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建筑节能门窗的发展趋势
2013-11-12 来源: 中国国际门窗城 有1000人参与 分享到
    建筑门窗真正意义上的工业化产品出现在上世纪70年代末期,之前虽然有木窗、实腹钢窗的应用,但是并没有形成标准化

中国建筑科学研究院建筑幕墙门窗技术研究中心 王洪涛

    一、建筑门窗幕墙的发展及现状

    建筑门窗真正意义上的工业化产品出现在上世纪70年代末期,之前虽然有木窗、实腹钢窗的应用,但是并没有形成标准化、工业化生产。我国现代门窗工业的发展大致经过了以下几个阶段:

    钢窗阶段:七十年代后期,国家大力实施"以钢代木"的资源配置政策,全国掀起了推广钢门窗、钢脚手、钢模板(简称"三钢代木")的高潮,大大推进了钢门窗的发展。八十年代是传统钢门窗的全盛时期,市场占有率一度(1989年)达到70%。典型的代表有北方的京66、南方的沪68空腹钢窗,以及32实腹钢窗系列。

    铝合金窗阶段:铝合金门窗七十年代末传入我国,由国内飞机制造企业率先引进,代表产品有38系列平开窗、90系列推拉窗。铝合金窗以其优良的加工性能、耐久性能、新颖的外观、相对良好的气密、水密性能,深受用户的青睐,在国内迅速的发展并替代了钢窗,形成了较为先进的铝合金门窗产品体系,确立了其支柱产品地位。

    塑料窗阶段:而随着国民经济水平的提高,建筑节能逐渐引起重视,为了解决门窗保温问题,我国于1983年开始从德国引进塑料门窗的生产技术。塑料门窗始于上世纪五十年代末,采用由德国研制开发的改性聚氯乙烯UPVC塑料型材。90年代国内涌现出了一批设备、模具、型材、组装设备等生产厂商。塑料窗不仅生产过程中能耗少、工艺成熟,而且材料导热系数小,多腔体结构密封性好,因而保温性能优于其他门窗,逐步形成了以50-60系列平开、80系列塑料推拉窗为代表的巨大产业,在上个世纪末形成了高峰。

    节能型铝合金门窗:进入新的世纪,建筑行业进入飞速阶段,建筑节能被列入国策,采用型材隔热的节能技术得到广泛应用,各种节能型铝合金门窗被采用,既保留了铝合金门窗的传统优势,又可以满足建筑节能的要求。同时新型的节能型玻璃及其制品被广泛应用。

    木门窗及复合型建筑节能门窗:经过一个轮回,传统的木材又进入人们的视线,其不仅有着优良的性能,而且是可再生材料。新型木门窗已不是传统意义上的实木门窗,而是采用深加工的集成材,避免了木材的易变形、不耐久的缺陷。在此基础上还产生了铝木复合、铝塑复合、钢塑复合等新型复合工艺的门窗,充分发挥了各自材料的优势,因而具有优异的性能,成为将来门窗发展的方向。

    二、 门窗行业现状

    我国建筑面积已达到453亿平方米。按照2011年,全年全国增建筑总量26亿平方米速度计算,6年时间内我国建筑面积将达到600亿平方米的控制目标。我国每年新建筑门窗用量为6.5亿平方米,年产值超过4500亿元。原有453亿平方米的建筑,大都按照的塑钢和普通铝合金窗、由于塑钢窗、普通铝合金的毛条、胶条等的老化,五金件的磨损、单玻损坏等原因,使用寿命均在10年左右。因此,未来十年内,全国先后将有超过110亿平方米门窗将进入更新换代期。对既有建筑门窗改造形成的市场额将高达8000亿元。加之与之配套的设备、金属型材、木材、五金配件、漆等上下游产业,行业拉动堪比汽车。

    按照我国不同的气候分区,现有建筑门窗的构成具有明显特点,在北方寒冷及严寒地区,塑料窗站主要比例,在南方夏热冬暖地区以铝合金门窗为主,夏热冬冷过渡地区咋以隔热铝合金门窗、复合门窗为主;木门窗及复合门窗在全国都有应用。

    三、 建筑节能门窗的技术要求

    1、 建筑节能门窗的技术要求

    建筑人行门用于封闭墙体洞口,可开启关闭,并可供人出入的建筑部件的总称。通常由门框和门扇组成。建筑窗则是封闭墙体洞口,可起采光、通风或观察作用的建筑部件的总称。通常包括窗框和一个或多个窗扇以及五金配件,有时还带有亮窗和换气装置。

    建筑门窗通常由框材、扇材、面板镶嵌材料、五金、洞口安装框材等按照规定的方式组合而成。其产品的质量好坏通过气密、水密、抗风压、隔声、保温、遮阳、采光、防沙尘等综合性能指标表征。在建筑物中属于功能相对独立的系统。这些性能按照其属性可以分为四类:

    节能性 气密性能、保温性能、隔热性能

    安全性 抗风压性能、平面内变形性能、耐撞击性能、抗风携碎物冲击性能、抗爆炸冲击波性能、抗垂直荷载性能、抗静扭曲性能

    适用性 启闭力、水密性能、空气声隔声性能、采光性能防沙尘性能

    耐久性 反复启闭性能、热循环性能

    2、 门窗的节能离我们很远吗?

    在工业、交通、建筑社会三大能耗中,建筑占到全社会总能耗的47%以上,而建筑通过门窗流失的能耗占到建筑总能耗的41%。如果把我国110亿平方米现有建筑面积中的门窗的节能水平能够达到欧洲现行的标准,每年将节约标煤4.2亿吨,相当于我国全年煤炭总产量的20%。

    节能门窗技术是指通过提高材料(玻璃、窗框材料)的光学性能、热工性能和密封性,改善门窗的构造(双层、多层玻璃,内外遮阳系统,控制各朝向的窗墙比,加保温窗帘)等措施,使门窗的物理性能(水密性、气密性、抗风压、隔声性、保温性)达到节能降耗标准要求的门窗研发制造技术。随着人们对节能门窗优越性能了解的加深,建筑节能,门窗是关键已成为社会共识。节能门窗被广泛地采用,只有符合建筑节能要求的才是节能门窗。

    我国每年新增25亿平方米建筑,超过所有发达国家总和,而节能门窗的使用量仅占到0.4%。建筑节能就是降低建筑在使用过程当中的能耗。首先应降低建筑的耗能负荷,节能门窗是基本的途径;河北是全国雾霾的重灾区,减少建筑能源消耗量是治理雾霾的突破口。

    3、 我们比先进国家的门窗节能要求差多少

    建筑门窗的传热系数是表征门窗保温性能的关键指标,以德国为例,2013年的要求为1.1W/m2k,而北京地区率先在全国实施的75%建筑节能措施中,建筑门窗传热系数的要求为1.5-2.0 W/m2k,相当于德国10年前的水平。

    四、 高性能节能门窗基本要求

    1. 节能型材:采用木及集成木材、塑料、金属隔热技术及复合材料制作的型材,传热系数可以降到2.0W/m2k甚至更低;

    2. 节能玻璃:中空、真空、低辐射镀膜、暖边、充惰性气体,传热系数可以降到1.0W/m2k甚至更低;

    3. 密封材料:采用三元乙丙橡胶密封条、硅橡胶密封条,使用寿命超过25年;

    4. 优质五金:五金件决定了门窗开启部位的性能甚至安全性能。

    五、 现阶段存在的问题

    1. 由于建筑外门窗研究推广滞后建筑节能工作要求,目前外门窗产品不能充分满足节能工程的需要,节能外门窗比例偏低。

    2. 建筑外门窗的研发体系多以型材厂为龙头企业,型材厂往往不了解门窗的工程应用技术;门窗厂以组装门窗为主,研发技术力量不足。国外引进的产品不能满足我国大面积气候条件,很难形成完善的产品体系。

    3. 建筑外门窗设计、制作、安装和施工验收环节缺乏系统性,标准不配套。缺少统一的设计要求,产品标准不考虑安装要求,而验收规范要求过于简单,使门窗生产厂家无所适从。

    4. 恶劣的市场环境导致低价竞争,劣质产品充斥市场。

    六、 建筑门窗工业化是行业发展的必由之路

    1. 建筑门窗工业化的定义

    建筑门窗幕墙工业化就是采用现代工业的生产和管理手段替代传统的、分散式手工业的生产方式,从而达到降低成本、提高质量的目的。其基本特征在于以门窗幕墙系统的设计标准化为前提、工厂生产集约化为手段、现场施工装配化与标准化化为核心、组织管理科学化为保证。

    2. 建筑门窗工业化的前提

    (1) 标准系列化;

    建筑门窗标准经过近三十年的发展,逐步形成了一个完整的体系,包括设计、基础、性能及检测、加工及制作、安装验收规范等,但仍旧不够完善:

    分类 内容

    设计类标准 建筑设计、节能设计标准

    基础标准 术语、模数、标志等

   材料及配件 型材、五金、玻璃、密封、胶等

    性能及检测 气密、水密、抗风压、节能、隔声、力学等

    产品标准 铝合金门窗、塑料门窗、木门窗、钢门窗、铝木复合门窗等

    工程规范 铝合金门窗工程技术规程、塑料门窗工程技术规程

    (2) 门窗产品系统化;

    建筑门窗系统是指某类建筑门或窗自成体系的构造形式,是根据门窗的使用特征、结合技术要求特点及其相互关联措施的集成。门窗系统可以是广义的概念,但是通常我们所说的系统是门窗产品、安装及使用的范畴。完整的建筑门窗的系统应该包括以下几个方面:

    1) 门窗的设计要求:主要指符合建筑设计、美学、舒适等要求;

    2) 性能要求及评价:满足相应的技术性能要求,强调建筑及地域的适用性;

    3) 材料:配套齐全并符合要求的型材、面材、五金、密封件等;

    4) 组装:易于实现工厂化的成熟生产工艺;

    5) 检测:采用标准的检测方法以确定最终技术水平;

    6) 安装验收:安全可靠的安装工艺及完善的验收手段;

    7) 产品优化:经过个阶段的验证使之完全满足工程使用要求;

    8) 服务:包括使用培训、维护措施及配件供应。

    其核心是性能要求与评价,其余的措施与手段围绕着性能的要求,实现建筑门窗生命周期内的安全性、节能性、适用性及耐久性。

    3. 建筑门工业化的实现

    (1) 设计标准化

    包括标准门窗的标准体系及标准门窗系统。即将发布的国家强制标准《建筑门窗洞口尺寸协调标准》考虑了建筑门窗规格尺寸与安装洞口之间存在不协调,土建施工误差过大,导致建筑门窗性能下降,甚至影响到安全性能。实现建筑门窗规格的标准化、工业化生产是解决安装质量的关键措施。该标准对建筑门窗洞口尺寸进行分类,采用GB/T 5824中规定的14个门、25个窗的基本规格作为标准规格门窗产品,基本可以覆盖90%以上的住宅类建筑。

    (2) 生产工厂化

    对具备条件的标准规格门窗产品,应在完成全部五金、玻璃安装后整樘门窗出厂。既可以保证所有配件的安装质量,又减少了现场安装工作量,通常情况下,整樘门窗的尺寸可以采用工地的垂直运输工具,较大尺寸的外门窗应采用组合方式。

    (3) 安装施工标准化

    建筑标准规格外门窗应采用标准附框或专用附框进行安装。附框内口的宽、高构造尺寸应与门窗洞口标志尺寸一致。在洞口装修阶段或装修完成后采用标准的方法进行整体安装,便于建筑门窗大批量工业化生产及保证加工质量的稳定,为后续更换维修提供方便;同时简化了安装过程,极大的推动建筑门窗的技术进步。

    (4) 管理科学化

    1) 全面引入计算机管理,从设计到集成制造,并优化管理过程;

    2) 原材料管理的科学化,确保进场的材料符合要求;

    3) 强调后期维护的重要性。

    七、 建筑节能门窗发展要解决的问题

    1. 标准体系不健全,特别是对于标准门窗缺少系统的标准;

    2. 门窗系统需要进一步完善,鼓励系统技术的整合;

    3. 成本增加导致的困难;

    4. 建筑市场的不规范导致的无序竞争,需要加强知识产权保护;

    5. 与土建交叉施工导致的技术性障碍;

    6. 需要得到国家及行业的政策性支持。

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