在住宅建筑中窗的選用中,為了更好地達到期望的效果,利于確定門窗的型材材質、尺寸和制作工藝,特對塑鋼窗與斷橋彩色鋁門窗進行性價比的對比分析如下。
在選擇外窗時,由于性能和造價的差異主要來源于型材,首先需要確定型材材質;再根據設計驗收規范,在滿足強度、采光、通風量和使用方便的前提下確定合理的窗型分隔和開啟方式。市場上目前主要的型材材質有塑鋼和普通鋁合金、斷橋鋁合金型材三種,能達到并滿足節能要求的主要的型材材質是塑鋼和斷橋鋁合金型材兩種,下面對這兩種材質的性能、特點進行比較。
一、隔熱斷橋型材的性能、優點說明:
(一)、隔熱斷橋鋁合金型材:是在老鋁合金窗基礎上為了提高門窗保溫性能、節能性能而推出的改進型型材,通過增強尼龍隔條將鋁合金型材分為內外兩部分,使內外框軟性結合,從而有效地阻隔了鋁的熱傳導。增強尼龍隔條的材質和質量直接影響到隔熱斷橋鋁合金窗的耐久性,目前國內市場上有進口條和國產條兩種,價格差異較大,每噸有2000余元的差價。
隔熱斷橋鋁合金門窗的突出優點是強度高、保溫隔熱性好,剛性好、防火性好,采光面積大,耐大氣腐蝕性好,綜合性能高,使用壽命長,裝飾效果好,使用高檔的斷橋隔型材鋁合金門窗,是高檔建筑用窗的首選產品。
經過綜合了解,目前市場上選用較多的優質型材,其品牌、質量、價格、信譽等較好的企業如下:(估算值僅供參考)
隔熱斷橋
品 牌
規 格
型 號
國產條加工費用
(元/噸)
進口條加工費用
(元/噸)
顏色
某品牌一
55系列內平開窗
10800元/噸
11800元/噸
雙色
某品牌二
70、60、50系列內平開窗
8500元/噸
9800元/噸
雙色
某品牌三
60、50系列內平開窗
8500元/噸
11000元/噸
雙色
鋁型材的噸位價格=鋁錠價+加工費用,鋁錠價每日按期貨價均有波動,近期鋁錠價在16500元/噸左右徘徊,按市場預測,后續還會有上漲的空間。
采用隔熱斷橋鋁合金門窗型材保證了強度,也真正顯示出隔音、隔熱、保溫的卓越性能,可節省采曖和制冷費用。傳熱系數K值經檢測在2.23—2.94w/2K以下,節能效果顯著 ,幾年的節能費用足以彌補前期的投資。
1、斷橋鋁門窗防水功能。利用壓力平衡原理設計有結構排水系統,設排水口,排水暢通,水密性好。
2、斷橋鋁門窗防結露、結霜功能。斷橋鋁型材可實現門窗的三道密封結構,合理分離水汽腔,成功實現氣水等壓平衡,顯著提高門窗的水密性和氣密性,達到窗凈明亮的效果。
3、斷橋鋁門窗防盜、防松動功能。配上獨特的多點五金鎖具,保證窗戶在使用中的穩固與安全。
4、斷橋鋁門窗防噪隔音功能。其結構經精心設計,接縫嚴密,試驗結果,空氣隔聲量達到隔音30--40db,不受噪音干擾,毗鄰鬧市也可保證室內寧靜、溫馨。
5、斷橋鋁門窗防風沙、抗風壓功能。內框直料采用空心設計、抗風壓變形能力強 ,抗震動效果好。在高層建筑及民用住宅中,設計大面積窗型,采光面積大;氣密性比任何鋁、塑窗都好,能保證風沙大的地區室內窗臺和地板無灰塵。
6、斷橋鋁門窗強度高不變型,免維護功能。斷橋鋁窗體抗拉伸和抗剪切強度及抵御熱變形能力強度高,堅固耐用。斷橋鋁型材不易受酸堿侵蝕,不易變黃褪色,幾乎不必保養。
二、塑鋼門窗的性能、優點說明:
1、保溫節能性
塑料型材多腔體結構,具有良好的隔熱性能,傳熱系數低,僅為鋼材的1/357,鋁材的1/1250。另外,生產同樣的重量的塑料型材的能耗是鋼材的1/4.5,鋁材的1/8。
2、氣密性
塑料門窗在安裝時所有縫隙處均有橡膠密封條或毛條,所以氣密性高于鋁制門窗。塑料平開窗的氣密性又高于推拉窗的氣密性,一般情況下,平開窗的氣密性可達一級,推拉窗可達二級。
3、水密性
因塑料型材具有獨特的多腔式結構,均有獨立的排水腔,框和扇的積水都能有效的排出。平開窗的水密性高于推拉窗,一般情況下,平開窗的水密性能達到二級,推拉窗可達到三級。
4、抗風壓性
在獨立的塑料腔體內,可加設1.2-2.0㎜厚的鋼襯,可根據當地的風壓值、建筑物的高度、洞口大小、窗型設計來選擇加強鋼襯的厚度及型材系列,以保證建筑對門窗的要求。高層建筑物可選擇大斷面推拉窗或內平開窗,抗風壓強度可達到一級以上,低壓建筑可選用外平開窗或小斷面推拉窗,抗風壓強度一般在三級。
5、隔音性
塑料型材本身具有良好的隔音效果,如果采用雙玻或中空玻璃,其隔音效果更理想,適用于噪音干擾嚴重的場所。
6、耐腐蝕性
塑料異型材具有良好的耐腐蝕性,對酸、堿、鹽類物質(如水泥、建筑用膠、防銹漆、涂料等)幾乎不發化學反應,對于空氣質量差的城市由為適用。因此,塑鋼門窗的耐腐蝕性能主要取決于五金件的選擇。
7、防火性
塑料門窗不易燃、不助燃、能自熄、安全可靠,但如遇明火會釋放有害氣體。
8、絕緣性
塑料門窗使用的塑料型材為優良的電絕緣材料,不導電、安全系數高。
如果你追求建筑節能,可以優先考慮采用塑鋼節能門窗。
三、鋁合金與塑鋼門窗各項性能比較:
1、 抗風壓強度和水密性能的對比:
塑鋼門窗由于材質強度和鋼性低,雖經加入襯剛增強,但其抗風壓和水密性能要比鋁合金門窗低約二個等級。上海市建筑幕墻檢測中心對進入工地安裝的鋁合金門窗和塑鋼門窗采用見證取樣方式進行“三性能”實測的平均值表明“除氣密性外,塑鋼門窗的水密性和抗風壓性能均比鋁合金門窗的差”,這一結果實出意外,但經進一步分析,卻正反映了塑鋼門窗質量方面的重要問題。而且,由于塑鋼門窗的襯鋼并未在其型材內腔角部連接成完整的框架體系,窗框、扇四角及丁字節點的塑料焊接角強度比較低。在一些項目中,出現有部分塑鋼窗焊接角不牢固,窗扇和紗窗有開裂現象。
2、氣密性能:
塑鋼門窗由于框、扇構件是焊接的,故其氣密性應比螺絲連接的鋁合金門窗略好一些,但鋁合金門窗型材尺寸精度較高,框、扇配合較嚴密,但是由于各企業的生產加工和施工質量的差距,很難通過人為的不就,故而一般斷橋鋁合金門窗的氣密性都比塑鋼窗要差一些。平開窗與推拉窗相比,平開窗比推拉窗氣密性好。
3、保溫性能:
鋁合金的保溫性能不如塑鋼門窗好,但是根據窗的導熱系數計算公式k=1/(1/ai+Rw+1/ae)窗的傳熱系數k值不僅取決于窗體本身的傳熱阻Rw(窗體本身傳熱系數的倒數),還取決于窗體。其室內外表面換熱系數ai 和ae;而又根據另一計算公式k=k框·f+k玻·(1-f),窗的傳熱系數k值由窗框、扇構件與窗玻璃二部分的k框和k玻組成,直接與窗框扇占整窗面積比f有關,而鋁合金窗的框扇占整窗面積比塑鋼門窗小10%左右,再者鋁門窗框扇型材也不是實心的,且空心鋁型材壁厚(實際熱橋)比塑料型材壁厚又小40%左右。 部分省市已將將建筑外窗節能指標提高到較高的水平,這也導致了市場上大量的斷橋鋁合金門窗不滿足這些規范的要求。從這個角度講,塑鋼窗在滿足政策規范方面是有很大優勢的。標準規范的出臺,促進了斷橋鋁合金門窗的優勝劣汰。
4、采光性能:
塑鋼門窗的采光性能比鋁合金門窗差,其框扇構件遮光面積比鋁合金門窗大10%左右,視野和裝飾效果較差,不利于建筑照明節能降耗。 所以,要設計大通透的門窗效果,一般還是斷橋鋁合金更具優勢。
5、隔聲性能:
窗的隔聲性能主要在于占窗面積80%左右的玻璃的隔聲效果。鋁合金門窗與塑鋼門窗的縫隙密封水平基本一致,其隔聲性能也是基本一致;5mm厚單玻塑鋼門窗隔聲量為21~24dB左右; 5+12A+5的中空單框雙玻塑鋼門窗為24~29dB;雙玻的隔聲量比單玻大5dB左右; 塑鋼門窗和鋁合金門窗“在玻璃厚度、構造相同以及密封狀況相類似的起碼、情況下,其計權隔聲量RW值相近”。 但是由于塑鋼門窗的氣密性會比斷橋鋁合金略好,這部分造成的隔聲影響也較大,從這個角度將,塑鋼門窗的隔聲略優于斷橋鋁合金門窗。
6、防火性能:
難燃性的pvc塑料門窗的防火性能相對于可燃的木門窗是比較好,但與非燃燒性的鋁合金門窗相比是差的。聚氯乙烯塑料是難燃材料,在火災作用下,遇到明火后即進行緩慢的燃燒,如離火會自熄。其阻燃的機理就是燃燒時釋放出的氯化氫,具有撲捉H、OH、自由基的功能,而變得難燃。燃燒時放出HCLCOCO2等有毒氣體。煙氣的危害是建筑發生火災時造成人員重大傷亡事故的主要原因。因此,歐洲有些國家規定公共建筑不得使用pvc門窗,以免造成不必要的傷害。關于門窗的防火性能:鋼門窗和鋁門窗相對較好,塑料門窗和木門窗相對較差。
7、關于防雷和靜電問題:
鋁合金是良好的導電體,故其作建筑外圍結構時,采用有效的接地措施,可以作為避雷設施,并可防止靜電現象產生;pvc塑料是不導電的絕緣體,當其用于高層建筑(一類防雷建筑30m以上,二類45m以上,三類60m以上)時無法解決防側雷擊問題。而且,如果未經防靜電處理,則用于民用建筑時,靜電的吸塵積垢難以清洗,影響外觀裝飾;對于工業建筑,則不能用于粉塵等易爆車間、電子或電器裝配車間及計算機房等。據資料介紹,對塑料的靜電消防,可在其表面涂抹含有季胺鹽的防靜電油劑,能吸附空氣中的水份,增加導電率。但目前國內塑料門窗均未經防靜電涂料等處理。
8、裝飾性:
塑料門窗作為建筑外窗,只能以白色為主。因為白色或淺灰色pvc型材耐候性和光照穩定性較好,不易吸熱。著色pvc型材耐熱、耐候性大大降低,只能適于室內使用。色彩裝飾性對建筑藝術效果是至關重要的,塑料門窗單一的白色是一個巨大的缺陷,不能滿足豐富多彩的各類建筑外墻裝飾需要。相對而言,鋁門窗有粉末噴涂、陽極氧化、電泳涂裝、木紋轉印處理等多種表面處理技術,其表面顏色選擇余地大,有白、綠等多種顏色及木紋、花崗巖等多種表面顏色。
9、老化問題:
鋁合金型材經久耐用,不存在老化問題,而pvc塑料型材確實會老化。現在我國的塑料門窗基本是采用德國、奧地利的鉛鹽體系配方,部分企業使用美國的有機錫體系配方。國內的人工加速光老化實驗表明:凡含鉛鹽體系的白色型材,經光老化后易著色而污染,經過1500小時光照射后,顏色顯著變黃。鉛鹽體系價格稍低,但外觀顏色和耐久性遠不如有機錫穩定體系。有資料顯示,德國的塑料門窗在頭一年里產品的光滑表面受到風化作用會變得粗糙些,十幾年后的對比照片表明pvc型材表面風化的過程。風化層厚至0.3~0.4mm,下面一層聚氯乙烯的分解會停止。高分子pvc樹脂在紫外線作用下,大分子鏈斷裂,使材料表面失去光澤,變色粉化,型材的機械性能下降。同類建筑門窗中鋼門窗容易生銹、木門窗容易府壞,其使用年限一般都不長。
10、變形與膨脹問題:
塑鋼門窗易受熱變形、遇冷變脆,尺寸及形狀移穩定性較差,往往需要利用玻璃的剛性來防止窗框變形。所以,國外都是將塑料窗在工廠內裝好玻璃后才出廠,以防保管、運輸、安裝過程中產生變形。而且安裝時在窗框與洞口之間采用發泡塑料填充后固化的彈性體密封。但我國建筑行業施工習慣造成塑鋼門窗出廠時不裝玻璃,安裝時采用水泥砂漿填充窗框與洞口間隙進和密封,“而PVC塑鋼門窗框的熱膨脹系數過遠比鋼、鋁、水泥大,在晝夜冬夏溫差變化達20~700C的情況下,PVC塑鋼門窗框會被“擠”得不能自由伸縮而產生變形。
11、產品重量:
由于塑料型材的拉伸強度是鋁型材的1/3,彈性模量是鋁材的1/36,因此,塑料型材的截面尺寸和壁厚不得不設計得比鋁合金型材的大,而且還要再在其型材空腔中加增強鋼襯,以滿足窗的抗風壓強度和裝配五金附件的需要。我國以歐式窗改進的塑鋼門窗,型材壁厚2~2.5mm,型材耗量9~12kg/m2,按鋼襯耗量是型 材重量的85%計,鋼襯的耗量是7.65~10.2kg/m2。所以塑料窗型加鋼襯重量已超過鋁窗型 材重量4.5~7.5kg/m2. 另外鋼門窗和實木門窗一般都比較笨重。
從現行的節能規范和發展綠色建筑理念來看,塑鋼門窗在成本上的優勢太明顯,更符合當前國家的經濟發展水平,斷橋鋁合金門窗產品則更適合高端項目應用,但從社會長期環保的角度考慮,塑鋼門窗也存在回收較困難的情況,例如塑料門窗既不能焚燒,又不宜掩埋,并且塑料窗在鋸切時會放出毒煙霧,火災時放出有毒氣體'二惡英',屬于不環保產品。目前,德國和丹麥等國家已規定,在公共建筑和醫院不得使用塑料門窗。
綜合以上所述:鋁合金隔熱斷橋式門窗的實際應用性能要好于塑鋼節能門窗。
附:鋁窗型材與塑鋼窗型材特性比較:
檢測項目
鋁合金型材
PVC塑料型材
名稱
單位
數量
等級
數量
等級
空氣隔聲性能
dB
32
3
35
3
水密性
Pa
150-350
IV-II
50-150
VI-IV
抗風壓
Pa
2500-3500
III-I級
1500-2500
III級
氣密性
m3/m*h
1.0-2.5
差
0.5-1.5
優
保溫性
W/㎡*K
3
差
2.2
優
密度
g/㎝3
2.7
1.4
抗拉強度
N/㎜2
≥160
≥50
屈服強度
N/㎜3
≥110
≥37
伸長率
≥8%
≥10%
導熱系數
W/m*K
203
0。16
耐熱性
維卡軟化溫度≥83℃
不變軟
耐冷性
低溫下強度提高,無低溫脆性
吸水性
不吸水 0.8%(100℃,24h)
導電性
良導體
電絕緣體
燃燒性
不燃A極
難燃B1級
耐腐蝕性
應避免直接與某些其它金屬接觸時的電化學腐蝕
耐潮濕、鹽霧、酸雨
采光性
(窗框窗洞面積比%)20-30
(窗框窗洞面積比%)30-40
防火性
非燃燒材料防火性能好
難燃燒材料防火性能差
耐久性
無機材料高度穩定不老化
有機高分子材料會老化
四、窗型的開啟方式分析:
目前市場能見到的開啟方式有平開上旋窗、平開窗、推拉窗、外旋窗、中旋窗和提拉窗等幾種。其中提拉窗主要應用在北美風格常有的別墅或特殊建筑中,中旋窗的應用則更少,在此這兩種開啟方式不做具體分析。
在洞口尺寸相同、通風量相同、采光量相同的前提下,平開上旋轉窗、平開窗和外旋窗的窗形分隔是完全相同的,型材和玻璃的規格也是相同的,不同的只是五金件。若選用國產五金件,依次價格約為是120元/套、58元/套、70元/套。進口五金件價位較國產要高于1倍左右。
在相同洞口尺寸、通風量和采光量的條件下,推拉窗和平開窗在窗形分格上會有較大差別。平開窗可以采用最優化的大固定小開啟的分格方式,而推拉窗為保證能風量只能在分格方式上做出犧牲。另外,推拉窗與平開窗在型材選用上也有不同,推拉窗只能選用80mm或 80mm以上的系列型材,而平開窗選用60mm甚至58mm的系列型材就可以滿足使用要求,這就使得推拉窗在型材用量上要高于平開窗。且平開窗在氣密性和保溫性上都要優于推拉窗。
本篇完。
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