被动房用 TICO 玻纤增强聚氨酯提升推拉节能门

1 引言

随着我国建筑节能要求的提高，被动式建筑作为一种新型低能耗建筑受到越来越多人的关注。我国城市化进程的加快使得城市中的高层建筑越来越多，而被动式建筑在我国经过本土化以后也越来越多地应用到高层建筑中，这就对高层建筑的门窗性能提出了更高的要求。特别是在高档楼盘中，采用平开门作为阳台门时，不仅会占用较大的空间，而且平开门的分割一般较碎，会使人视觉感官上有压抑感，因此提升推拉门就成了人们关注的焦点。相比于普通推拉门，提升推拉门具有更好的保温性能和气密性，且启闭力小、使用寿命长。提升推拉门的开启和关闭主要通过五金传动系统带动滑轮组座沿着轮组提升机构方向运动，从而实现门扇的提升与下降功能，开启时，利用五金件的传动功能使滑轮组落到下框轨道上，门扇提升一定高度后使密封胶条解除密封从而实现推拉功能；关闭时，利用五金件的传动功能使滑轮组与下框轨道分离，门扇在自重作用下下落并将密封胶条紧紧压在下框上。通过门扇提升和下降来实现密封胶条的解封和密封只能解决门扇与下框的密封问题，而目前大多数提升推拉门窗的上部密封只是通过密封胶条的搭接来实现，当室内外压力差大于一定值时，会造成上部密封的不可靠。为了解决这种不可靠密封问题，上海克络蒂材料科技发展有限公司（以下简称克络蒂公司）经过多年的不断研发和创新，以力学性能优异的新一代玻纤增强聚氨酯复合材料为型材 [1]，通过特殊的型材结构设计和密封节能方案设计定型了玻纤增强聚氨酯复合材料提升推拉门。

2 玻纤增强聚氨酯复合材料

目前门窗行业中应用较为广泛的有铝合金门窗、木门窗、塑钢窗。表 1 为铝合金、PVC、木材等型材的力学性能和导热系数对比，铝合金具有较高的弯曲强度和弯曲模量，但是导热系数过高，PVC 的导热系数较低，但弯曲强度和弯曲模量也很低，需要通过衬钢来弥补其强度和模量，这样会提高它的热传导性，而木材的弯曲模量较低且耐腐蚀性较差，影响其在门窗应用中的使用寿命。玻纤增强聚氨酯复合材料作为一种新型的门窗型材，具有强度高、导热系数低等优点，较易满足被动式建筑对门窗在保温性能和抗风压方面的高要求。

表 1 常用型材的力学性能和导热系数

3 玻纤增强聚氨酯提升推拉节能门的外形设计

玻纤增强聚氨酯复合材料具有较高的弯曲强度，其作为门窗型材使用具有无可比拟的优势，在进行提升推拉门窗的外形设计时，门窗基本性能得到满足的基础上，可以最大限度地减小框扇的截面宽度，玻纤增强聚氨酯提升推拉节能门具有较好的通透性，如图 1 所示，以2400mm×2400mm 的尺寸为例，门的框扇截面平均宽度为 94mm，框玻比仅为 17%，与传统的推拉门相比，玻纤增强聚氨酯提升推拉节能门的框玻比显著降低，从而满足现代人们对门窗大视野的需求。

图 1 提升推拉门立面

4 玻纤增强聚氨酯提升推拉节能门性能保证

4.1 保温性能的保证

提升推拉门的保温性能主要受型材、玻璃和框扇之间缝隙的影响。玻纤增强聚氨酯提升推拉节能门所用的玻纤增强聚氨酯复合材料本身具有较低的导热系数，同时可以在型材腔体中填充导热系数较低的聚氨酯硬泡材料来减少热传递（如图 2 所示）。通过模拟计算，框腔体填充泡沫后传热系数可达到 0.69W∙m-2∙K-1，相当于等厚度的匀质材料导热系数达到 0.055 W·m-1∙K-1 的隔热效果。整个提升推拉门的型材平均传热系数达到 0.9W∙m-2∙K-1 左右，配置 5Low-E+16Ar+5+16Ar+5Low-E（传热系数为0.7W∙m-2∙K-1）的三玻两腔的玻璃后，提升推拉门（尺寸：2400mm×2400mm）的传热系数约：0.9×0.17+0.7 ×0.83+0.03×2.29=0.80 W∙m-2∙K-1，若选用传热系数为0.5W·m-2·K-1 的真空中空复合玻璃，则门的传热系数约为：0.9×0.17+ 0.5×0.83+0.03×2.29=0.64W∙m-2∙K-1。另外，框扇之间缝隙通过至少四道密封的方案进行封堵，减少空气的渗透路径，从而提高保温性能。

图 2 门扇截面设计

4.2 气密性的保证

玻纤增强聚氨酯提升推拉节能门采用了一开启一固定的单扇推拉结构，与传统推拉门的双扇开启结构相比，玻纤增强聚氨酯提升推拉节能门既保证了原有结构的开启面积，使透光面积和通风量无变化，又减少了整个门体结构中框与扇的缝隙总量，减少了室内外空气渗透路径。在开启扇与框的下、侧两个接触面中，采用了两种三元乙丙密封胶条，进行了四道密封的接触式方案设计，从而增加了胶条密封的可靠性。勾企部位属于推拉门的薄弱部位，容易透气、渗水，一体化勾企型材（如图 3所示）的出现解决了这些问题，勾企部位采用了一种毛条和一种胶条相配合的四道密封的设计方案。整个结构中最为薄弱的部位为勾企与上框交接处，传统解决方案是采用类似于毛条的密封块进行封堵，但是这种方案仍不能完全解决开启扇在关闭状态的密封性，而提升推拉门在此薄弱部位采取了以记忆海绵泡沫作为密封块的设计方案（如图 4 所示），特殊的结构设计使门扇闭合时会将记忆海绵紧密压合，开启扇与记忆海绵密切接触实现此交接部位的密封。

图 3 勾企截面设计

图 4 勾企与上框交接处结构

4.3 抗风压的保证

玻纤增强聚氨酯复合材料的弯曲强度可达到1000MPa，具有优异的抗弯性能，玻纤增强聚氨酯提升推拉节能门通过截面设计使型材具有了较大的惯性矩，从而提高了整个推拉门的抗风压性能，其抗风压性能 9级的要求得以保证。

4.4 水密性的优化设计

尽管阳台门一般采用雨蓬进行挡水，但恶劣的风雨天气对阳台门的水密性仍然有一定的要求。玻纤增强聚氨酯提升推拉节能门的下框采用了外低内高的设计方案（如图 5 所示），固定扇位于低处，其四周的完全密封可以防止水的渗入；活动扇位于高处的滑轨上，扇与框采用两种胶条进行了四道密封，然后通过与排水通道的有效配合使整个提升推拉门拥有较好的水密性。