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浅谈我国建筑节能门窗的发展现状及趋势

2015/2/9 12:40:37
文章来源:网络

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  建筑门窗在我国有着悠久的历史,从人类有固定居所开始,就有了窗户的概念。最初的门窗形式是天然岩洞洞穴口的草盖,后来逐步发展成木质门或窗。真正意义上的木质门窗,可以追溯到三千多年前的商、周是时期。建筑门窗作为我国古代灿烂建筑文明的组成部分,堪称中华文化宝库中一颗璀璨的明珠。

  1总述

  建筑门窗在我国有着悠久的历史,从人类有固定居所开始,就有了窗户的概念。最初的门窗形式是天然岩洞洞穴口的草盖,后来逐步发展成木质门(词条“木质门”由行业大百科提供)或窗。真正意义上的木质门窗,可以追溯到三千多年前的商、周是时期。建筑门窗作为我国古代灿烂建筑文明的组成部分,堪称中华文化宝库中一颗璀璨的明珠。

  到了近现代,伴随着工业化时代的到来,新式木窗、钢窗、铝窗、塑窗等也曾陆续主导了门窗市场,赢得了各自的黄金时期。然而随着科学技术的发展以及节能环保意识的深入,节能门窗又在悄然之间改变着门窗市场的发展格局。

  细数每一次变革,旧产品的淘汰,新产品的上马,都对人们的生活产生了质的影响。门窗的更新换代不仅是市场所需,更反映了整个门窗行业的提升。随着社会的发展,科学技术的不断进步,建筑标准的逐步提高,门窗越来越多地在超出自身使用价值范围而体现出建筑的价值延伸,从一个侧面体现着建筑的品质、品味和功能。

  2门窗发展的阶段

  2.1第一阶段:木窗到钢窗的变革

  从人类产生门窗的概念开始,木质就占据着早期门窗材料的主流。由于木质门窗在耐腐蚀性、装饰性等方面存在一定局限性,其他材料的门窗陆续出现在市场。

  1911年空腹钢门窗从英国传入中国,主要在上海、广州、天津等城市的“租界”内使用。新中国成立后钢门窗在工业建筑和民用工程中得到了广泛的应用。七十年代后期,国家实施"以钢代木"政策,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,1989年市场占有率一度达到70%。大规模的城市建设,为钢窗的发展赢得了商机,木窗迅速被钢窗所取代。

  2.2第二阶段:钢窗到铝窗的变革

  七十年代铝合金门窗传入我国,但是仅在外国驻华使馆及少数涉外工程中使用。由于钢窗的致命缺陷是热传导快,保温性能差,容易生锈,不美观,技术和工艺的改造余地不大。另一方面,国内钢门窗配套生产能力不足,钢门窗的价格居高不下,逐步失去与铝合金门窗竞争的实力。

  铝窗可塑性极强,加工形式多样,并且不易生锈,因此铝门窗得到大力推广,铝门窗系列产品市场空间逐步扩大,形成了较为完善的铝门窗产品体系,确立了其在门窗领域支柱产品地位。

  2.3第三阶段:铝窗到塑钢窗的变革

  铝合金可塑性强,易于加工,外观豪华,阻燃性好,但其热传导系数极高,密封和保温效果不理想。为了解决门窗保温问题,1983年我国从德国引进塑钢门窗生产技术。随后,国内涌现出了一批设备、模具(词条“模具”由行业大百科提供)、型材、组装设备等生产厂家;1996年国家大力提倡生产塑钢门窗,于是迎来了塑钢门窗行业的繁荣。九十年代是我国塑钢门窗应用的高峰期。同时,由于塑钢窗的低水平重复生产,产品质量无法保证,无底线的价格竞争,把塑钢窗带入死巷,并最终退出市场。

  2.4第四阶段:塑钢窗到断桥铝隔热门窗的变革

  塑钢窗的优点是保温性好,耐腐蚀性好。被引入中国市场后,其核心技术仍掌握在国外企业手中,价格较高。随着国内塑钢产业竞争的加剧,全行业普遍出现产品质量下降的现象。材料本身耐候性也存在一定问题,比如黄变,日久会变脆,高分子材料降解,变形量大,并引发了多起安全事故。1999年建设部发文,高层建筑禁止使用塑钢窗,塑钢门窗市场迅速萎靡,于是节能铝合金窗又逐步占领市场。

  为了解决门窗节能的问题,我国从2000年后逐步引进了断桥铝合金隔热技术。该技术包括注胶式隔热型材和穿条式隔热型材两种不同技术路线。断桥铝合金隔热性能的革命性提高,从一定程度上解决了铝合金型材传导散热快、不节能的致命问题,开始被市场推崇。

  3我国节能门窗的现状

  随着节能环保意识的深入,国家节能环保政策的出台,人们开始意识到节能环保是大势所趋。作为节能环保的最佳之选,断桥铝隔热型材的优势是显而易见的。首先铝材是环保的,可再生,可回收利用的,不会造成环境污染。其次隔热型材对热的传导最小。第三,铝型材的可塑性极强,装饰效果极佳。美国AZON公司和德国泰诺风公司作为世界节能门窗行业的引领者和代表者,自2000年前后进入中国市场的第一天起,就影响和推动着中国门窗行业的变革。

  大连固瑞聚氨酯(词条“聚氨酯”由行业大百科提供)有限公司是一家以聚氨酯高新技术及产品的生产研发、推广应用为主的创新型股份制企业,继承了辽宁省化工研究院聚氨酯研究室四十多年聚氨酯研究开发的技术和经验。固瑞公司生产的高强度(词条“强度”由行业大百科提供)、高性能聚氨酯隔热浇注胶产品,拥有完全自主知识产权。自固瑞隔热浇注胶产品投入市场以来,被全国主要铝型材生产商大量使用,广泛用于各类建筑门窗、玻璃幕墙隔热节能系统、以及高铁、地铁、大型冷库等节能领域,占有聚氨酯隔热胶全国50%以上的市场份额,为我国节能门窗做出贡献。

  有报告表明,到2015年,节能门窗的需求在整体市场的比重将会大大上升,一方面是由于消费者的环保节能意识,另一方面则来自于政府节能减排,减免税务等政策的支持。众多门窗厂家纷纷瞄准了这一机遇,开始谋求转型,并将目标锁定在隔热门窗行业。

  建筑门窗在我国有着悠久的历史,从人类有固定居所开始,就有了窗户的概念。最初的门窗形式是天然岩洞洞穴口的草盖,后来逐步发展成木质门或窗。真正意义上的木质门窗,可以追溯到三千多年前的商、周是时期。建筑门窗作为我国古代灿烂建筑文明的组成部分,堪称中华文化宝库中一颗璀璨的明珠。

  4两种隔热铝型材技术比较

  当今世界最为主流、最为普及的两种隔热铝型材是使用聚氨酯隔热胶的注胶式隔热型材和使用尼龙玻璃纤维隔热条的穿条式隔热型材。这两种隔热系统的隔热性能和建筑结构性能差异很大。

  4.1穿条式隔热型材的生产工艺

  穿条式隔热铝型材的原理是利用PA66尼龙将室内外两层铝合金既隔开又紧密连接成一个整体,构成一种新的隔热型的铝型材。但在使用过程中,出现了很多问题,后来又从德国,法国和比利时进口增强尼龙等材料。

  穿条式隔热铝型材一般分开齿、穿条、滚压(词条“滚压”由行业大百科提供)三道工序,现在也有设备厂家把开齿和穿条放在一台设备上来完成,称为“二步法”。开齿是用一台带有硬质滚齿轮的设备将铝型材上要穿隔热条的部分滚出齿来。目的是通过滚齿使型材的粗糙度增加从而提高组合后型材的剪切力。由于型材分为内外两个部分,根据生产的需要,开齿设备一般是两台。

  穿条式是把隔热条穿到型材上,把内外两部分型材连起来,为下一步滚压作好准备。一台设备即可。滚压该工序又分为导向及预夹紧、主要夹紧、校直(水平方向、垂直方向)三个工步,是确保成品型材的紧密度和垂直度的关键。

  “穿条工艺”的隔热材料是隔热条,目前正规的隔热条是聚酰胺66(即Polyamide66,俗称尼龙66),它的生产方法有两种:硬顶法和牵引法。硬顶法结构紧、外观好但比较“脆”,牵引法生产的韧性好但外观差,侧面有工艺凹陷。为了追求表面美观和精度,用PA66尼龙加超细玻璃纤维是国外隔热条的共同特点。由于用的是超细玻璃纤维,抗拉强度差只有60N/mm,而且价格昂贵。

  4.2注胶式隔热型材的生产工艺

  注胶式隔热铝型材的原理是通过浇注聚氨酯隔热材料将室内外两层铝合金既隔开又紧密连接成一个整体,构成一种新的隔热型的铝型材。“浇注工艺”是把表面处理好的铝型材通过行走系统做直线运动,使铝型材的隔热槽经过浇注机的浇注头下方时,液体聚氨酯隔热材料浇注到隔热槽内,经过一段时间的凝固后再进行切桥。

  4.3注胶式与穿条式隔热铝型材作性能对比分析

  4.3.1基本性能对比

  注胶式隔热型材生产工艺的优点:

  一、出材率,降低门窗成本

  在隔热性能相同的情况下,穿条式隔热型材的横截面积大,腔体宽度至少比注胶式隔热型材大4mm。每米隔热型材的重量比浇注式的大,因此其出材率比注胶式隔热型材少13%,制造1平方米门窗大约多消耗1-1.5公斤铝型材。通过对1500mm×1500mm的标准样窗尺寸进行分析性计价,注胶式比穿条式隔热窗铝材成本每平米低20%左右。

  二、生产效率

  注胶式隔热型材生产效率高,成品率高,工艺稳定可靠,特别适合规模化和连续化生产,五人班产6—8吨,生产效率是穿条式隔热型材的2倍。穿条式隔热型材尽管生产效率低,但是其生产灵活,对生产连续性要求不高。

  三、水密性、气密性高,隔音效果

  注胶式隔热型材是一次性把浇注胶浇注到铝型材隔热槽内固化形成隔热桥,由于浇注胶的高粘合性,隔热桥与铝型材完全粘结成为一体,克服穿条式隔热型材由于打齿、穿条、辊压等工艺导致的水密性、气密性差的缺陷,注胶式隔热型材制造的门窗、幕墙的防水、隔音效果好。

  四、隔热型材强度高

  注胶式隔热铝型材惯性矩为:513379.2 mm4,约为普通铝型材的94%;穿条式隔热铝型材惯性矩为327441.2 mm4,约为普通铝型材的59.6%。实际检测表明:注胶式隔热铝型材抗剪强度(词条“抗剪强度”由行业大百科提供)是穿条式隔热系统的3-4倍。此外,注胶式隔热系统还具有更高的抗扭曲、抗冲击和抗拉伸强度。在高效隔热的同时还具备足以抗高风压的高抗剪强度,满足高层建筑和幕墙各种严格的要求。

  五、多种窗型适应性

  浇注式隔热铝型材结构紧凑,小巧美观,对型材和窗型适应性广,可以加工成任何形状的门窗,包括异型门窗、半径比较小的圆弧形窗等。

  六、隔热性能高

  隔热窗型的热力学性能红外分析图和测试结果表明,在门窗型材宽度、玻璃系统配置及隔热材料宽度均相同的前提下,注胶式型材隔热窗的U值为2.83W/m2K,穿条式隔热窗的U值为2.98W/m2K,注胶式隔热窗的隔热性能优于穿条式隔热窗。

  注胶式隔热型材的缺点:

  一、注胶式隔热型材生产工艺要求高,各技术参数控制严格,否则产品质量达不到要求。

  二、生产环境要求高,对温度和湿度要求高。低温15℃和高温35℃及空气湿度大于70%时都可能无法正常生产。

  三、穿条式可以实现先穿条,后喷粉的铝型材生产工艺。

  四、由于市场推广力度不同,目前穿条式比注胶式市场规模大,使用的厂家较多。

  5、建筑门窗的未来发展趋势

  建筑门窗的未来发展趋势是越来越重视性能、功能与美感并重,越来越注重个性化。目前,除了断桥铝隔热节能技术以外,其他一些新技术诸如铝-塑复合门窗、铝-木复合门窗也在不断发展。节能环保成为建筑门窗的未来发展永恒的主旋律。最近德国拜耳公司和美国Huntsman公司、江苏源盛复合材料公司先后推出了新型玻纤增强(词条“玻纤增强”由行业大百科提供)型聚氨酯门窗。该门窗型材是以玻璃纤维为增强材料,以聚氨酯为基体树脂,通过先进的拉挤工艺生产出来的新型复合材料。该型材整体性能在保温、隔热、强度、阻燃、寿命方面比塑钢窗具有极其显着的优势,近期备受关注,但是其致命的缺点是材料不可回收,可能限制其大规模推广使用。

  当然铝合金具有密度小、比强度高,耐腐蚀,易于加工和回收,可循环使用的特点。采用新型隔热技术解决了铝合金不节能的难题后,注胶式隔热型材和穿条式隔热型材成为当今最为主流和最为普及的两种建筑隔热型材,必将在可预见的将来长期占据节能门窗的市场主流,其市场地位才可预见的将来是无法撼动的。节能环保为隔热门窗及幕墙行业的发展迎来了新的技术挑战和市场商机。在建筑门窗行业乱象丛生的市场格局中,断桥铝型材隔热技术必将引领节能门窗及幕墙行业的再次变革,并长期主导门窗及幕墙市场未来的发展方向。

  文献索引

  1、王海,中国建筑门窗二十年(1981~2001)[A];中国建筑金属结构协会二十年资料汇编[C];2001年

  2、我国钢门窗发展情况及趋势,《中国建筑金属结构协会二十年资料汇编》2001年

  3、何振程注胶式隔热窗之性价比分析,《铝型材表面处理及隔热铝型材技术交流会论文集》2007年

  4、《中国建筑金属结构》2008年第12期

  5、张卓钧,王丽华;拜耳科技为节能减排提供解决方案[N];中华建筑报;2008年

  6、孙海欧;杜俊超;于文杰;;反应注射成型聚氨酯复合材料阻燃性研究[A];中国聚氨酯工业协会第十五次年会论文集[C];2010年

生意社9月20日讯 陕西省发展和改革委9月15日透露,中国华电集团公司(以下简称:中国华电)在陕北能源化工基地榆横煤化学工业区拟建设全球首套煤制芳烃中试装置和工业化项目,从而开辟生产芳烃的全新技术路线

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