结合低碳与高质量的门窗安装技术研究

黄中峰，张涛，张含卓

（中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070）

1 引言

目前，我国建筑领域能耗是最大的，从施工到竣工的整个过程中会耗费大量的资源，而如何在建筑领域贯彻低碳经济的理念成为学者研究的重点。随着人们生活水平的提升，住户对建筑环境的要求更高，这样会耗费更多的能源，如取暖、通风、门窗等方面。低碳节能的建筑理念是在保障住户舒适度的同时也降低能耗，是未来住宅发展的主要趋势。门窗是建筑施工中非常重要的环节之一，但目前的门窗安装较少对低耗与节能减排进行考虑，传统门窗安装仅在施工进行时对施工质量进行检查，并不能对安装过程进行监控。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是建筑领域新兴的技术，通过将施工过程进行可视化处理，将信息更加直观地表达出来。所以在门窗安装过程中引入BIM 技术可以达到以下目的：可以将门窗安装过程中出现的质量问题及时反馈给施工方；可以对门窗安装质量与能耗进行实时监控。鉴于此，研究引入BIM 技术，对门窗的安装过程进行监控，控制门窗安装的质量，提高门窗安装的气密性，降低安装过程的能源消耗，实现低碳目标。

2 低碳理念与BIM技术原理

2.1 低碳理念

低碳是一种全新的生活方式。低碳是相对于高碳而言，在生产生活中减少碳排放。从生产角度看，低碳就是用更少的能源满足更多的需求；从生活方式看，低碳就是通过更少的碳排放实现生活环境的改善。低碳的核心在于减少能源消耗，增加能源回收利用，提高能效，推广绿色出行等。低碳理念是指以实现经济社会可持续发展为目标，通过合理控制能源消耗、减少碳排放，提高资源利用效率，推进生产技术进步和产业结构调整，达到降低能耗、增加碳汇、减少碳排放的目的。在建筑领域运用低碳理念，涉及门窗安装过程中的质量监控与能耗控制。在能耗控制方面，传统理念追求“多”，即用更多的电器来保障舒适度，而在低碳理念中强调“少”，正是依靠“少”的电器来保障舒适度，通过房屋本身气密性的调整打造出温度适宜、通风良好的空间，其节能效率在85%以上。

2.2 BIM技术概述

BIM 技术是一种用于建筑工程的三维信息模型，可以帮助建筑师、工程师和其他建筑行业的从业人员更好地理解和评估建筑物。它可以帮助建筑师和工程师更好地了解他们正在设计的建筑物，以及它们在空间中的位置。此外，BIM 技术还可以帮助建筑师在设计过程中更准确地测量建筑物，从而减少错误和浪费。

2.3 BIM技术控制的优势

BIM 技术作为一种新兴技术，在建筑领域得到了良好的发展，具有多个优点：（1）可视化效果良好，可视化的结果，不仅可以用于展示效果图和制作报告，而且还可以作为项目设计、施工和运营过程中的交流、讨论和决策的依据。（2）具有良好的协调性，BIM 建筑信息模型可以在建筑施工之前，能够对各个专业之间的冲突问题进行协调，并产生协调数据并提供给客户。（3）仿真度较高，在设计阶段能够模拟光照、视线、节能、应急疏散、CFD 仿真等；在招投标和施工阶段能够以施工计划为基础进行4D 模拟。（4）具有良好的优化效果。现代建筑结构的复杂性往往超出了参加者自身的理解范围，BIM 及其辅助的多种优化工具为复杂工程的优化设计提供了可能，在BIM 技术的基础上对工程方案、设计与施工过程进行优化。（5）可以展现出更多的效果图，BIM 并不是用来展示普通的建筑设计图，或者是用来制作零件的。而是在对建筑物进行可视化展示、协调、模拟、优化之后，能够为业主提供以综合管道图、集成构造留空示意图、研究检测结果并提出改进措施图。

2.4 基于BIM技术的门窗安装过程质量控制原理

在具体的门窗安装过程中，首先，采用云技术中的三维点取得施工现场的实时信息，以此获得门窗的安装坐标位置数据，然后基于BIM 构建模型，生成三维动画，为施工现场的安装提供技术支持。其次，基于无线射频识别技术进行信息传递与交换，还可以运用该技术储存多种数据信息。再次，运用读写器存储的信息，反馈回到BIM 模型中，实施管理与更改等操作。最后，运用BIM 技术制作整个过程的指导流程。基于BIM 技术的门窗安装过程质量控制流程如图1 所示。

图1 基于BIM技术的门窗安装过程质量控制流程

图1 中，基于BIM 技术的门窗安装过程质量控制流程被分为3 个模块，分别是门窗质量控制的反馈系统、BIM 技术的运用与质量控制应用。门窗质量控制的反馈系统包括BIM 技术与现场精确测量；BIM 技术的运用涉及效果图、动画视频与VR 漫游等；质量控制应用包含技术交底、可视化汇报与指导施工等。3 个模块都是在BIM 技术的基础上构建的，依靠这3个模块能够将门窗信息完整地进行展示，而且可以完成信息实时更新。

3 门窗安装质量控制过程

3.1 门窗安装质量控制重点

门窗安装的质量控制重点主要有两方面：一方面是对施工技术的要求。为了降低建筑物的损耗，提升住户居住环境的舒适性，研究运用核心系统，如新风系统、保温系统、门窗安装气密性处理系统等，以保障建筑物具有良好的保温功能，实现门窗安装缝隙的气密性良好，完成对室内能量的有效回收，并减少导热。另一方面是对施工质量的要求。为了满足建筑物内的各项性能，彻底贯彻低碳理念，在施工的质量上有更高的要求与标准，在门窗安装的气密性处理、保温隔断、结构设计上均有更加明确的要求。在运用各项技术后，需要按低能耗认证标准，对施工质量进行严格把控。

3.2 门窗安装过程中的质量控制

3.2.1 安装的信息化管理

门窗安装过程中的质量控制包括安装的信息化管理与门窗安装的细节把控。在信息化管理中，首先基于现场的实际情况建立BIM 模型，在模型上标注门窗的详细信息，与真实环境一一对照，实时更新，形成数据流通的反馈系统。然后再运用BIM 技术制作施工步骤的动画，对施工现场的工人进行指导。基于BIM 制作的效果图如图2 所示。

图2 基于BIM技术的门窗安装信息动画展示

图2 展示了门窗的主要结构，并将真实的门窗按照一定比例以剖面的形式展示出来，能够清晰地看到门窗的结构由玻璃、室内防水隔气膜、窗扇、窗框、预压膨胀胶带、铝合金窗台板、防腐木、拉爆螺栓、室内防水透气膜、外墙保温涂料、混凝土结构组成。图2 仅展示了效果图中的二维图像，在实际的BIM 技术中，施工细节以3D 的形式被展示出来，更加清晰直观，对现场的信息储存与作业指导更具现实意义。

3.2.2 门窗安装的细节把控

为了保障门窗安装的质量，达到理想的效果，门窗从测量放线到检查整改的每一个过程都按照质量标准进行细节把控。在窗玻璃的安装有严格细致的要求，为了达到隔绝声音与室外水蒸气的目的，必须满足以下几个条件，窗玻璃必须使用三玻两腔的方式充填氩气；窗框部分必须采用实木的窗框；严格按照要求对防水透气膜粘贴细节进行控制。其中防水隔膜密封胶的粘贴是难点问题。在粘贴过程中，通过BIM 创建的模型获得工艺过程难点的标签，将这些标签粘贴在窗框上，对现场的粘贴过程进行指导。若按照上述方式对门窗安装质量进行严格把控，就能让室内的热能挥发水蒸气向外透出，而将室外的水蒸气隔绝在外，达到创造舒适环境的目的。与此同时，还解决了超低耗门窗安装的难点问题，达到了低碳的目的，安装质量得到了进一步的提升，门窗的气密性也达到了要求。具体的安装流程如图3 所示。

图3 门窗安装的具体流程

图3 是门窗详细的安装流程，主要分为10 个步骤，主要流程如下：首先进行测量放线、规范洞口、安装固件设计，然后将室内的隔气膜粘贴在主框上，清理室内的窗台；再进行固定件处补粘防水布、粘贴室外透膜、粘贴室内隔膜、安装窗台板；最后再对整体进行检查整修。在整个的安装过程，利用BIM技术完成安装节点的动画制作，指导现场人员施工，提升了工作的效率。之后，根据现场安装数据随时调整模型信息参数，形成信息反馈系统。

4 基于BIM技术的安装结果分析

为了检验研究方法的适用性与优越性，将本文研究方法用于实际的门窗安装中，并与传统的方法进行比较，结果显示，在能源节省上，本文研究方法消耗能源更少，能源损耗仅为传统方法的12%。实验在门窗的隔水性、气密性、通风性能上进行测试比较，结果显示，本文研究方法的隔水性、气密性、通风性均更好，能够创造更舒适的居住环境。由此可知，基于BIM 技术的门窗安装能带给住户更加舒适的居住体验。综上所述，基于BIM 技术的门窗安装在满足建筑物基本的舒适度要求同时，还能够节能减排，满足低碳理念。

5 结语

为了在门窗安装中贯彻低碳理念，研究在BIM 技术的基础上，结合低碳理念，构建门窗安装的BIM 模型。通过构建模型，有效解决了传统门窗安装过程中存在的问题，实现了能耗的降低。基于研究方法的应用结果显示，本文研究方法在门窗安装过程中不仅能够提升门窗的气密性，还能够改善住户的居住体验，同时减少了能量损失。