注胶美式铝合金提拉窗的结构分析
朱建成 何振程 赵琳
摘要：注胶美式提拉窗是北美非常流行的节能门窗产品，其结构上的突出特点是竖条形式的窗型及提拉的开启方式。本文对注胶美式提拉窗的结构形式进行了归纳和分析，给出了提拉窗的主要结构形式，并针对其配件选用进行了分析和总结。
关键字：提拉窗；注胶铝合金型材；门窗结构
一、注胶式美式提拉窗概述
注胶美式提拉窗是一款在北美非常流行的节能窗型，其特殊的材料构成及结构设计使其具有独特的优点，并随着注胶提拉窗在国内认知度的提高及在实际工程项目中的应用，使该窗成为性能优越，具有良好发展前景的门窗形式。
- 注胶式美式提拉窗的特点
与同类型的节能隔热窗（欧式穿条式门窗）相比，美式注胶提拉窗有如下突出的优点：（图1为美式注胶双提拉窗节点图）
（图1）
（1）在建筑物的窗墙比给定的情况下，竖条窗比方型窗更能充分利用自然光。在白天时，室内更加明亮，减小了因窗型设计不合理而在白天点灯照明。建筑师在大多数情况下，采用提拉形式的竖条窗而降低建筑物的窗墙比，得到更好的节能效果。
（2）在综合性能相同的情况下，提拉形式的竖条窗系统，较内开窗系统更节省铝型材，大约节省1公斤/平方米窗。另外由于如果我们国家鼓励提拉形式的竖条窗的使用，那将会产生巨大的社会效益。
（3）提拉形式的竖条窗的防水性能较内开窗好。很多高层的铝合金内开窗在雨季漏水，雨水透过窗户流到窗台、地板，给业主造成不便。提拉形式的竖条窗就能根治雨季漏水问题。
现如今我们乘坐的火车车厢有很多提拉窗，几乎没有雨季漏水现象。
（4）提拉形式的竖条窗气密性能好，主要是在设计上有所不同。美式提拉窗采用“框包扇”的设计理念，较欧式的“扇包框”的推拉窗设计方法，气密性能更好。
（5）提拉形式的竖条窗所采用的五金件质量稳定，成本低，使用起来轻便；能单提拉，也能双提拉；如为了方便清洁玻璃，还可以实现内倒。
（6）提拉形式的竖条窗在开启的时候，不会将铝合金的断热材料（聚氨酯）直接暴露给太阳光，保证断热材料（聚氨酯）不降解，安全性能得到充分的保证。
（7）提拉窗的“框包扇”设计方法，无论实际使用条件下是正风压或是负风压，都能保证窗扇不会脱落，使人免受伤害。特别适用于台风、飓风多发地区。
（8）因为提拉形式的竖条窗宽度一般不会超过1200毫米，其抗风压的能力强，是沿海地区和高层建筑的首选。
（9）在窗外形及面积相同的情况下，提拉窗的在同一层面上的通风量比推拉窗大一倍。
2、注胶式美式提拉窗在国外的发展现状
在美国20世纪60年代早期，注胶式隔热铝窗开始进入市场。但是直到20世纪70年代早期，注胶式隔热铝窗才真正获得商业成功。第一款使用注胶隔热技术的门窗由美国雷诺兹金属公司（REYNOLDS）和美国ACORN门窗系统公司联合推向市场，并取得巨大成功。从此，注胶隔热铝门窗系统成为了北美众多商用及民用工程项目的首选。
随着我国经济的飞速发展，各种建筑拔地而起，门窗的形式也变得多种多样。在国家倡导节能、节约的大环境下，在建筑门窗多元化、现代化的时代背景下，中国的门窗行业也逐渐从思想上意识到提拉窗系统的先进性，因而现在已有更多的建筑选择和使用注胶式美式提拉窗。北京奥林匹克森林公园的项目就使用了注胶美式提拉窗，相信今后其市场需求也十分巨大，具有十分广阔的发展前景。
二、注胶铝合金型材的特点
注胶式铝合金型材是最主要的门窗隔热型材之一，它是把液态隔热材料注入铝合金型材浇注槽内并固化，切除铝合金型材浇注槽内的临时连接桥使之断开金属连接，通过隔热材料将铝合金型材断开的两部分结合在一起的复合方式。
注胶式铝合金型材的优点在于：
1.、具有更好的结构和隔热性能
与穿条式相比注胶槽设计拓展了型材断面的设计思路，使型材断面的设计更加紧凑，从而使降低了铝门窗的材料使用成本。另外，其隔热材料（聚氨酯）的导热系数仅为0.12W/mK,通过选择不同的注胶槽宽度以满足不同的隔热需求，有效提高了铝窗的隔热性能。
2、更好的可加工性能及力学性能
注胶式铝型材与穿条式相比，在隔热材料与铝材的连接上，注胶式的连接更紧密，穿条式隔热技术实现不了的设计截面，注胶式大多都能实现，故：注胶型材具有更好的可加工性。注胶式隔热型材的惯性矩约为非隔热型材的90%（其计算方法参考AAMA TIR-A8-04）,故：其力学性能更卓越。
3、生产成本更低
注胶式隔热型材只需要一个模具，挤出型材的工时、表面处理的工时节省一倍。故：注胶式隔热铝型材的生产成本比穿条式的稍低。
4、生产效率高及质量稳定
注胶隔热型材的生产速度为1米/秒（亚松分体机），较穿条式的提高2倍多。其产品质量的保证与型材的处理表面、室内温度、化学剂温度、槽口尺寸、化学祭的混合比例有关，而这些因素都可以很好的控制。故：其质量的稳定性能更好。
5、更有利于环境保护
注胶隔热技术是双组分的聚氨酯在常温下进行的放热聚合反应，约35秒既可凝胶固化。而穿条式的聚酰胺66需要在250摄氏度以上成型。两者技术的能耗相差很大，二氧化碳的排放量亦相差悬殊。故：注胶隔热技术更有利于环境保护。
6、产品应用的范围更广
注胶隔热技术使用的聚氨酯材料是热固性塑料，主要用于隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等恶劣的环境中使用。穿条式的聚酰胺66是热塑性塑料，对潮湿、酸等因素较敏感。
注胶式铝合金型材的缺点在于：
对于室内外颜色要求不同的双色型材，注胶式隔热型材较难实现。
三、注胶式美式提拉窗的结构
注胶式美式提拉窗区别于其他门窗的最大特点是：其使用结构及配件形式的不同。目前提拉窗按结构分为：单提拉（内倒）和双提拉（内倒）。现分别将单提拉窗与双提拉窗、非内倒型提拉窗与内倒型提拉窗进行对比：
1、单提拉窗与双提拉窗的对比：
（1）单提拉窗：为仅下提拉扇可以开启的窗型（图2）
（图2）
单提拉窗的优势：
由于必需的配件较少，单提拉窗的价格比较便宜。
玻璃所占面积较大，可以获得更大的采光率。
由于仅一扇可以开启，我们可以获得更好的水密性。
由于仅下提拉扇可以开启，可以进一步的降低材料成本。
可以使用内倒提拉簧系统或（非内倒）提拉簧系统。
单提拉窗的劣势：
仅下提拉扇可以开启，通风性能较差
当我们使用一个可内倒类型的提拉簧系统时，上提拉扇外侧的玻璃较难清洁。
考虑到使用的玻璃系统，上提拉扇可能较难维修。
（2）双提拉窗：为上下提拉扇均可以开启的窗型（图3）
（图3）
双提拉窗的优势：
上下提拉扇均可以开启，通风性能更好。
双提拉内倒设计，两个窗扇均可以从室内进行清洁。
两个窗扇均可以拆卸，必要时维修更为容易。
需要通风时，仅打开上提拉扇即可。
双提拉窗的劣势
成本较高，该窗型需要更多的五金配件。
玻璃面积较小，通常上提拉扇的宽度较小，一定程度上减少了玻璃面积。
气密性较差，由于两扇均可以开启，使得空气渗透率较高。
2、非内倒型提拉窗与内倒型提拉窗：
（1）内倒型提拉窗最大的优点是：可以从室内清洁玻璃的外表面，若窗扇必须从框上拆卸下来的话，内倒型提拉窗比较容易做到。因为有内倒功能的要求，所以无论是单提拉窗还是双提拉窗，其五金配件的价格都将有所提高。
（2）非内倒型提拉窗的优势：就是五金配件价格较便宜。非内倒型提拉窗的窗扇也可以从框上拆卸下来，但不及内倒型提拉窗方便。
四、注胶式美式提拉窗配件的选用
提拉窗的配件主要由三部分组成：提拉簧系统、锁具和内倒五金件（非内倒窗的配件为前两项）。
- 提拉簧系统可以分为三类：
（1）螺杆式提拉簧（图4）： 该系统由一个装有螺杆的金属管或PVC管组成。按照窗扇的重量，螺杆将旋转一定的圈数以提供合适的拉力。这个操作一般是在将提拉簧装到提拉窗上之后进行。如果需要的话，在提拉窗安装完成之后，提拉簧的力度可以在一定的范围内进行调整。
提拉管直径：9.5mm 至 19mm；
提拉管长度： 228mm 至 1778mm (取决于门窗制造商)；
P V C 管： 可以提供与提拉窗相称的颜色。
承重能力： 重型商用提拉簧系统最大可以承重80磅（36.3公斤）的窗扇。可以用在内倒型和非内倒型单提拉或双提拉窗。
（2）滑轮式提拉簧（图5）：该系统是由一个钢管和隐藏在其中的带滑轮索的卷簧构成的。 一个滑轮的承重范围是3磅~5磅（即1.36~2.27公斤），其力度是不可以调节的。
腔体尺寸：12.7mm 至 16mm。
腔体长度：228mm 至 1525mm
承重能力： 对于商用窗来讲，最大可以承重80磅（36.3公斤）的窗扇。可以用在内倒型和非内倒型单提拉或双提拉窗。
（3）恒力式提拉簧（图6）：恒力是由装在配件腔中1，2或3个弹簧钢卷的组装系统提供。宽度为9.5mm和13mm。 通常，每个弹簧卷的承重范围是3.5磅~7.5磅（1.59公斤~3.4公斤）。其特点是：绝大部分专用于内倒型提拉窗，通常用为住宅用窗，提拉簧装入门窗后，我们从外面看不到它。并且可以提供最大限度的开启，对于恒力提拉簧，窗扇限位通常并非必须。
（图4） （图5） （图6）
2、锁具包括窗扇锁和铝搭扣：
（1）窗扇锁（图7） ： 一般来讲，半圆锁都配有一个锁座。应用于单提拉或双提拉窗结合处，紧密的锁扣可以增强提拉窗应对恶劣天气的能力和安全性。
（图7）
（2）铝搭扣： 安装在双提拉窗上提拉扇上方和下提拉扇下方的一段短小的铝材。该配件的设计要点：当关闭窗扇时，搭扣能够严密地扣紧在窗框上。
3、内倒五金件（分为三种）：
内倒五金件当窗扇关上时，内倒五金件的锁舌能自动缩回。五金件的材料是注模尼龙，其颜色可以与提拉窗的表面颜色相配衬。分为以下三种：
（1）上方和表面的配件（图8）：安装时，用螺丝将五金件拧在窗扇的顶部。
（2）平板型配件（图9）：五金件安装与窗扇料的上表面平齐，有多种类型的按钮可供选择。
（3）内部用配件（图10）： 五金件安装在铝材的内部。因此，只有按钮是外露的。
（图8） （图9） （图10）
五、结束语
注胶式美式提拉窗，是集多种优势于一身的节能窗型产品，有着巨大的市场潜力和广阔的发展前景，我们期待着更多的人关注它，使其在国内得到更大的发展。“绿色环保，人文奥运，节能减排，爱护我们赖以生存的地球村”需要大家共同的努力，为了我们的天空更蓝，我们的江河、湖海更清澈，正确的选择就在您的手边。
注胶式美式提拉窗较其它隔热技术每平方米节约用料近1公斤的隔热铝合金型材。最近我看到了一条公益广告：“每人一天节省一张纸，世界就会多保留一片森林”。建设部目前提倡“节能减排”，保护环境，如果我们国家要鼓励注胶式美式提拉窗的使用，那将会产生巨大的社会效益。美国在1998年全社会发动的“节能之星”运动，效果显著，值得我们国家加以借鉴。