玻璃钢门窗,助力建筑节能新突破

眼睛是人心灵的窗户,窗户是建筑物的眼睛.建筑物的思想,建筑物的灵魂很多都需要用窗户来表现,因此窗户在建筑中是至关重要的一个组成部分.门窗除了其装饰功能外,还有使用功能的六个方面：水密性、气密性、风荷载以及声、光、热.涉及到建筑节能的重点有光、热方面的性能,本文重点介绍门窗光、热、气密性方面的性能.

节能门窗,建筑更节能

在一般房屋建筑中,窗户传热量约占22%,再加上窗户缝隙的传热损失约占建筑物全部耗能的50%左右.门窗主要由型材框和玻璃组成,玻璃在门窗中占的比例很大,一般钢、铝合金窗的框与玻璃比为20：80,塑料窗为35：65,玻璃钢和木窗由于保温隔热效果好及强度高的原因没有严格界定,但基本介于两者之间.因此玻璃对门窗的传热系数影响很大,同一朝向面积的玻璃的保热量是同一朝向面积墙的保热量的8～15倍,随着国家对建筑的能耗控制要求越来越高,建筑玻璃的应用也由普通的单玻提高到双玻、三玻、Low_E中空等节能玻璃.对于门窗来说,大家习惯以门窗采用框的材质来称呼是何种门窗,因为对于同一规格门窗来说,玻璃大家采用的都是一样的,性能参数也是固定的,影响门窗性能的因素变成了门窗框的材料,各种材料的不同,门窗保温、隔音、密封、防腐等性能也不同.

选材不一,种类多样

建筑门窗的种类很多,整体上它包括工业用和民用门窗两大类.在国际上,门窗按照功能的发展顺序断代,大致可分为四代：第一代为采光窗、通风换气门窗、或瞭望门窗；第二代为围护或安全门窗、装饰门窗；第三代为节能窗、保温窗、隔热窗、密封窗、隔音窗和防腐蚀窗等；第四代为智能窗,主要包括呼吸窗、感应窗、遥控窗和防菌环保窗等.门窗按照生产力发展断代,实质上就是按照不同材质的门窗投入使用顺序来断代,大致可分为三代：第一代为木门窗；第二代为金属门窗,包含钢门窗、铝合金门窗、铜门窗等；第三代为塑料门窗,包含PVC门窗和玻璃钢门窗等.

在国内,通常行业内部是按照时间顺序来给门窗断代的,即木门窗、钢门窗、铝合金门窗、PVC门窗和玻璃钢门窗五代.

木门窗：木门窗是指以木材为原料制作的传统门窗.木门窗容易加工制作,它应用历史最早、最久,直到现在世界上高等级的门窗仍为木制.木门窗有很多特点：可“塑”性强,木质的种类多,门窗外观古朴、高雅、庄重、活泼,木材的导热系数很小,木窗只要提高气密性即可获得良好的节能效果.然而木材强度有限无法适应大面积的门窗加工,而且防火、防虫、防腐蚀性能差,受潮变形大,须定期维修保养.截止到2006年第五次全国森林资源清查,我国森林履盖率仅占全国面积的16.55%,木材资源有限,全世界都在为保护环境、保护生态而禁伐,使木门窗的使用受到限制.

钢门窗：钢门窗在上世纪80年代曾得到广泛应用,它对减少木材消耗做出过重要贡献,钢门窗强度较高,材料断面小、透光率大,可以获得较大的采光系数,坚固耐久,防火能力好.钢门窗的发展也历经了实腹钢门窗、空腹钢门窗、彩钢门窗和断桥钢门窗四个阶段,目前应用较多的为彩钢门窗.实腹钢门窗和空腹钢门窗是早期的钢门窗,这类门窗虽有截面小等优点,但也存在气密性差、水密性差,密封不好,且不耐腐蚀等不足,尤其是在沿海盐雾大的地区、湿度大的南方地区,导热系数大,外观差,门窗使用中对流、传导两项的冷热损失大,属高耗能产品.

铝合金门窗：铝合金门窗是继木门窗、钢门窗后出现的第三代门窗,在外观与结构上均有很好的美观性和使用性,代替木门窗与钢门窗占领门窗市场.早在二十世纪三十年代,在欧美国家开始试制应用,二战后,由于铝工业技术的进步,给铝合金门窗幕墙的发展提供了丰实的建筑材料,从而使铝门窗自上世纪50年始得以系统发展,铝合金以其优良的特性成为现代建筑业中除钢以外应用最广泛的金属材料.我国是从上世纪80年代中期引进欧、美、日技术设备的,主要技术体系来自日本和欧洲的意大利、德国等.铝合金门窗的发展也经历了三个阶段：早期的单铝门窗,目前的彩铝门窗和断桥铝合金门窗,以彩铝门窗应用最广.劣质铝合金门窗导致了劣质工程现象层出不穷,同时政府监管力度不够,在社会上造成了很坏的影响,再加上节能性能的要求,才使PVC门窗异军突起,在国内得到迅猛的发展.

塑料（PVC）门窗：塑料（PVC）门窗是继木、钢、铝之后发展起来的第四代门窗.1955年诺贝尔公司生产出了第一樘塑料样窗.之后,于1959年赫斯特公司在前联邦德国杜塞尔多夫举行的世界展览会上首先展出了PVC门窗样品,从此世界上第一批塑料门窗开始推广应用,至今已有50多年的历史.英国、美国、法国、瑞士、丹麦等国家的塑料门窗技术,都由德国引进并迅速发展起来.目前欧洲塑料门窗市场占有率为40％,德国为54％.美国已发展到45％,据权威资料显示,全球塑料门窗的平均占有率已达20％以上.中国是从上世纪80年始引进意大利、德国塑料门窗技术的,经过近30年的发展已达到德国90年代后期水平,国内市场占有率在35％左右.

玻璃钢门窗：玻璃钢门窗,是继木、钢、铝、塑后又一新型门窗.玻璃钢门窗综合了其他类门窗的防腐、保温、节能性能,更具有自身的独特性能：在阳光直接照射下无膨胀,在寒冷的气候下无收缩,轻质高强无需金属加固,耐老化使用寿命长,其综合性能优于其他类门窗.它具有优良的特性和美丽的外观,充分满足了现代社会对建筑门窗节能降耗、绿色环保的要求.其具有轻质高强、密封性能佳、节能保温、隔音隔热、防腐绝缘、尺寸稳定性好、耐候性好等诸多特性,另外,玻璃钢门窗饰面颜色丰富,采用特殊工艺表面处理后,耐擦洗、不褪色、观感舒适大方,并且适中,适合中高档消费,符合我国门窗行业发展国情.

低碳节能,成全球发展趋势

在二十世纪后半段,随着世界工业经济的发展、人口的剧增、人类的无限上升和生产生活方式的无节制,世界气候面临越来越严重的问题,二氧化碳排放量越来越大,地球臭氧层正遭受前所未有的危机,全球灾难性气候变化屡屡出现,已经严重危害到人类的生存环境和健康安全,即使人类曾经引以为豪的高速增长或膨胀的GDP也因为环境污染、气候变化而大打折扣.面对全球气候变化,急需世界各国协同减低或控制二氧化碳的排放,　2009年12月7－18日在丹麦首都哥本哈根召开了《联合国气候变化框架公约》第15次缔约方会议暨《京都议定书》第5次缔约方会议,来自85个国家元首或政府首脑、192个国家的环境部长和其他谈判代表召开峰会,商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案,就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议,即2012年至2020年的全球减排协议,会议达成《哥本哈根协议》.

在中国,2006年底,科技部、中国气象局、发改委、国家环保总局等六部委联合发布了我国第一部《气候变化国家评估报告》.2007年9月8日,亚太经合组织第十五次领导人非正式会议在澳大利亚悉尼召开,中华人民共和国国家主席出席当天举行的第一阶段会议并发表重要讲话,提出了四项建议应对全球气候变化.2008年1月国家发改委和世界自然基金会共同选定了上海和保定作为低碳城市发展项目试点,由国家发改委、建设部、科技部、环保总局、商务部等专家组成的项目技术顾问组也正式亮相.在2010上海世上,许多低耗环保的新型材料一一亮相,会“呼吸”的墙壁、地板随处可见.世很多场馆使用的都是可回收利用的绿色材料,住、行、衣都可以低碳.全国政协委员、中电国际董事长李小琳认为：作为发展中国家,大力发展低碳经济不仅是积极承担环境保护责任、完成国家节能降耗指标的要求,同时也是中国调整经济结构、转变经济发展方式的历史机遇.针对建筑成为中国“能耗大户”的现状,全国政协常委、民建副主席王少阶建言：“大力发展低碳建筑是中国推进节能减排,应对气候变化的重要举措之一.”

哥本哈根会议的召开并最终签署协定,标志着节能减排、建设低碳社会已成为世界各国的共识.在我国,随着经济社会的全面迅猛发展,建筑能耗在全社会总能耗中的比重越来越大,而门窗能耗的高低对建筑总能耗的影响至关重要.建筑节能,门窗的更新换代是大势所趋.

推广节能门窗,国内前景广阔

目前,发达国家的建筑能耗占社会总能耗的43％,中国占到40％；门窗能耗通常占建筑能耗的45％～50％,占社会总能耗的15％～20％.欧洲现行门窗标准K值为1.3,而我国门窗平均K值约为3.5（保温）,按我国现有城镇建筑面积约430亿平方米计算,如果实行欧洲现行标准,每年可节省标准煤4.3亿吨,约为中国全年煤炭产量的20％,数量惊人,门窗节能的重要性足以显现.

哥本哈根会议之后,世界各国纷纷推出自己的节能减排政策,同时门窗节能标准方面对门窗进行严格规定在,德国将门窗K值从1.1～1.3提高到0.8,而我国节能要求最高的北京K值为2.5,仅仅达到德国1984年的标准,2013年北京、天津率先实行第四部节能75%的要求,即K值在1.5～2.0.美国计划在2015年前,将达不到标准的门窗全部更换,每更换一平方米,由国家补贴35美元.瑞士将门窗标准上调至K值0.7.法国计划在2017年将达不到标准的门窗全部更换,到2020年实现建筑门窗零能耗.仅有8000万人口的德国,建筑开工数量并不多,但目前仍有300多家门窗企业,而这些门窗企业的业务基本都是原有建筑门窗的改造更新.

在发达国家中,使用高品质节能门窗的比例已经达到了门窗总量的67％,而在我国,截止2009年节能门窗只占门窗总量的0.5％,绝大多数为高能耗的普通铝合金单玻门窗和低档次的塑料门窗.因此,降低建筑能耗,进而达到全社会节能减排目标,门窗更新换代势在必行.

节能门窗市场空间巨大,发展前景广阔.十二五期间,我国每年新开工建筑面积约20亿平方米,门窗用量约5亿平方米,产值约1700亿元至3000亿元.从建筑成本上看,北京、上海等一线城市目前房地产为每平方米1～3万元,二线城市为3000～10000元,如新楼盘将普通门窗更换为高品质节能门窗,每平方米只需增加50～120元,这对动辄上万元的房产销售而言微乎其微,不会给购房者增加过重负担.另外门窗生产涉及到多个相关行业、上千个上下游产品,包括设备、型材、五金、玻璃、粘胶等等,而门窗产品的需求会大大拉动相关产品的市场销售,刺激经济发展,小门窗可以带动大市场.

为什么我国节能门窗行业与发达国家的差距那么大呢,突出表现在下面三点：

首先是社会认知程度低.近年来,我国的房地产市场火爆,而且大多为毛坯房,房子只要盖好,就不愁销售,门窗的好坏不会影响楼盘销售,部分开发商未能将节能门窗作为楼盘销售的卖点.社会对门窗性能要求不高,行业对门窗标准重视不够,这些都严重制约了门窗产品质量档次的提升.

其次是行业发展状况不容乐观.我国的门窗企业绝大多数是手工作坊式,低级的生产状态多年没有改变,成规模能生产高品质节能门窗的厂家少之又少,更谈不上产品开发,这种现状影响了行业的发展.

最后是生产工艺落后.门窗属于量身的产品,产品加工工艺特殊、工序繁杂,设备精度、生产安装及技术要求高.门窗企业生产能力的提升,需要一个漫长的过程,不能一蹴而就,这在很大程度上延缓了行业的整体发展.

市场的需求和行业的差距都表明,在大力发展低碳经济的形势下,节能门窗、特别是高品质节能门窗的发展是社会发展的大势所趋.

玻璃钢门窗,建筑节能有高招

十一五期间,在我国的建筑门窗产品市场份额上,铝门窗产品（含幕墙）占的比例最大,为55%；其次是塑料门窗,占的比例为35%；钢门窗占的比例为6%；木、玻璃钢等其它材料产品的门窗占了剩余的4%.铝合金和塑料门窗之所以会占这么大的比例,原因是在我国广大城镇中,铝合金和塑料门窗制品发展的时间长范围广.而木门窗由于资源的匮乏和价位的高高在上使得市场占有率极低.钢门窗主要应用于防火门窗、防盗门和部分工业门窗,所以还可以保证一定的市场份额.至于玻璃钢门窗,由于其出现市场比较晚,还不被广大民众所接受,所占的市场份额比较小.那么相对于市场上占有率较大的铝合金门窗和塑料门窗,我们要推广的玻璃钢门窗有什么优势呢?一个产品的节能与否反映在这个产品的生产能耗和使用能耗两个方面,下面我们就按生产能耗和使用能耗两个方面来比较讨论这几种门窗.

由于门窗在加工过程中耗能很少,所以门窗真正的能耗体现在组成门窗的各种材料生产能耗上,由于玻璃、五金件、胶条等密封件大家都是通用的,真正的的差别体现在型材上.生产一吨铝型材耗电量约为16000度；生产一吨钢型材耗电量约为8000度；生产一吨塑钢型材耗电量约为1800度；而生产拉挤中空玻璃钢型材,由于工艺和配方的不同,生产一吨型材的耗电量在100～300度之间.所以从生产能耗上来看,玻璃钢和塑料门窗耗能较少,是节能门窗；而铝合金门窗是高耗能产品,不应算作节能窗.

门窗的使用能耗体现在门窗的节能性能和长期使用性能上,下面从材料、型材、门窗三个方面的对比来说明门窗是否真的节能.（下文表中数据均引用自《建筑外窗、遮阳及天窗节能设计规程DB51/T5065-2009》.）

从“常用窗框材料的导热系数”表中可以看出,木、塑、玻璃钢材料的导热系数很接近,都很小,建筑钢材和铝合金的导热系数比较大.

从“常用窗框型材的传热系数”表和“常用玻璃的传热系数”表中可以看出,作为窗框型材,玻璃钢、塑料和木材型材的传热系数比较接近,都低于普通中空玻璃的传热系数；而普通铝合金型材的传热系数则是普通中空玻璃的传热系数的2倍以上,断桥铝合金型材虽然好一些,但其传热系数仍比普通中空玻璃的传热系数高出30%～40%.

从“玻璃钢窗、塑料窗与断桥铝合金窗的传热系数”表中可看出,采用低辐射中空玻璃的断桥铝合金窗,它的传热系数才能达到采用普通中空玻璃的玻璃钢窗或塑料窗的传热系数水平.而低辐射中空玻璃的远远高于普通中空玻璃的,这就使得断桥铝合金门窗的成本大大提升.

从“玻璃钢窗、塑料窗与断桥铝合金窗的传热系数”表中同样可以看出,玻璃钢门窗和塑料门窗的传热系数是差不多的,那么这两种材料门窗真正的区别在哪里呢?

玻璃钢属于热固性材料,物理性能比较稳定,耐老化；热膨胀系数和墙体及玻璃很接近,热胀冷缩相对变形很小,基本上墙体、玻璃、窗框共同膨胀收缩,不会产生受热窗框膨胀被挤压变形和遇冷窗框收缩与墙体间裂胶现象,保温性能比较稳定.

PVC属于热塑性材料,具有受热时变软冷却变硬的特性,易产生形变；热膨胀系数是墙体的8倍、玻璃的10倍左右,冷热温差较大时容易产生受热窗框膨胀被墙体窗洞挤压变形和遇冷窗框收缩与墙体窗洞间裂胶现象,造成密封不严,出现了热量的对流损失,阻隔热量传导损失的传热系数也就失去了作用,门窗的保温效果大大降低.

两种门窗的对比说明了玻璃钢的优点,能始终如一地保持原有节能效果；也指明了塑料窗的问题,初始安装使用效果很好,长久使用经过日晒雨淋和冷热交替后门窗发生变形,保温节能效果大大降低,为保证节能效果,必须要更换门窗.

谈了玻璃钢门窗和塑料门窗,下面我们再来看看断桥铝合金门窗.近几年,断桥铝合金门窗由于拥有时髦高档的外观、一定的保温节能和隔声的效果,在中高端楼盘中被大量采用,在2009年的门窗市场份额中达到了11%,市场上的用量很可观.前文已经提及了断桥铝合金门窗在节能保温上的不足,在长期使用性能上,会不会存在问题呢?铝合金的热膨胀系数是墙体及玻璃的2到3倍,受热膨胀和遇冷收缩的变形都很小,长期使用变形不大.断桥铝合金窗框是铝合金与塑料两种材料通过物理作用复合在一起,塑料和铝合金的热膨胀系数相差很大,多次冷热交替后由于热胀冷缩的原因,会使两种材料产生缝隙、错位甚至分离脱落,降低了窗框的强度和窗户的整体性能,市场上性能很差的断桥铝合金劣质窗还出现过断桥一侧铝合金窗户整体脱落现象,带来了很大安全隐患.

综上所述,我们从生产能耗上得出,玻璃钢门窗＞塑料门窗＞断桥铝合金门窗,玻璃钢和塑料门窗可以算是节能门窗,断桥铝合金门窗因为能耗太大不应算节能门窗.我们从使用能耗上得出,玻璃钢门窗最优,表现在良好的节能效果和稳定持久的使用性能；塑料门窗和断桥铝合金门窗持平,塑料门窗的优势在节能效果好,缺点在长久使用性能变差；断桥铝合金门窗的优势在于长久使用变形小,缺点在于节能效果稍差.所以玻璃钢门窗应该是值得大力推广的高品质节能门窗,塑料门窗是节能门窗,而断桥铝合金门窗只能算是使用上的节能门窗.

山东天畅环保工程有限公司的玻璃钢门窗型材,将产品的诸多问题以原料配方、拉挤工艺和产品模具的方式予以解决,型材生产对拉挤生产线的要求不高,使得型材的扩产更为简单,只需增加模具和生产线即可,而且一条生产线根据配置不同仅需15～26万元,可年产型材190～320吨,扩产投入低,产出高,见效快.

在相同的保温K值要求下,以目前市场价位的玻璃钢门窗型材、搭配6C+9A+6C（或6C+12A+6C）的普通中空玻璃、国产正规五金配件的门窗,市场工程价位在每平米520～650元；而国标断桥铝合金型材搭配6low-E+9A+6（或6low-E+12A+6C）单面低辐射中空玻璃、国产正规五金配件的门窗,市场工程价位在每平米580～670元.所以,建筑上采用玻璃钢门窗取代断桥铝合金门窗,不仅在门窗性能上得到提升,还可以在建筑成本上每平米门窗节约20～60元,生产能耗上每平米节约130度电以上,而使用能耗上,随着使用时间的增长,玻璃钢门窗的优势更会凸现出来.

采用玻璃钢门窗型材制作的玻璃钢门窗,由于有着强度高、变形小、耐老化和墙体共同膨胀和收缩等诸多优点,提高了门窗的气密性、水密性、抗风压和抗渗漏性能,使门窗有着优越的保温隔热和隔音性能.长期使用中,冬季采用玻璃钢节能门窗的室内温度比采用普通节能门窗的室内温度要高上2～4度；夏季,采用玻璃钢节能门窗的室内温度比采用普通节能门窗的室内温度要高低1～3度.2004年,北京房云盛公司在北京大兴安装了一幢节能示范楼,五年的试验记录显示：在没有任何取暖制冷设施条件下,冬天室内温度始终保持在15℃～16℃,夏天长期保持在22℃～25℃.结果表明,安装了玻璃钢门窗后,每100平方米建筑面积每年可节省能耗开支3000元,效益明显.经过粗略计算,在哈尔滨地区,采用玻璃钢门窗每平米每年可以节电76度；在北京地区,采用玻璃钢门窗每平米每年可以节电63度；在长三角地区,采用玻璃钢门窗每平米每年可以节电47度.试想,十二五期间每年我国新增住宅面积20亿平米,其中门窗近5亿平米,如果其中30%采用玻璃钢门窗,则生产上比铝合金门窗节电195亿度,比PVC塑料门窗节电18亿度；使用上每年至少节电80亿度以上,节能效果显著,为创造低碳型社会起到了一定的推动作用.玻璃钢门窗有着很好的性能,但玻璃钢门窗为什么还没有被人们所认可呢?

首先,玻璃钢门窗型材的生产水平参差不齐,行业内的技术工人稀缺.少数几个厂家生产的型材和门窗品质都很不错,为玻璃钢门窗在市场中赢得了一席之地.大部分厂家生产工艺还不完善,生产效率低、废品率高,生产出的型材在用来组窗前需要进行大量的修补工作,这样也给门窗的长久使用带来了质量隐患.其次,玻璃钢门窗传统的组窗工艺不成熟,组窗流程繁杂,生产效率低下,需要熟练的技术工人才能保证门窗的质量.第三,玻璃钢门窗在安装过程中防护要求高,玻璃钢门窗最大的缺点就是硬脆性较大,如果在安装时碰撞造成了破损就很难修补.第四,相比塑料门窗,玻璃钢门窗的成本偏高.有些企业为了快速进入市场,就需要降低成本.他们在型材生产中添加了大量的钙粉,生产出了劣质玻璃钢门窗型材,用这种型材制作的门窗,和钙塑窗一样,在市场上造成了负面影响.第五,市场上个别厂家把玻璃钢门窗作为一个噱头,在自身生产工艺不完善的情况下,把技术卖给其他厂家,对方把这种不完善的工艺应用于生产,做出的门窗存在很多问题,应该算是劣质玻璃钢门窗,造成客户对玻璃钢门窗的不良印象.

正是认识到这些问题,山东天畅环保工程有限公司自从成立以来一直把精力放在型材改进、工艺完善上,并确实取得了很大的进展.

首先,山东天畅环保工程有限公司改进的配方、新工艺成熟,生产的型材成品率很高,尺寸稳定性非常好.其次,基于型材生产上尺寸的稳定性能,改变型材的系统结构,采用类似铝合金的组装工艺,使组窗工艺简单,设备仅需锯床、铣床、台钻即可,人员素质要求不高,半天培训即可上手组窗,达到了手工作坊均可生产的目的.第三,注意局部细节处理,角部、中挺部位的连结采用尼龙复合钢片的连接件,既保证连接件的强度,又保证不会在型材腔体中形成热桥,同时提高了整窗的刚度.角部不再采用传统的手工涂胶方式,采用最新的注胶工艺,保证了角部的连结强度和抗渗水性能.密封采用高性能的三元乙丙胶条、硅胶条,外部密封点采用遇水膨胀胶条,角部胶条采用无缝焊接,结合独立的保温腔、排水腔,保证了整窗的密封性能和水密性.第四,完善表面处理工艺.天畅门窗型材表面处理工艺有氟碳喷涂、高温渗透、新复合包覆三种工艺,是目前国内和国际上同行业中表面处理工艺最全,批量生产最大、最稳定的玻璃钢型材生产厂家.氟碳喷涂、高温渗透木纹转印两种工艺提高了漆面在型材表面的附着力,使漆面不易在型材加工、组装、安装过程中出现破损.新复合包覆技术囊括了国际上最新的实木皮包覆、铜皮包覆、皮革包覆技术,在国际上处于领先地位.

成熟的玻璃钢门窗工艺,国家大力发展低碳经济的大背景,相信玻璃钢门窗已经走入了一个新的发展阶段,期待着玻璃钢门窗成为今后门窗行业的主角.