陳祺先生現場演講
再論建筑用塑料門窗的節能技術措施
陳祺先生 維卡塑料(上海）有限公司
摘要
本文作者首先從發達國家,特別是德國的塑料門窗近年來的發展,剖析了一些特別的市場需求和技術要點。并且從目前我國建筑節能的工作步步深入,而作為外圍護結構重要組成部分的建筑外窗,還有部分較薄弱的環節迫切需要重新澄清和解決。分析在節能建筑中,墻體采用保溫材料后,熱阻效果大大提高,但門窗的熱損失如何找準原因,更好解決。筆者從幾個方面的分析提出了一些解決的方法,特別是以目前在行業內技術比較領先的德國獨資企業: “維卡塑料(上海)有限公司”的產品發展為藍本,分別從標準、規范、PVC型材的結構、窗框架部分的性能、窗的密封技術,一直到門窗與墻體的連接、保溫和防水的處理等方面,進行了較完整的論述,并提供了相關的圖示。希望借此能對今后一段時間內,國內塑料門窗的生產和應用,能夠有一個發展的目標和依據,并且使大家能夠重新認識和評估塑料門窗在建筑節能工作中,特別是在提高外圍護結構節能指標方面起到一定的作用。
一、 我國塑料門窗行業的發展現狀
PVC“二塑料門窗作為國家重點發展的化學建材產品，以其獨有的保溫節能效果,在建筑的外圍護結構中正在起著重要的作用。從1993年3月國家成立化學建材協調組至今,已有近18年的時間,根據1995年印發的《關于加強我國化學建材生產和推廣應用的若干意見》和20O0年頒布的《國家化學建材產業“十五”計劃和2010年發展規劃綱要》提出的目標要求,在全行業的共同努力下,塑料門窗的產品結構和檔次都有了很大的提升,整體的性能水平也有了進一步地提高。在國內建筑市場的占有率逐步上升,新建建筑市場的占有率2009年占到50%,北方采暖地區部分太中城市已近迂7O%,嚴寒地區大中城市的應用率已達90%以上。從2009年的統計數據來看：
型材產量: 1993年:6萬噸 2009年: 280萬噸 門窗產量: 1993年:600萬㎡ 2009年:3億㎡
通過上世紀九十年代中期,行業部分大型企業從歐洲全套引進型材和門窗的技術,經歷了吸收、消化、提升的道路,從產品配方、型材結構、整窗系統一直到各類機械、模具、五金、配套件,都有了進一步地發展與提高,部分技術水平正在接近國外先進技術。
二、國外塑料門窗的發展、應用情況和技術現狀
1、發展、應用情況
塑料門窗最早是于20世紀50年代由德國首先開發成功的。1955年德國諾彼爾Dynamit Nobel公司成功開發塑料窗框用異型材,赫斯特HOechst公司進而研制出PVC塑料窗,經過50來年的努力和產品技術水平的不斷提高,塑料門窗以其保溫、隔熱、隔音、耐腐蝕等諸多優勢,在歐洲乃至世界迅速推廣應用。目前,無論是技術水平還是發展速度,德國均居世界領先地位。由于上世紀70年代世界性能源危機爆發,德國政府為了解決寒冷地區門窗的冬季結露和節省供暖能源的問題,開始重視塑料門窗的研制和應用。在政府的大力推動下,塑料門窗的質量迅速提高,標準和規范逐步完善,最終形成了規模巨大、高速發展的產業。
目前國外塑料門窗主要有二個大的體系,分別為歐式體系和北美體系。前者以德國的塑料門窗為代表,主要是大斷面,型材壁厚一般在2.5—3.0mm之間,腔體的作用分明,結構為3~5個腔體,以白色型材為主,彩色化的處理以覆膜為主。后者以美國的塑料窗為代表,早期引進德國技術,經過吸收和創新,從而形成了從配方到斷面設計、組裝加工的一套完整的體系,產品特點:斷面復雜、腔體較多,型材壁厚在1.8-2.Omm之間,一般不加入增強型鋼,依靠網狀的內筋結構進行增強,以白色型材為主,個別會用彩色噴涂的方法進行表面的處理。
我國從上世紀80年代一直到90年代末,從國外引進的產品技術90%以上均為歐式體系,而與之相配套的擠出設備、模具、配方、組裝設備、五金件、配件、安裝方法均為該體系的技術,下面為∨EKA AG的典型產品結構,見附圖1、附圖2。
另據權威機構統計,全球塑料門窗市場的占有率達22％(2008年),其中: 歐洲>40% 美國>45% 德國>54% 俄羅斯>50%
通過下面的圖例,可以看到德國塑料門窗近幾年來穩定應用的數據。
現在我們從德國VEKA AG的產品發展來看塑料門窗在不斷地更新和提高,隨著德國政府對建筑節能,特別是外圍護結構的降耗要求不斷提高,而塑料如何順應這些要求,是一個不斷更新的課題,見附圖
3、附圖4。
三、從國家建筑節能的政策和標準看,對建筑外窗的要求
前面我們已經比較系統地介紹了德國、歐洲以及世界部分發達國家塑料門窗的應用技術發展狀況，而且隨著節能指標的不斷提高和改進,一直會有一個上升的趨勢。我國中央政府已經把節約資源、節能減排作為落實科學發展觀,實現經濟又好又快社會發展的重大戰略。我國己經成為僅次于美國的世界上的第二大能源消費國和能源進口國,也是溫室氣體的第一大排放國。可以想象,隨著國民經濟進一步發展，人民生活水平的不斷提高,我國的資源、能源需求會更加巨大。這一點己經引起了全球的關注,而且被一些國家看成競爭對手,甚至采取遏制的手段。更為嚴重的是我國的能源浪費十分嚴重,已經嚴重制約著經濟社會的發展。近幾年,中央給予了高度重視,把節約資源能源作為重大發展戰略,提出“建設資源節約型和環境友好型社會以及節能減排”等一系列圍繞經濟又好又快發展的方針政策,明確“十一五”期間單位GDP能耗要下降20%。根據資料介紹,05年建筑耗占全社會總能耗的27%左右,單位建筑能耗為相同氣候條件下發達國家的2-3倍。如果延續目前建筑能耗,到2020年,建筑能耗將達到全國總能耗的45％形勢十分嚴峻。因此,中央把建筑節能列為全國節能的重中之重,國家要求“十一五”末期,建設系統要完成全國節能指標的40%。這一任務是十分艱巨的，給建設系統的工作壓力也是很大。建設部提出2007年在新建建筑中全面強制執行節能設計標準,并且開始對既有建筑的節能改造。
隨著建筑節能工作的不斷推進,2008年8月1日國務院以第530號令公布民用建筑節能條例,國家相繼制定和頒布居住建筑節能設計標準(征求意見稿)和公共建筑節能設計標準GB50189-2005,標準中對不同地區、不同朝向以及不同洞口的建筑外窗的保溫性能均有具體要求。2007年1月16日由建設部批準的GB504-2007《建筑節能工程施工質量驗收規程》，該規范適用于新建、改建和擴建的民用建筑工程中墻體、幕墻、門窗、屋面、地面、采暖、通風與空調、空調與采暖系統的冷熱源及管網、配電與照明、檢測與控制等建筑節能工程施工質量的驗收。在總則中的強制性條文為: “單位工程竣工驗收應在建筑節能分部工程驗收合格后進行”。并且將門窗節能工程中的：“建筑外窗的氣密性、保溫性能、中空玻璃露點、玻璃璃遮陽系數和可見光透射比應符合設計要求”列為強制性條款。對強制性標準條文的檢驗方法市核查質量證明文件和復驗報告。復驗是門窗進入施工現場時，對其進行見證取樣送檢。復驗按不同類別地區檢驗項目不同:①寒冷和嚴寒地區:氣密性、傳熱系數、玻璃遮陽系數、可見光透射比、中空玻璃露點。③夏熱冬暖地區:氣密性、玻璃遮陽系數、可見光透射比、中空玻璃露點。為指導全國建筑設計單位進行建筑節能，大力推進和實施建筑節能建設資源節約型和環境友好型社會,在工程中進一步貫徹落實建筑節能設計標準,指導工程設計人員正確選擇和應用成熟的節能技術,進行建筑節能設計,推動建筑節能工作的開展，2006年11月9日由建設部工程質量安全監督與行業發展司組織中國建筑標準設計研究院編制《全國民用建筑節能工程設計技術措施—節能專篇》。而且節能篇中分別對不同氣候地區、不同朝向、不同窗墻比窗的熱工性能和氣密性做了明確的規定，今后的建筑設計師在設計過程中,必須按照節能標準進行設計，選用節能技術。
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