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高性能塑料平开窗系统

发布时间:2013年02月25日 点击数: 字号:
研究起止日期:   成果水平:  
成果第一完成单位:   项目负责人:  
成果主要完成人员名单:   成果验收日期:  2013-02-25
成果体现形式:   研究形式:  
知识产权形式:   应用情况:  
知识产权内容:  
第一完成单位情况:  
转让意向与范围:   推广形式:  
成果简介

1高性能塑料门窗技术概述

所谓塑料门窗一般指以聚氯乙烯(PVC)树脂为主要原料,按比例加入多种助剂,通过机械混合塑化、挤出、成型为各种不同断面结构的型材,经切割下料、内衬异型金属增强型材、熔融焊接等加工工艺,装上配套的五金件、密封毛条、胶条和玻璃制作成的用于建筑物上作围护结构的门窗。塑料门窗具有如下特点:耐老化,不助燃,离火自熄;耐腐蚀,型材可回收重复利用,良好的各项建筑物理性能。

高性能塑料平开窗系统是指在传统塑料窗基础上建筑物理性能大幅度改善的塑料窗系统,以保温性能最为突出。改善窗的保温性能的方法总的来说是三个方面:一是提高玻璃的保温性能;二是提高窗框的保温性能;三是提高窗的气密性。高性能塑料平开窗系统目前所用玻璃系统已经是Low-E中空玻璃或双空气间层的三层玻璃的双中空玻璃,窗框已采用多腔型材,而不仅仅是三空腔型材。与其它开启方式相比,高性能塑料平开窗系统采用平开形式,采用了弹性好、耐老化的密封胶条,扇框之间空气渗透能耗大大减少。

高性能塑料平开窗系统全方面提高了塑料门窗的性能。经过合理的设计、加工和安装,完全能获得优良的各项建筑物理性能,特别是具有优良的保温性能和很高的性能价格比,可大大降低建筑物使用能耗及门窗产品生产能耗,特别适合于我国严寒和寒冷地区的采暖建筑。表1和表2分别给出了几种外窗传热系数值及塑、铝窗价格比。

1  几种外窗传热系数K计算值[W/(m2·K)]

窗框材料

普通铝合金窗

断热铝合金窗

PVC塑料窗

木窗

窗框传热系数

6.21

3.72

1.91

2.37

窗框、窗洞面积

玻璃部分构造及传热系数

20

30

25

40

30

40

30

45

单层玻璃

3

6.17

6.18

6.18

5.56

5.19

4.89

4.47

5.03

4.46

中空玻璃

3+12+3

3.14

3.75

4.06

3.29

3.37

2.77

2.65

2.91

2.79

中空玻璃

3+9+3

3.30

3.88

4.17

3.41

3.47

2.88

2.74

3.02

2.88

Low-E中空玻璃

5+12+3

1.88

2.75

3.18

2.34

2.62

1.88

1.89

2.03

2.10

Low-E中空玻璃

5+9+3

2.19

2.99

3.40

2.57

2.80

2.11

2.08

2.24

2.27

 

2适用范围和条件

高性能塑料门窗除了适用于严寒、寒冷地区的采暖建筑外,由于钢衬增强后其强度大大增加,而在沿海高风压地区的高层建筑也得到成功应用。其中典型的例子是厦门38层的光明大厦,在安装塑料窗后即经历了1999年的15级台风,此后又历经多次强风,至今仍保持原有功能。

3社会与经济效益

把单框双玻窗换成高性能塑料节能窗,根据实验结果,在室外空气湿度为-26,室内空气为18的条件下,室内侧窗玻璃表面温度由3.3提高到8.1,窗框的内表面温度由10.2提高到12.0。窗框、玻璃内表面温度的提高,减少了人体对窗的辐射散热量,提高了人体的舒适度,也就是改善了室内的热环境。与此同时,采暖建筑能耗大幅降低,既节约了能源,又改善了空气质量。

以在夏热冬冷地区应用一亿平方米平开窗计算,塑料窗比断热铝合金窗一年能少耗电约24.7亿度,节省标准煤约86.45万吨,能减少排放CO2129.7万吨、CO1.90万吨、SO22.25万吨、NO20.82万吨、悬浮物约0.141万吨、灰渣约15.56万吨。如在寒冷和严寒地区应用、节能减排效果更为显著。

此外,塑料门窗原料消耗少,生产能耗低。不同材质门窗消耗原料情况:(1) 塑料门窗:以60平开系列举例,每平方米需要7.8公斤PVC树脂,全国一年1亿平方米塑料窗需消耗PVC树脂78万吨;(2) 断热铝合金门窗:以60平开系列举例,每平方米需要8.1公斤铝型材,全国一年1亿平方米铝合金窗需消耗铝锭81万吨;(3) 木门窗:以60平开系列举例,每平方米需要0.3立方木材,全国一年1亿平方米木窗需砍伐木材3000万立方米。

塑料门窗和铝门窗框材料的生产制作需要消耗电能。由于电解铝在所有工业产品中耗电量最大,每生产1吨电解铝的耗电量就高达1.5万度,再冶炼成合金铝、铸锭、热处理后挤出型材还需要消耗电能。1吨铝型材的生产耗电量共计1.6万度,而生产1PVC型材、钢材、铝材,其能耗比为14.581PVC型材需要消耗工业生产用电约为:0.2万度。按照上海市工业用电约0.63元/度,那么:生产1亿平方米塑料窗消耗的78万吨PVC型材,需消耗电费约:78×104×0.2×104×0.63=9.828×108 元,即9.828亿元。每平米消耗钢材6公斤1亿平米窗耗钢60万吨,电费:60×104×0.9×104×0.63=34.02×108元,共计为43.848亿元。生产1亿平方米铝合金窗需的81万吨铝合金型材:需消耗电费约:81×104×1.6×104×0.63=81.648×108 元,即81.648亿元

由此可见,假定在全国新增建筑中用塑料窗代替断热铝合金窗,可以节约37.8亿元人民币的材料生产耗电费用,耗能减少60亿度电,相当于节省210万吨标准煤,能减少排放CO2315万吨、CO4.62万吨、SO25.46万吨、NO21.99万吨、悬浮物约0.34万吨、灰渣约37.8万吨。

4技术发展

高性能塑料门窗在节能降耗的同时可大幅改善居住建筑的室内热环境,它的发展符合国家建筑节能的政策。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》明确指出要建设资源节约型、环境友好型社会,要提高自主创新能力、转变增长方式。这是今后我国国民经济持续、快速协调发展的基本指导原则。《决议》中还提出“建设节能省地型建筑”。在各类建筑中实现节能、节地、节水、节材已成为建设部的一项重要工作,一年中相继印发了《民用建筑节能管理规定》(建设部143号令)等一系列重要文件,并加强了建筑节能工作的推进力度,要求在住宅和公共建筑中全面强制执行建筑节能设计标准。在各地建筑节能工作也有了快速进展。继北京、天津之后,多个地区的建设行政主管部门已提前要求本地区执行或将要执行节能65%的设计标准,广州等一批城市成为建筑节能试点示范城市。据我们对国外发达国家和地区的了解,如北美、德、法、英、奥等建筑节能标准要求高的国家中,首选的节能窗无一不是塑料窗,而且在本国门窗市场中占有最大比例。由此可以看出我国开展的建筑节能工作无疑带给高性能塑料门窗一个难得的发展机遇。