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游客铝合金窗与塑料窗国内外发展应用及性能特点综合比较分析(下)?
补充：1 浏览：11028 发布时间：2012-7-11
铝合金窗与塑料窗国内外发展应用及性能特点综合比较分析(下)
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四、铝窗、塑窗性能特点综合比较
铝、塑建筑用窗都是采用挤压（出）成形的中空型材组成杠架体系，其开启方式和结构配合原理是一样的，型材断面结构形式是相似的，只不过铝窗是机械联接框、扇构件，塑窗是焊结框、扇构件。但由于一种是无机材料的轻有色金属，一种是有机高分子化学材料，材质特性的巨大差异造成产品性能特点的不同。然而，材料的性能参数不一定等同于整窗产品的性能参数。 1、铝窗、塑窗型材特性比较(见表1) 表1 铝窗型材与塑窗型材特性比较  [page]2、铝窗、塑窗产品性能特点比较（见表2） 表2 铝窗与塑窗产品性能特点比较 
注： 1.本表中窗的抗风压、水密、气密性能是企业送检的普通单玻铝、塑标准样窗(推拉窗1500×1500； 平开窗1200×1500）检测结果的一般水平，其中性能较低的多为推拉窗；较高者多为平开窗。 2.本表中所指性能的好、差、高、低只是铝、塑窗比较相对而言。 3.铝窗、塑窗性能特点综合分析 （1）抗风压强度和水密性能：由上二表中可见，塑料窗由于材质强度和刚性低，虽经加入衬钢增强，但其抗风压和水密性能要比铝窗低约二个等级。由企业送检的标准样窗是这样，而施工现场抽检的也是这样。上海市建筑幕墙检测中心对进入工地安装的铝、塑窗采用见证取样方式进行"三性能"实测的平均值表明（4）；"除气密性外，塑料窗的水密性和抗风压性能均比铝合金窗的差，这一结果实出意外，但经进一步分析，却正反映了塑料窗质量方面的重要问题"。而且，由于塑料窗的衬钢并未在其型材内腔角部联接成完整的框架体系，窗框、扇四角及丁字节点的塑料焊接角强度比较低，因此，文献（5）根据1998年度上海市企业送检的425批塑料窗三性能实测情况分析后严肃指出："塑料窗在高层建筑上应慎重使用"。[page] （2）气密性能：塑料窗由于框、扇构件是焊接的，故其气密性应比螺接的铝合金窗略好一些，但铝窗型材尺寸精度较高，框、扇配合较严密，所以二者还是在一个等级水平上。 (3)保温性能：铝窗的保温性能不如塑窗好，但二者整窗的传热系数之比只是1.36倍(单层玻璃窗）和1.44倍(单框双玻窗)，并不等同于铝型材与塑料型材的导热系数之比1250倍。因为，根据窗的传热系数计算公式K=1/(1/ai+RW+1/ae)，窗的传热系数K值不仅取决于窗体本身的传热阻RW(窗体本身传热系数的倒数)，还取决于窗体与其室内外表面换热系数ai和ae；而又根据另一计算公式K=K框·f+K玻·(1-f)，窗的传热系数K值由窗框．扇构件与窗玻璃二部分的K框和K玻组成，直接与窗框扇占整窗面积比f有关，而铝窗的框扇占整窗面积比塑窗小10%左右，再者窗框扇型材也不是实心的，且空心铝型材壁厚（实际热桥）比塑料型材壁厚又小40%左右。 (4)采光性能：塑料窗的采光性能比铝窗差，其框扇构件遮光面积比铝窗大10％左右，视野和装饰效果较差，不利于建筑照明节能降耗。 (5)隔声性能：窗的隔声性能主要在于占窗面积80%左右的玻璃的隔声效果。铝窗与塑窗的缝隙密封水平基本一致，其隔声性能也是基本一致的。上海市建筑科学研究院对塑料窗和铝合金窗进行了一系列的隔声性能实测及比较试验(6) ；5mm厚单玻塑窗隔声量为21-24dB；5+12A+5的中空单框双玻塑窗为24-29dB；双的隔声量比单玻大5dB左右；塑料窗与铝合金窗"在玻璃厚度、构造相同以及密封相类似的情况下，其计权隔声量RW值相近"。 (6)防火性能：难燃性的PVC塑料窗的防火性能相对于可燃的木窗是比较好，但与非燃烧性的铝合金窗相比是差的。聚氯乙烯塑料是难燃材料，在火灾作用下，遇到明火后即进行缓慢的燃烧，如离火会自息。其阻燃的机理就是燃烧时释放出的氯化氢，具有捕捉H、OH、自由基的功能，而变得难燃(7)。燃烧时放出HCI、CO、CO2等有毒气体。烟气的危害是建筑发生火灾时造成人员重大伤亡事故的主要原因。因此，欧洲有些国家规定公共建筑不得使用PVC门窗，以免造成不必要的伤害。 (7)关于防雷和静电问题：铝合金是良好的导电体，故其作建筑外围护结构时，采取有效的接地措施，可以作为避雷设施，并可防止静电现象产生；PVC塑料是不导电的绝缘体，当其用于高层建筑(一类防雷建筑30m以上，二类45m以上，三类60m以上)时，无法解决防侧雷击问题。而且，如果未经防静电处理，则用于民用建筑时，静电有吸尘积垢难以清洗，影响外观装饰；对于工业建筑，则不能用于粉尘等易爆车间．电子或电器装配车间及计算机房等。据资料介绍，对塑料的静电消防，可在其表面涂抹含有季胺盐的防静电油刘，能吸附空气中的水分，增加导电率。但目前国内塑料窗均未经防静电涂料等处理。 (8)装饰性：塑料窗作为建筑外窗，只能以白色为主。因为白色或浅灰色PVC型材耐侯性和光照稳定性较好，不易吸热。着色PVC型材耐热、耐侯性大大降低，只能适于室内使用。色彩装饰性对建筑艺术效果是至关重要的，塑料窗单一的白色是一个巨大的缺陷，不能满足丰富多彩的各类建筑外墙装饰需要。 (9)老化问题：PVC塑料型材确实会老化。现在我国的塑料门窗基本是采用德国、奥地利的铅盐体系配方，部分企业使用美国的有机锡体系配方。国内的人工加速光老化试验表明：凡含铅盐稳定体系的白色型村，经光老化后易着色而污染，经过1500小时光照射后，颜色显着变黄。铅盐体系价格稍低，但外观前面色和耐久性远不如有机稳定体系。文献(8)说明，德国的塑料窗在头一年里产品的光滑表面受到风化作用会变得粗糙些，十几年后的对比照片表明PVC型材表面风化的过程。风化层厚至0.3-0.4mm，下面一层聚氯乙烯的分解会停止。高分子PVC树脂在紫外线作用下，大分子链断裂，使材料表面失去光泽，变色粉化，型材的机械性能下降。 (10)变形与膨胀问题：塑料窗易受热变形、遇冷变脆，尺寸及形状稳定性较差，往往需要利用玻璃的刚性来防止窗框变形。所以，国外都是将塑料窗在工厂内装好玻璃后出厂，以防保管、运输、安装过程中产生变形。而且安装时在窗框与洞口之间采用发光塑料填充后固化的弹性体密封。但我国建筑行业施工习惯造成塑料窗出厂时不装玻璃，安装时采用水泥砂浆窗框与洞口间隙进行密封，"面PVC塑料窗框的热膨胀系数远比钢、铝、水泥大，在昼夜冬夏温差变化达20-70℃的情况下，PVC塑料窗框会被'挤'得不能自由伸缩而产生变形(2)" 。 (11)产品重量：塑料窗重量并不比铝合金窗轻。由于塑料型材的拉伸强度是铝型材的1/3，弹性模量是铝型材的1/36，因此，塑料型材的截面尺寸和壁厚不得不设计得比铝型材的大，而且还要再在其型材空腔中加增强钢衬，以满足窗的抗缪骨慷群妥芭湮褰鸶郊男枰?我国以欧式窗改进的塑料窗，型材壁厚2-2.5m，型材耗量9-12kg/m2，按钢衬耗量是型材重量的85%计，钢衬的耗量是7.65-10.2kg/m2。所以塑料窗型材加钢衬重量已超过铝窗型材重量4.5-7.5kg/m2。 (12)生产能耗与使用能耗：铝窗与塑窗体积型材生产能耗之比是8.8倍，但单位面积窗用型材的生产能耗之比是2.55倍。对于窗的使用能耗，以冬季保温条件下测得的传热系数比较，只能说是塑料窗的采暖保温能耗比铝窗低27-31%。因为夏季窗的传热系数与冬季不同，不能简单地说夏季空调降温能耗效果也是如此。窗的夏季隔热性能与冬季保温性能不相同，不能简单地混为一谈。 （13）型材模具费用：从型材挤压模具开模费用来看，塑窗是铝窗的3倍左右。铅窗产品开发更新换代的经济性和灵活性要比塑窗好。 （14）产品的性能/价格比：铝窗产品的性能/价格比高于塑窗。国外的铝窗价格是塑料窗的1.5倍，即塑窗价格比铝窗便宜33%。然而，我国的情况却正相反。从表2中可看出，单玻塑窗比铝窗价格高25-33%；中空双玻铝窗比铝窗价格高36-44%，当然，这二种类型塑窗比铝窗的保温性能要好，但是其它性能塑窗却不如铝窗好。中空双玻铝窗比单玻塑窗价格高约25%左右，然而，前者的保温和隔声及其它性能都好于后者。对于同类结构形式的内平开窗，在铝合金隔热型材中空双玻窗的保温性能指标（K=2.8）达到塑料中空双玻窗水平（K=2.7）的情况下，后者的价格还比前者高约24%；然而前者的高强度、高性能、优良的耐腐蚀性（喷涂漆）和装饰效果（金属质感和非金属质感等各种颜色且框、扇型材可室内、外二种色彩）、长久的使用寿命等综合性能远远好于后者。[page] 五、关于"劣质窗"问题 前些年，全国一窝蜂地上铝窗；近几年，从我国北方到中部地区，人们又一窝蜂地上塑窗，兴起了"中国式"的"塑窗热"，已经形成了供大于求的激烈竟争局面。"一些规模很大、全套引进设备的知名企业，为了迎合市场的竞争，不惜以降低产品质量为代价，改变原有配方，拼命降低成本，降低型材壁厚，由原来的2.5mm降到2.0mm左右，来提高出窗率，这势必逼迫塑料门窗市场走向绝路。在这一点上，铝合金窗的兴衰历史应该作为前车之鉴[9]。市场竞争，利益驱动，大厂尚且如此，更何况我国各地众多的作坊小厂和街头巷尾的游击队。"伪劣的超薄铝合门窗型材损坏其声誉的教训不可在塑料门窗行业内重现"的问题，已经成为现实。 目前，铝、塑门窗行业都面临着一个共同的"劣质窗"问题，而且它们存在着许多相似或相同的问题。 实际上，塑料型材造假的可能性比其它材料更大，且一二年甚至更短的时间就变脆的型材，用木料代衬钢，用手工电热板焊接塑料窗，劣质塑料窗的危害比其它劣质窗的危害更大。 目前，我国劣质铝合金窗价格只有150元/ m2 左左右；劣质PVC塑料窗价格也只有200元/m2左右，从而将整个普通单玻铝、塑窗合格质量的产品价格水平分别拉低到250元/ m2 和300元/ m2左右，严重制约了铝、塑门窗行业的健康发展。 表3 劣质铝窗、塑窗问题  六、关于"高档窗"问题 １、PVC塑料窗不是"塑钢窗" "塑钢窗"的叫法，使不了解塑料窗的人以为"塑钢窗"是一种由塑、钢复合材料型材焊接而制成的窗。其实，它只是一种由镀锌钢板冷轧成型的衬钢插入塑料型材空腔中，以增强其刚性，而并未形成结构性连接的塑料窗。而且，只是部分构件中放置了钢衬，不是所有塑料型材构件中都有钢衬，不能叫塑钢窗。世界塑料门窗发源地的德国和我国行业标准都将装有钢衬的PVC型材制造的窗户命名为"塑料窗"，而不是什么"塑钢窗"。 目前，国外有一种钢芯与PVC经复合共挤成的型材制作的窗户叫塑钢窗，国内也已经研制出"硬聚氯乙烯结皮发光钢塑共挤型材(JFC)及门窗产品(10)。这种PVC结皮微发光与异型钢衬共挤成形的型材，经高强钢角连接件联接成整体的门窗结构，才是真正的"塑钢窗"。 2、铝窗、塑窗都有高档窗 近几年由于低质、劣质的普通单玻铝窗性能低、质量差、价格低，而造成的恶劣影响，再加上许多人的大力宣传，给人造成的印象是；普通的铝窗是"低档窗"；现在时髦的"塑钢窗"才是"高档窗"、"豪华窗"。 所谓高档窗，应该是采用高档次的型材、高档次专用五金配件、加工精细、装配精密、实现一窗可多方向开启功能，具有高强度、高性能、高使用寿命，表面装饰豪华、价格高昂的高级建筑艺术品，给人以美的观感、舒适的享受。 作为不同材质特性的铝合金窗与塑料窗，都有自己的高、中、低档窗。国外的高档塑料窗型材，配方设计不同，采用价格较高的有机锡类稳定体系，具有高抗冲击性、高耐候性及表面光洁度；中、低档型材为降低造价，采用铅类稳定剂。国外的高档铝合金窗型材，采用精密的铝、塑复合隔热型材，表面为高耐腐蚀性的氟碳喷漆处理，即使是阳极氧化的其膜厚也在20μm以上。国外的铝、塑窗都采用自己的高档专用五金配件，其价格占整窗价格的40-50%，窗的价格高达人民币几千元/m2。 我国目前价格水平分别在250元/m2和300元/m2左右的普通单玻铝、塑窗，就国内相对水平来看，只能说是属于中低档窗；如果与国外的铝、塑窗相比，则只能是叫低档窗。 七、铝窗、塑窗面临的新形势 1.国家对建筑外窗的新要求-高性能的节能窗 我国《民用建筑节能管理规定》于2000年10月1日起施行，要求必须执行国家建筑节能设计有关标准，鼓励发展包括"节能窗的保温隔热和密闭技术"等建筑节能技术。建设部等四部委局联合发布《关于在住宅建设中淘汰落后产品的通知》规定：自2000年12月1日起，在大中城市新建住宅中，禁止使用不符合建筑节能要求的32系列实腹钢窗和25、35系列空腹钢窗。推广应用具有节能、密封、隔音等优良性能的、符合《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》要求的建筑用窗。当前重点推广应用PVC塑料窗、彩色涂层钢板窗等新型节能窗。积极开发生产、推广应用木塑和铝塑复合窗、钢塑复合共挤节能保温窗及隔热保温型铝合金窗等新型节能窗。 北京市于1999年率先规定了对建筑外窗的抗风压、水密、气密、保温和隔声五大性能指标要求(11)(12) ： （1）抗风压性能：低层和多层≥III级(2500Pa) ；中高层和高层≥II级(3000Pa) （2）水密性能： ≥III级(250Pa) （3）气密性能： ≥II级(≤1.5m3/m·h) （4）保温性能： 传热系数K≤3.5(W/m2·K) （5）隔声性能： 主干路两侧：IV级(30≤Rw≤35) 次干路两侧：V级(25≤Rw≤30) [page] 上述规定，标志着我国对建筑外窗由"三项基本性能"要求发展到"五项基本性能"的强制性要求。因此，我国现有的低性能普通铝、塑窗不能满足国家对建筑外窗节能、环保、高性能的要求和人民提高生活水平的需求。铝、塑窗都面临着要迅速改变目前产品设计不合理、结构简单落后、性能及质量低的局面，要尽快实现产品的技术进步。 2、高性能节能窗的发展方向--复合材料窗 单一材质的窗不可能实现综合的高性能。目前，国内外最有发展前景的高性能节能窗是铝、工程塑料复合的隔热型铝合金窗：一种是采用带增强玻璃纤维的聚酰胺塑料(PA)尼龙66隔热条，用辊压法合成的断热铝型材，可室内外二种不同的颜色 ；另一种是采用在铝型材空腔中灌注发泡固化的聚氨酯（PT）塑料隔热体，再铣削切断铝合金热桥的灌注法制成的断热铝型材。这二种隔热型铝合金窗国内已有一些厂家生产出来，抗风压及气密性能均达Ⅰ级，水密性能为I-III级，隔声性能达30-40dB以上，而传热系数K值达3.0W/m2K以下。 八、广东地区建筑外窗的选择 广东省的大部分地区属于我国夏热冬暖地区[3]的华南沿海台风多雨地带，建筑物必须充分满足夏季遮阳隔热要求[14]。建筑外窗首先要满足抗风压、水密性的耐日晒老化要求，所以塑料窗不适合广东地区。冬季最冷的一月份平均气温高于10℃，窗户都要打开通风，不存在结露问题，所以不必考虑窗户的保温性能，而是要考虑夏季空调降温的隔热性能。但夏季空调降温时的温差不超过10℃，远远小于北方冬季保温时的几十度温差，温差得热少，太阳辐射热是主要的。所以，对于间歇空调降温的建筑，使用气密性好的单玻或中空双玻铝合金窗即可以满足隔热和隔声（30dB以上）的要求；而对于需要连续空调降温或要求高的建筑，则可采用高档的隔热型铝合金窗而完全满足要求。 九、结束语 1、铝合金窗与塑料窗各有其优异的性能特点和明显的不足而得到其适合的应用范围，不能强求某一种窗适用于各种不同气候地区、不同环境的所有建筑物，应实事求是地将各种窗的优、缺点告诉人们，消费者有知情权利选择权，应让市场和用户选择。 2、铝、塑型材的材料性能参数不一定等同于其整窗的产品性能参数，评价窗的使用效果应以整窗的综合性能指标为准，应考虑整窗的、长期的技术、经济综合效果。 3、PVC塑料窗的突出优点是保温性能和耐化学腐蚀性能好，并具有良好的气密性和隔声性能。但其明显的不足是抗风压、水密性能低，遮光面积大，存在光热老化问题，单一白色的装饰性较差，在明火下会燃烧放出毒气体，防火性能较差，所以，塑料窗的应用范围应是寒冷地区、低风压、少雨水、有腐蚀介质或潮湿环境的低层民用住宅建筑。塑料窗的应用场合，还要注意其防雷和静电消防处理问题。 4、铝合金窗的突出优点是重量轻、强度高、刚性好，采光面积大，耐大气腐蚀性好，综合性能高，使用寿命长，装饰效果好。其明显的不足是保温隔热性能差，耐化学腐蚀性不如塑料窗好。但是，采用高性能的工程塑料与铝合金复合而成的隔热型铝合金型材，经粉末喷涂、氟碳喷漆等表面处理，有效的克服了以上缺点，使高档的隔热型材铝合金窗成为高档建筑用窗的首选产品。 5、夏热冬暖的广东地区建筑外窗，要在首先满足高的抗风压、水密性能和耐候性能的前提下，考虑夏季空调降温隔热节能和隔声效果。一般的民用住宅建筑，可采用质量优良的气密性能达到或接近I级、隔声量在30dB左右的单玻普通铝合金窗；要求较高的一般公共建建筑，采用隔声量在35dB左右、密封性能高的中空玻璃铝合金窗；高档公共建筑和民用住宅建筑，采用高档的隔热型铝合金窗。塑料窗可用于风压低的低层、别墅式、独立的民用住宅外窗，公共建筑不应采用。既使是用于潮湿的厨房、卫生间等的塑料内门、窗，也应由用户根据防火的要求考虑，自愿去采用。 6、高性能的节能门窗是人类节能、环保、改善建筑热环境，提高人民生活水平，实现社会可持续发展的必然选择。需要整个社会取得共识，给予其在建筑造价中应有的比例，达到其应得的价格水平。否则，以目前的低造价不可能造出高性能、高质量的窗。 7、高分子塑料化学建材是继木材、水泥、金属之后的第四大类建材，但PVC塑料门窗与金属门窗是不同材质特性的产品，不能横向对比来排出是什么"继木、钢、铝之后取代铝合金门窗是不同材质特质的第四代新型门窗"。门窗行业不应开展"铝、塑大战"，做过头的宣传。应首先战胜各自的"优质窗"、"劣质窗"，认清各自产品应用发展的方向，设计开发出适合国情的、能发挥各自材料特长的高性能节能窗去满足市场的不同需要，接受用户的挑选，共同造福于人民，使整个建筑门窗行业得到健康发展。 参考文献 [1]王关鑫、再论发展中国体系的塑料门窗、新型建筑材料，1991.1 [2]胡显荣、塑料门窗的装配及安装。化学工业出版社，1999 [3]GB50176-93民用建筑热工设计规范。 [4]上海市建筑幕墙检测中心陆津龙 乐美龙 顾炳原 建筑外窗质量问题探析，新型建筑材料，1999.1 [5]上海建筑门窗检测站 施伯年。塑料窗在高层建筑上应慎重使用，中国建材，1999.11 [6]上海市建筑门窗科学院 刘明明 李德荣 陆善后 建筑外墙与塑料窗的隔声性能，新型建筑材料，1999.7 [7]伍作鹏 李书田 建筑材料火灾特性与防火保护，中国建材工业出版社，1999 [8]西德L.克林德教授柯尼希教授着.高锡九等译。塑料窗的设计制造与安装。四川科学技术出版社，1985 [9]塑钢门窗不要走绝路，新型建筑材料。2000.1 [10]杨瑜、钢塑共挤门窗，新型建筑材料。2000.1 [11]京建材[1999]148号"北京市'九五'住宅建设标准"建筑外窗部分补充规定。 [12]京环保辐字[1999]564号"关于我市道路两侧新建筑采用隔声窗的通知" [13]GB50178-93建筑气候区划标准 [14]GB 50189-93旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准
回答时间：2012-7-11
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