壓性能、氣密性能、水密性能等,其性能試驗說明如下:
 
(一)抗風壓性能(CNS11526)
所謂抗風壓是指門扇能承受多少風壓。這是為了避免因颱風等強風,門窗產生變形、玻璃產生破裂、或是門窗發生脫落等而制訂的。耐風壓性能是安全項目中非常的重要的。

抗風壓性能測試說明,CNS最高等級:+3600pa(可點擊看大圖)

 
 
(二)氣密性能(CNS11527):
所謂氣密性能是指門窗的邊框與內扇的縫細間,有多少的空氣(風)會透入的測量。這項標準是衡量其減少冷暖房的熱能損失或透入,甚至兼具阻絕噪音、降低砂或灰塵等進入。滿足此性能,高氣密性能的門窗是需要的。
 
氣密性能測試說明,CNS最高等級:2等級(m3/h·m2)(可點擊看大圖)
 
 
(三)水密性能(CNS11528):
所謂水密性能是指雨水伴隨著風時,雨水滲入多寡的預防性能。水密性能是依據雨勢,在防止滲水上的一項重大性能。必需依據建築物的基地位址、風雨強度的差異,選擇條件適合的門窗。
 
水密性能測試說明,CNS最高等級:500pa(可點擊看大圖)
 
 
(四)隔音性能(CNS15316):
所謂隔音性能是指由室外傳到室內、或是由室內傳到室外的聲音,窗戶能隔絕多少聲音能量。
 
 
隔音性能測試,CNS最高等級:依各廠商相關產品性能為主
 
 
四、門窗材料規格與前置規劃設計
 
台灣的建築工程型態,大部分仍屬工地結構施工與鋁窗規劃設計同步進行。但是近年來建案工程前置整合規劃的意識逐漸提升,不僅對圖面整合度及鋁窗生產工期、作業時間評估有正面的提昇,也可減少外牆工程施工的不確定性,進而增加相關介面整合時間影響工期進度。
 
單就鋁門窗的前置作業來看,為了讓門窗本身的耐風壓、水密性、氣密性能夠充分發揮,從鋁錠抽鋁擠料,運至工廠加工製作成品,乃至送達工地安裝,在這過程中,品質管理固然重要,還要要到最終鋁窗安裝後的收頭介面完成,藉由全部過程的完整性,才能滿足最重要的防水設計。
 
因此,首要之務是前置作業的完善度。雖說設計企劃與工地營建見解不同,主因在於營造實體與設計內容有很大的落差,還有介面銜接收頭不合等原因,都能導致原初規劃的外觀線條、創意等,受到工地工法侷限,因而無法展現原初創的構想。只差臨門一腳,卻無法達成原設計樣,著實令人婉惜。
 
再者,因為龐大的建造成本,往往不能夠在遭遇問題時,還等檢討後再復工,或將一切相關問題交由後端的施工廠商想辦法解決。專業廠商固然有所專精,但絕對不是萬能,單一廠商不見得就能解決所有問題。況且,即使加工安裝完成,發生問題時仍是責求由專業廠商負責概括承受,將未能落實前置規劃的成本轉嫁專業廠商。如此惡性循環的結果,導致整體的工作環境不良。特別是當問題發生時,設計規劃、技術工法、對應時間,以上三項往往被要求在極短時間完成,這類「趕鴨子上架」的施作,易造成施工品質的降低。
 
上述說明前置作業的重要性,並以簡單的數學式表達如下:
 
安全>品質>時間=成本=進度提升
 
以下列舉前置規劃設計與所需注意的鋁窗規格、相關重點:
 
‧綠建築規劃:整體建築物的開窗率及鋁窗型式
‧線條分割與創意設計設計:磁磚(石材)、鋁板等介面規劃與鋁窗性能之間的協調
‧特殊形狀結構體與特殊造型鋁窗之設計規劃檢討:防水斷水線工法與思路的確立
 
 
五、案例說明:林口集合住宅案
 
本建築物使用一般鋁窗的窗樣式,以連續拼窗工法、成為擬似單元帷幕的外觀表現。它是配合建築師、顧客的創意要求,根據建築本身的RC主結構骨架,再利用鋁窗與鋁板的可塑造性材料做外牆,達成原創的外觀美感。
 
鋁窗的使用性能好與壞取決於工地施工班安裝精準度,重點在於平時教育工班安全與施工順序注意點的管理是必須要的。至於RC模板拆除後位置、尺寸非準確的狀態,就必須靠經驗豐富的專業職人才能使鋁窗發揮出高性能。針對本建案之特殊施工處,提出細部設計說明及建議如下:
 
(一)連續拼窗注意點
1.連續拼窗於(平整)地上組裝,依鋁窗大小或決定拼接單元數(一般以3樘以內拼接為限)。
2.當鋁窗安裝位置後面遇結構牆或立柱時,其施工將改成垂直立窗方式。
3.因連續(多)拼窗連結時其施工公差尺寸將越變越大可能性,
   須適時與每個單位做為尺寸複測(水平、垂直、進出面基準)並微調整作業,確實掌控施工精度維持鋁窗性能。
 
林口集合住宅案細部設計與建議說明(可點擊看大圖)
 
 
連續拼窗工作示意
 
 
(二) 拼料上端收頭建議
 
外牆開口部防水線的設置依序應為1.外牆磚、2.塞水路(上鋁窗邊)、3.鋁窗、4.塞水路(下鋁窗邊)、5、外牆磚。
 
依此5項順序,成為連續的防水保護層,以因應結構隙縫、崁縫填補或塞水路不確實、或徑防水(塗布)層破裂,導致鋁窗拼料上端滲水,下流至拼料管內。防水線的工作如不確實,容易造成相關介面責任無法釐清,以致漏水源頭無法判別的困擾。
 
上、左下、右下:外牆開口部防水線的設置(可點擊看大圖)
 
 
(三)特殊收頭形狀&高低落差收頭建議
 
1.防水收邊最後收頭多以防水矽膠(sillicon)為主,但較大面積須改由鋁板來做蓋附,依工地現狀來合板製作,並於空縫區塊增加水泥砂漿填縫建議(注意:砂漿填補及防水塗布作業)。
 
2.RC結構的高地落差不同鋁窗配合工地做設計,建議拼料為銜接斷點並以H小尺寸鋁窗為拼料高度收頭,可使外牆防水性能更為確實。此處多為廚房間出入口用通風門+換氣用雙拉窗的組合,順應整體設計的配合結構體高低差之窗台窗與落地門(陽台窗)的合併使用,主結構體(含崁縫)收頭減少破口的產生,特別是鋁窗高低落差銜接處最容易破口使防水層施作無法確實形成滲水口,建議搭接介面減少以單一材料收頭較佳(如水泥砂漿崁縫)。
 
a.拚料上端增加防水措施(原應由防水層為主形成斷水性能,此防水措施僅屬輔助功能)
b.背後有RC牆或立柱時,施工空間維持及鋁窗用料是重要的規劃條件,施工空間>50mm以上(視工地狀況而定)
(可點擊看大圖)
 
 
(四)樑帶位置(外押緣)措施
 
1.當鋁窗安裝位置於樑帶或結構牆前時,需具防水以及修飾外牆作用功能,以利後續工程(玻璃安裝和矽膠施打及崁縫施工)作業的鋁料設計。
 
2.當樑帶前需要矽酸鈣板、遮醜板的功能其固定工法需要再次確認。樑帶位置前設置鋁窗時後面與結構體間施作空間須確實確認外,玻璃安裝的工法也要一併考量,避免形成無法施作的困境,建議與規劃單位或工地主辦事先檢討釐清。
 
 
料型不同進出面差異處,外牆材刻製溝槽讓防水矽膠能確實施作。
 
 
橫樑前鋁窗設置時,施工空間不足等相關配套措施規劃注意(可點擊看大圖)
 
 
六、施工規劃建議
 
(一)焊接工法
以往非焊燒作業時,以鐵鎚敲彎固定片與RC結構鋼釘固定法。此工法在施工上雖然有高度的機動性,卻也隱藏著許多不安定因素,易影響鋁窗性能。其缺點如下:
 
1.固定片與結構體間非服貼密接(有縫隙),以鋼釘敲擊時無法紮實固定,其鋁窗強度將有疑慮。
2.固定片與結構體間非服貼密接(有縫隙),固定作業後調整楔木拆除後仍有因震動變形疑慮。
3.固定片與結構體間非服貼密接(有縫隙),水泥砂漿(崁縫)填縫作業無法紮實填補。
4.外牆防水塗布粉刷會不確實易形成破裂。
 
照上述內容,比起鋼釘,電銲工法優點的優勢,是大大減少造成鋁窗強度變差及漏水。現今電銲工法已是北台灣鋁窗安裝施工法的主流,也是必然的施工規劃選擇。
 
焊接工法
 
 
(二)石材/鋁板收頭
 
外掛乾式施工石材時,後方窗框的防水設計有三個要點:
1.窗框與RC牆之間塞滿PU填縫劑,見照片中窗框上緣的白色物質。
2.在RC牆面與PU填縫劑上塗佈防水塗料,即施工圖中的紅線。
3.施工圖上,水平裝飾石板與上窗框之間作裝飾性之填縫劑,切記留出排水孔,務使裝飾性之填縫劑上方不會積水。
 
石材、鋁板收頭
 
 
(三)日式RC結構開口部收邊提案
 
台灣斷水(防水)線的構成,容易因為防水層的填縫劑,或防水塗佈,經過紫外線長年照射,變得硬化龜裂而失效時,外來雨水會滲入水泥砂漿(崁縫)隙縫,最終滲入室內,造成水漬或滲漏。日本斷水(防水)線的構成可以改善此一缺失。日式方法是採用二道防水與重疊(overlapping)的設計概念,它加強RC結構的密度,以及在窗框上方與側邊設置凸狀止水墩的構造,並且在檯度下端設置水切板(金屬批水板,metal flashing),可大大減緩因其他介面的破裂、粉化等等問題造成滲水。
 

台灣斷水(防水)線構成示意圖

日本RC標準收頭方式(可點擊看大圖)

 

七、未來設計趨勢
 
地球氣候急遽變遷,現今鋁窗性能規格逐漸會被淘汰,並且朝節能減碳、更高水密性能窗型、以及如隔熱複層玻璃用大開口窗的低熱傳導性鋁窗等方向演化。雖然綠建築規章所訂定的綠建材性能,其評定基準無法全部滿足當今外牆建築材料己經多元化的發展。加上外牆建材固然屬磨耗性材料,又不同於日常生活用品,可隨時在其磨耗盡時即以替代。因此,順應綠建築趨勢,儘量減輕地球環境的負擔,讓採用的材料提升為優質又實用、耐用,並適切地妥善規劃,讓優質的建材達成大家住的安心、用的放心的心願實現。
 
 
 
(本篇文章收錄於《建築技術資訊》第二輯)

4322 2019-05-02

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