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節能塑鋼門窗的節能
| 來源:中國門窗＆配套材料網收集整理 作者:* 日期:2007-4-23 頁面功能【字體：大 中 小】【打印】【投稿】【評論】 |
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| 塑鋼門窗是以氯乙烯(PVC)樹脂為主要原料，加入一定比例的穩定劑、改性劑、紫外線吸收劑等助劑經擠出機擠出成型，然后通過切割、焊接等方式組裝而成的門窗。為增加型材的強度，在型材的空腔里填加鋼襯(加強筋)，所以被稱為塑鋼門窗。與其它門窗相比，塑鋼門窗有其獨有的性能和特點，具體表現在以下幾方面：
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塑鋼門窗是以氯乙烯(PVC)樹脂為主要原料，加入一定比例的穩定劑、改性劑、紫外線吸收劑等助劑經擠出機擠出成型，然后通過切割、焊接等方式組裝而成的門窗。為增加型材的強度，在型材的空腔里填加鋼襯(加強筋)，所以被稱為塑鋼門窗。與其它門窗相比，塑鋼門窗有其獨有的性能和特點，具體表現在以下幾方面：
一、外觀性能
塑鋼窗造型美觀，色澤明快，裝飾性好，品種色彩各式各樣。有平開窗、推拉窗、中懸窗以及多方位開啟窗；有白色、棕色、古銅色等各種顏色。同時，塑鋼門窗表面光滑，手感細膩，可增加居室的豪華性和藝術氣氛，更進一步的滿足人們日益增長的裝飾需求。
二、物理性能
(1)耐候性：由于塑料型材的生產配方加有紫外線吸收劑及耐低溫沖擊的改性劑，從而提高了耐候性能；長期使用于溫度劇變的環境中，不老化、變質；脆化、變色。塑鋼窗在我國地跨熱、亞熱、溫三帶，以其優良的綜合性能覆蓋我國建筑門窗的全境，應用范圍之寬也就不言而喻。
(2)耐腐蝕性：塑鋼門窗耐酸、堿等化學成份的侵蝕，具有不銹、不霉爛等特性，特別適合于海洋性氣候、濕度較大的地區以及污染雜質含量高的工業地區使用；是木、鋼、鋁門窗所不可比擬的。
(3)防火性、電絕緣性：塑鋼門窗所用的PVC材料，能遇火自熄，不助燃，其防火性優于木窗。同時PVC材料又是良好的絕緣體，不導電，絕緣性優于鋼鋁窗；安全性高。
(4)抗風壓強度：塑鋼門窗組裝中在主要的受力部位內部采用鋼筋補強，所以其抗風壓強度完全可滿足建筑工程的需要。
以上各項指標遠遠超過普通木門窗，鋼門窗及鋁合金窗門窗，而塑鋼門窗的節能、密封、保溫性能也越來越得到廣大消費者的關注，下面就此方面的問題作一初探。
塑料門窗節能主要有三方面：
一、是材質本身低的熱傳導系數;二、是塑料型材結構的保溫節能; 三、是玻璃的保溫節能特性。
由于塑鋼門窗所用的材質主要是聚氯乙烯樹脂，其熱傳導系數僅為鋼材的1/357，鋁材的1/1250，其保溫節能特點特別顯著，除此以外塑料門窗的節能效果還與不同的型材結構有著密切的關系，塑料型材的設計為中空的多腔式結構，腔內靜止的空氣有很好的保溫效果。由于塑鋼門窗各縫隙處都裝有橡塑密封條，較其它門窗能有效的減少縫隙滲透空氣，對保溫、隔音均有很大的提高。經測試，裝有塑窗的比其它窗的房間，冬季溫度可提高4-5℃。
從型材的斷面來看，雙腔型材由于密閉的空間多于單腔型材，其保溫隔熱性能優于單腔型材，而三腔型材的節能性能又優于雙腔型材。同理單就窗的節能效果來看四腔型材優于三腔型材，但四腔型材設計較為復雜，擠出生產相對較為困難。 例如在我國東北的嚴寒地區,主要以單框雙玻璃(平開或推拉)形似居多,在長期的使用中,塑窗雖體現了優異性能一方面,也暴露出許多不足,其中單框雙玻窗的雙級密封系統不完善、雙層玻璃保溫效果欠佳、玻璃內表面易結露等等，都直接影響到用戶的使用，且浪費能源。門窗是建筑物主要的能耗部分，門窗能耗占建筑物能耗的40%-50%。針對這些不良情況，根據嚴寒地區節能保溫要求，窗的傳熱系數要求達到2.4w/m2℃,而窗的節能保溫功能是由窗框、玻璃的保溫性能來完成的。原有的三腔結構型材是通過內封閉腔室中空氣相對不流動原理來提高熱傳遞阻力。那么沿熱流方向增加隔熱腔可以阻隔熱流，使冷熱對流速度相對減緩，可有效的降低型材自身傳熱系數，提高保溫性能。通過理論計算：三腔結構型材：（60框）傳熱系數：2.206w/m2℃；四腔結構型材：（66框）傳熱系數：1.52w/m2℃。可以看出四腔結構框型材比三腔結構框型材的傳熱系數有所降低，有效的阻隔了塑窗的“冷橋”現象，非常適合東北嚴寒地區的節能保溫要求。
蒙西型材正是根據這一原理針對高寒地區，對保溫性能要求高的建筑推出了蒙西66系列三玻三密封型材，其框、扇均為四腔結構，隔熱保溫性能更加突出；真正的三密封結構，氣密腔與水密腔完全隔離，更能體現出整窗優良的氣密性和水密性；專用玻璃壓條設計，用戶可根據所需制作成雙玻或三玻窗；獨特的玻璃壓條立面設計,使安裝、拆卸更加方便；門窗各要素采用標準化設計，可使用市場上通用的各種門窗輔件；蒙西型材外型采用大圓弧過渡，美觀、實用、結構合理。
其次塑料門窗的節能保溫隔熱的效果還取決于整個窗戶結構和窗戶與墻體的連接密封狀況。通過窗戶的熱量傳遞，主要介質是玻璃和窗框，其次是空氣滲透。空氣滲透主要在窗框與窗扇之間，扇框與玻璃之間，窗框與墻體之間進行。為了取得塑料窗最佳保溫效果必須減少傳熱介質的導熱系數和提高密封性。在窗框型材的規格結構確定的前提下，選擇密封材料和提高玻璃的熱阻隔性能是實現塑料窗最佳保溫節能效果的有效途徑。
密封條的選擇
采用理想的密封條可以最大限度減少框與扇之間、框與玻璃之間的空氣滲透。國家早已頒布了有關塑料門窗用密封條的標準，標準規定塑料門窗可用改性PVC密封條或橡膠彈性密封條。但市場上流行的基本上都是PVC密封條。而這類密封條目前存在的主要問題就是用過一段時間后便失去彈性和產生嚴重收縮。所謂改性PVC密封條，是用與PVC相容性較好的橡膠材料對經過增塑的軟質PVC共混改性而得，比較理想的改性材料是丁腈橡膠。經過改型的材料既有較好的彈性，又有與塑料門窗同步的老化壽命，因此用丁腈橡膠改性軟質PVC應該是密封條廠家所采用的技術路線。在丁腈橡膠的選用上一般都選用P83，這是美國固特異國際有限公司用于PVC改性的加工助劑。這是一種丁二烯和丙烯腈的共聚物，一種呈松散粉末的新型丁腈膠。含有特種熱穩劑、隔離劑和其他成分。表面并經過PVC乳液處理，因此與PVC有極好的相容性。能全面的改善PVC的性能，提高加工性、熱穩定性、柔韌性、耐低溫性和耐磨性等。為了獲得密封條低溫下的柔韌彈性和穩定收縮尺寸，除了使用改性外，PVC樹脂最好選用聚合度為2500的PVC。在增塑劑方面要選用效率高，耐焊性好，揮發性小，力學性能好的高效耐寒增塑劑。但在實際生產中，少數廠家只考慮成本和眼前利益，是不用丁腈橡膠的。增塑劑也沒有得到重視，最終導致密封條中的增塑劑高溫時揮發，低溫時失去彈性，并產生嚴重的尺寸收縮，造成門窗失去密封功能。
洞口密封材料的選擇
在《建筑塑料門窗安裝及驗收規程》中規定，塑料門窗框與墻體洞口的伸縮縫應用泡沫塑料條和絲麻等彈性材料填充塞。實踐表明用絲麻材料填充不僅方式落后，而且材料成本并不低，密封效果根本談不上，采用聚氯乙烯、聚苯乙烯或者聚乙烯泡沫塑料條填充雖然比較實際，但僅僅是起填充作用，密封效果也并不理想。用玻璃膠填充雖然密封性能好，但因其用量太大，成本太高，實不可取。國外通常采用聚氨酯發泡進行填充。此類填充材料不僅有填充作用，而且還有很好的密封效果和緩沖效果，其用量因發泡倍率較高而相對降低。操作時也很方便，對不規則的縫隙很容易填充。填充還可以對泡沫的表面進行鏟平修整或進行其他表面處理，膠體固化后并有一定的粘結強度，有助于門窗進一步固定。此類填充材料商品形式有兩種：單組分和雙組分。單組分的商品猶如市售的發膠噴灌，使用時只需套上專用噴槍，將罐體導致搖晃即可對準縫隙噴射填充，噴射量可調，操作十分方便。德國、美國等國家已在我國銷售此類產品。國內也有廠家研制生產。雙組分聚氨酯填充膠是將固化劑和聚氨酯膠進行分裝，使用時在由管路壓入同一噴射槍。雙組分膠使用時雖然比單組分膠麻煩一點，但價格上便宜。
除了上述兩個方面以外，玻璃的節能是最不能忽視的一個方面。作為塑料門窗來說，窗框僅占窗面積的20%左右，窗戶越大所占比例越小，因此玻璃才是保溫的關鍵。70年代初期第一次石油危機以來，西方一些政府就開始考慮如何立法推進玻璃窗的更新換代，能源危機的美國曾試圖通過減小窗戶面積來降低新建筑的耗能，窗戶面積減小1/4，能耗可惜才降低10%，而大面積玻璃即采光、減重又明亮潔凈的優點卻無從發揮。中空玻璃則不然，它既隔熱，又保溫可節約大量能源。以德國政府為例，70年代后期立法，沒有中空玻璃的新樓房不批準建設。近來根據技術發展，頒布了新的法令。1995年1月1日開始實施的節能新條例對現有樓房和新樓房外窗的導熱率做出了規定。其目的就是強制使用鍍膜中空玻璃，不僅如此歐洲聯盟也依據德國的節能新條例，從1997年起在全歐洲實施新的節能條例。下面是采用法國圣戈班玻璃公司生產的鍍膜玻璃，小屋居住面積12.6 m2，南窗面積5.6 m2，東窗面積2.1 m2，西窗面積2.1 m2，北窗面積2.8 m2，遮陽系數0.9，在采暖期間，其熱平衡參數引人注目（見下表）
中空玻璃如何節能？
首先了解一下光波與玻璃的相互作用。光波到達玻璃板上，一部分透射過去，一部分反射掉，一部分被吸收，被吸收部分在玻璃板內轉換成熱量。夏天陽光透過玻璃窗直接射入室內，短波長光線被吸收，轉換成波長的熱輻射。熱輻射既不能穿透窗戶，又不能從墻壁傳導出去，從而使室內溫度升高。冬天玻璃窗則起了散熱的作用。室內玻璃通過對流和輻射傳到玻璃上，玻璃熱量通過傳導、對流和輻射傳到室外。普通中空玻璃的使用，使對流傳熱大大減輕，但對份量很大的輻射傳熱的減少卻無能為力。這就需要借助鍍膜玻璃了。普通玻璃的發射率大達0.82，設法在玻璃上鍍一層保暖膜，便可使玻璃的發射率減小到0.1，這就是低發射率玻璃，可有效減輕冬天室內向外輻射的熱量。在歐洲，鍍膜玻璃較為普及，尤其是三玻密封鍍膜玻璃的塑鋼門窗的使用，使節能功能發揮到極致。在第二面鍍遮陽膜，在第三面鍍保護膜，夏天擋住炎熱的太陽，冬天防止室內熱量散失，進入冬暖夏涼的佳境。既節省制冷費用，又減少采暖費用，但兩片鍍膜玻璃合在一起，其價格不菲，尋常建筑是無法承受的。正是這個原因三層鍍膜玻璃在國內擴廣相對滯后和緩慢。其實除陽光鍍膜玻璃可以節能外，中空玻璃及低輻射玻璃同樣可以節能，現將節能的中空玻璃及低輻射玻璃簡單介紹如下：
中空玻璃
中空玻璃是以兩片或多片玻璃，以有效的支撐均勻隔開，周邊黏結密封，使玻璃層間形成干燥氣體腔室的產品。這種產品具有隔音、隔熱、防結露和降低能耗的作用，被廣泛應用于建筑門窗和玻璃幕墻、交通、冷藏等行業。作為中空玻璃，其隔熱性能主要因其內部氣體處于一個封閉的空間，氣體不產生對流，而且空氣的導熱系數為0.028W/m2.k是玻璃的導熱系數為0.77W/m2.k的1/27,除中空玻璃四邊的密封膠導熱,對流傳熱和傳導傳熱在中空玻璃的能量傳遞中，占較小比例，要提高中空玻璃的隔熱性能,一般來講是增大空間的厚度,和使用導熱系數低的氣體置換中空玻璃內部的空氣,這樣可減少傳導傳熱,但空間層不易過大,合理的空間層間隙應該是12mm左右；要降低輻射傳熱，一般是通過使用鍍膜玻璃或低輻射玻璃，來控制各種射線透過，達到降低輻射傳熱的目的。中空玻璃的制作一般常用膠接法，用這種方法制作中空玻璃均應二次密封。一次密封用于丁基膠填縫性能好，但強度極差。二道密封，如用于窗或有框玻璃幕墻，則用聚硫膠，聚硫膠怕長期強烈的紫外線照射，用于窗和有框幕墻，有鋁框可以遮住太陽，以免直接照射膠縫。衡量中空玻璃性能好壞的指標為隔音、隔熱性能，耐老化性能和產品使用壽命的長短。中空玻璃的性能取決于選用的原材料性能和中空玻璃結構形式，尤其是密封劑和干燥劑的性能好壞是關鍵的因素，密封劑的性能好壞，干燥劑的吸潮能力強，都能提高中空玻璃的性能和延長中空玻璃的使用壽命，而空間層及其內部氣體的合理選用，能夠提高中空玻璃的隔音、隔熱性能。
除了用膠接法制作中空玻璃以外，還有一種叫暖邊中空玻璃。是用一種特殊的膠條，放在兩片的清潔干凈玻璃的四周，熱壓成中空玻璃。這種特殊條的名稱叫實唯高膠條。實唯高膠條是一種經過驗證、由100%固體擠壓成型的高質量熱塑性連續帶狀材料，由密封劑、干燥劑和整體波浪形鋁隔片；密封劑采用濕氣透過率極低的丁基膠，并加入其他化學成分，可很好的保持中空玻璃內部氣體不泄漏和不被濕氣侵蝕；干燥劑采用定向吸附水及揮發氣體的專用分子篩，保證中空玻璃內部干燥，延長中空玻璃的使用壽命；整體波浪形鋁隔片嵌入到密封劑和干燥劑組成的制劑中，以控制兩片玻璃，保持規定的空隙厚度和對濕氣安全阻擋，隔片的波良形或凹槽也會增加與玻璃的有效接觸面積控制中空玻璃的空隙尺寸。實唯高膠條是一種柔性材料，在拐角處容易成型和彎曲成任意形狀，從而提高了生產效率，簡化了生產程序，更適合于工業化生產。
低輻射玻璃
1978年，美國的英特佩成功地將低輻射玻璃應用到建筑物上，低輻射玻璃由于它獨特的優越性，從1990年開始在歐洲、美洲得到一些業主和鋁門窗公司的重視，尤其在節能門窗上的使用。而在我國涉及該領域還非常少。中空玻璃、低輻射中空玻璃及陽光鍍膜玻璃都勻有不同的節能特點，根據建筑整體設計要求，用于不同的部位，要達到什么樣的效果，來選用不同類型的節能玻璃。
關于塑料門窗采用的中空玻璃應該引起我們的重視。建設部葉如棠副部長在全國節能工作座談會上指出：“窗用玻璃盡快一步到位，全面采用中空玻璃。”中空玻璃專業委員會秘書長徐桂芝指出：“在我國，窗戶的熱損耗約占建筑維護結構熱損失的50%，而玻璃又占窗戶熱損耗的60%以上，由此可見，提高窗戶性能是提高建筑節能水平最簡捷、最有效的途徑，窗用玻璃盡快一步到位，全面采用中空玻璃。”這一觀點不僅是正確的，而且是科學的。在發達國家，如在北歐國家，已在法律上規定在建筑上必須使用中空玻璃，我國出于經濟條件的限制，尚未完成普及使用，但近期國家和地區均已相繼出臺了對建筑門窗的節能要求，中空玻璃正在和必將越來越多地被廣泛應用。相對單層玻璃來說，中空玻璃的造價要高一些，但它所增加的建筑投資將會從采暖、空調降低能耗所節省的各項支出中帶來經濟效益，比如以普通雙層中空玻璃可節省30%的效果計算，所增加的投資費用在5年左右便可收回。
隨著中國加入了WTO，石油危機帶來的能源緊張，給我國造成的影響越來越大，房屋中最不御寒的門窗成了消耗能源的主要構建而被關注，而且在建筑中首先考慮節能問題。塑鋼門窗進入我國市場已有一段時間，該產品日漸完善。根據國家有關產業政策，到本世紀末我國建筑材料要求比現在節能50%，這就要求門窗的導熱系數低于2.3w/m2.K國家標準，目前只有塑鋼門窗能達到這個標準。現在塑鋼門窗在建筑裝飾領域，正逐漸被大力推廣，具有巨大的市場潛力，前景看好。
希望通過對節能塑鋼門窗的介紹，能給塑鋼門窗進行節能設計時有所幫助，并通過塑鋼門窗的應用推廣，把節能塑鋼門窗推向一個新的更高的水平。
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