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浅谈中国与欧洲在建筑门窗节能上的差距

[发布日期:2015-03-06 18:13:42]

中国建筑金属结构协会副会长 马俊清




  一、 能源消耗与环境污染

  环境对人们的生活至关重要,而现在我们每天面对的是雾霾天气,在我国雾霾重灾区,一年有250天的雾霾天气。而燃油与燃煤是导致雾霾的直接原因。

  

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(全国省市区PM2.5浓度分布图)

  2013年1月,雾霾天气一直笼罩着北京,北京雾霾天近60年来同期最多,2013年1月达到29天。

  

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(2013年两会期间的北京)

  2013年10月22日长春大雾锁城持续加重,长春市10处PM2.5监测点中,有4处一小时浓度值超过500微克/立方米,指数“爆表”,空气严重污染。学校停课,高速公路封停,许多长春市民发现,天空刚亮,窗外如海市蜃楼一般,伸手不见五指。

  

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(哈尔滨市民戴三个口罩)

  

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(长春学校停课通知)

  2013年2月28日,石家庄以900的污染指数高居首位,19条高速公路都已关闭。

  
 

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(石家庄关闭的高速公路)

  北方雾霾严重,而南方也不再是青山绿水。

  杭州2013年已有209个雾霾天了,其中仅10月分就多达26天。这意味着,今年以来,杭州主城区三分之二的时间处在雾霾之中。随着连日的雾霾,杭州MP2.5浓度超标现象也越来越频繁。

  
 

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(雾霾中的西湖)

  江苏多地出现雾霾天气,南京呼吸科病人增加3至5成。

  

 

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(南京雾霾天气)

  早在2008年的珠江三角洲大气污染防治高峰论坛上,中国工程院院士钟南山指出,根据临床和手术统计数据显示,因吸入污染物过多,广州人一旦超过50岁,肺部就变成了黑色。

  2013年11月8日,上海再次陷入“十面霾伏”中。上海市环保局方面表示,上海市已启动空气重度污梁应急方案,建议暂停露天大规模群众活动和体育赛事,中小学暂停户外体育课,幼托机构暂停户外活动。

  
 

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(雾霾中的东方明珠塔)

  比较讽刺的是,香港雾霾严重,所有到维多利亚湾的游客们站在记外巨幅的蓝天宣传画前进行拍照。而后面真实的维多利亚湾已经一片模糊。

  
 

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(拍照留念的游客)

  北京肿瘤医院专家表示,预计到2033年,中国人肺癌的发病率会出现“井喷”。

  习近平总书记指出,深吸吸这个最基本的要求,到成了现在百姓最幸福的追求,很值得我们深思。假如用发展所获的效益不能弥补破坏带来的补偿,那么发展就是无用功,这就要思考我们发展追求的到底是什么。

  二、 建筑节能与环境保护

  环境的污染,对于我们的生活已经造成了严重的影响,而减少能源的损耗是改变这一现状的重要手段。

  (一)、建筑能耗占社会总能耗的40%

  中国改革开放35年,经济快速成长,据英国《经济学家》杂志预测,到2018年,中国将超过美国跃居成为世界第一大经济体。但另一方面,资源枯竟和环境破坏成为中国经济腾飞的代介,据国际能源署2010年的统计,过去100年来美国一直是全球最大的能源消耗国,但自2009年开始,中国的能源消耗超过了美国,成了新的全球第一。

  仅以煤炭为例,2012年我国消耗标准煤36.2亿吨。因建筑消耗15亿吨。

  (二)、门窗占建筑能耗的50%

  1.提高我国建筑节能标准门窗是关键

  
 

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(建筑能耗占社会总能耗比例图)

  在建筑能耗中门窗占到了50%,所以门窗节能是建筑节能的关键因素。

  2.主流门窗产品为塑料窗、断桥铝合金窗、木窗

  

 

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(三种窗的结构图)

  塑料窗在节能方面具有优势,在欧美发达国家市场占有率超过50%,在十五年前,我国引进塑料窗时,质量与欧美相差不过,但经过十五的发展,欧美塑料窗质量逐步提高,而中国塑料窗则在十五年前的基础上一路下滑,无论是内在质量还是表面质量都有下降。在我国塑料窗主要应用在低端房屋,市场价格低廉,塑料窗如果想有有新的发展,必须提高质量。

  断桥铝合金窗是我国市场中的主流产品,市场占有率超过50%。在欧美发达国家,铝合金属于高档材料,其价格比木窗还要高,对于这种保贵的资源应该更好的应用,但在我国应用泛滥,我国南方地区许多铝合金窗甚至是非断桥的,造成了巨大的资源浪费。铝合金窗虽然保贵,但问题也明显,铝合金属于金属,传热快,在新的节能标准形势下需要在断桥上进行研究,提高断桥效果,而这必然导致铝合金窗成本上升,以K值1.5为基础,K值每降低0.1铝合金窗的价格将上升100元左右。所以需要给铝合金窗合理的市场价格,否则铝合金窗将有可能重蹈塑料窗的复辙。

  木窗目前在市场中定位为高档窗,这源于木材给人以回归自然的感觉,自然具有高档的属性,但实际上我们应该准确的定义为高品质窗,木材具有先天的传热系数低的属性,制作成窗户以后容易达到建筑节能标准。木窗现在市场价格较高,但是在K值1.5以下,或者更低时,木窗相对而言就更便宜了,由于木材的天然属性,使其天然具有更好的节能效果。

  3.三中门窗材料与环境

  门窗节能有三个概念:一是窗自身的节能;二是窗户材料自身的节能与环保;三是可回收性。

  塑料窗:主要原材料PVC、稳定刘等化工材料。是石油的副产品,生产过程中有一定的能耗,塑料不易被分解,但塑料在使用后可回收循环利用。

  断桥铝合金窗:原材料为铝锭,从铝土矿中提取氧化铝,再制作成铝锭,而铝土矿资源是有限的。铝锭经过熔炼、挤压、表面处理等工序生产出铝型材,无论是电解铝过程还是铝型材挤出过程都是高耗能过程。

  木窗:原材料为木材,木材是绿色可持续的材料,在生长过程中吸收大量二氧化碳,释放大量氧气,是唯一可再生的材料。以往人们对于木材的印象是破坏环境,这都是过度砍伐造成的,而实际上木材是可再生资源。如果木材不使用,不能造生经济价值,那么便不会有人去种植,实际上地球上木材资源丰富,例如俄罗斯有2.07亿立方米木材资源,640万平方公里的土地上有629万人口,因为人口稀少,使得木材资源不能完全开发,每年有2亿棵树腐烂在山里,还容易引发森林火灾,而且树木在生长壮年期比老年期能吸收更多的二氧化碳。

  三、 节能建筑发展上的差距

  (一)、中国节能建筑现状与趋势

  在能源日益紧张的今天,全球都在进行节能,而在建筑节能方面,我国虽有一些进步,但与发达国家仍有不小的差距。

  1.中国节能建筑现状

  中国在“十二五”规划前是执行不低于50%的建筑节能标准,2013年1月住建部公布的《“十二五”建筑节能专项规划(征求意见稿)》指出,2015年,城镇新建建执行不低于65%的建筑节能标准,城镇新建建筑95%达到建筑节能强制性标准的要求,鼓励北京等4个直辖市和有条件的地区率先实施节能75%的标准。

  2.中国节能建筑趋势

  中国节能标准最高是75%,离欧州被动式房屋差距较大,中国建筑节能也正在向被动式房屋发展。中国首个被动式节能住宅在秦皇岛通过验收,被动式“低能耗住宅”不仅对于围护结构传热系数有着严格要求,在控制热桥、室内环境质量、噪音处理、热回收准备率等现行节能标准未做明确要求的方面,也提出了科学高效的解决方案。能提供适合人体需要的室内温度、温度和安静的空间,并保持室内空气质量,二氧化碳含量不超过0.1%,克保居住环境舒篷。年供暖能耗每平米可节约30.53千瓦时,每年将节约标煤998吨,节省制冷采暖费用198万元,减排二氧化碳2595吨。以130平米左右的房型为例,每年可为住户节省制冷采暖费用近3400元。

  北京市2013年1月1日起实施的新节能漂准对节能门窗K值要求从2.8、2.0提高到1.8、1.5,建筑节能指标从65%提高到75%;对门窗气密性提高到7级标准,并强制性规定新建住宅东西向外窗必须安装活动外遮阳。

  (二)、欧洲节能建筑世界领先

  被动式房屋的暖气消耗量在每平米12KWh/(㎡a)。被动式房层给房层的建造提供了免供暖系统的可能,这点就说明,在室内窗户下不会再有暖气存在,同时在室内还要达到最大的温度舒适性,这里就提高了对窗户的要求。被动式房屋对整个窗户系统的要求为U值要≤0.8W/(㎡.K)。

  

 

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(欧州被动式房屋)

 

  截至2012年,全世界的被动式房屋已达37000座。围绕着“被动式建筑”的开发建造业形成了庞大而完整的产业供应体系,该产业体系已成为欧洲低碳、零碳经济的重要组成部分。德国对门窗节能的要求Uw<1.3W/(㎡.K),在2013年底降到0.95,并且在此基础上还要安装遮阳,遮阳对于建筑节能也十分重要。欧州要求在2020年以后,所有新建的房屋都必须达到被动式房屋标准,否则不允许开工。

  
 

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(卷帘遮阳)

  

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(百叶遮阳)

  从我所见到的欧州三个被动式房屋展示中心的情况看,每个展示大约有60幢房屋,其中木窗占有80%,塑窗占有20%。

  
 

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(三种门窗在发达国家的占有率)

  
 

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(三种门窗在德国和北美国家的占有率)

  
 

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(2012年典型国家木窗市场占有率)

  四、建筑风格上的差异

  在中国有许多仿欧式的建筑,强调欧州风格,但实际上所体现出的欧州风格都是古老的欧州风格,而现在欧州的门窗并非这种风格,就像中国的故宫是中式风格的代表,但现在的中国建筑并非是故宫这种风格。

  
 

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(仿欧式建筑1)

  

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(仿欧式建筑2)

  

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(欧洲现代建筑1)

  

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(欧洲现代建筑2)

  

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(欧洲现代建筑3)

  

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(欧洲现代建筑4)

  中国的仿欧式建筑喜欢使用美景条来增加欧式感,但实际上现在欧洲流行大玻璃,不进行分割。采用大玻璃从室内向室外看显得十分能透,而加了美景条刚效果不佳,而且还增加了制作难度。我并不反对设计上使用美景条,但应该考虑一下窗户的通透性,现在LOW-E玻璃使用广泛,从室外往室内看并不清晰,可以保护隐私。

  
 

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(通窗的欧洲窗1)

  

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(通窗的欧洲窗2)

  

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(通窗的欧洲窗3)

  

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(带美景条的窗1)

  

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(带美景条的窗2)

  

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(带美景条的窗3)

  五、 门窗安装上的技术差距

  门窗能不能完全体现其具有的节能效果,安装是关键,但目前如果按照中国的门窗安装规范执行,门窗一定会漏水。首先我们的标准便不合格,另外,现场实工的水平也是参差不齐。

  
 

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(中国门窗安装节点图)

  
 

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(实际实工图)

  图中窗框与基础墙体之间用发泡胶来填充,左右两公分的缝隙使用发泡胶没有问题,但底下十余公分,使用发泡胶便会漏水。发泡胶没有水密封的作用,只能起到冷桥的作用,使用再多发泡胶也无济于世,而应该使用防水沙浆。

  
 

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(中国门窗安装节点图)

  方式一:窗与基础墙持平,之后再安装墙体保温,窗框四周进行防水处理,安装防水布。

  
 

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(窗与基础墙持平)

  

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(安装保温墙之后)

  

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(安装防水布)

  方式二:窗外挂在墙体外,安装墙体保温后持平,这种方式更有利于保温。

  
 

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(窗体外挂基础墙外)

  

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(窗将与保温墙持平)

  方式三:使用副附框,装窗户安装在墙中,但是在附框中先制作了一圈密封条,底端制作防水板,所有的水装被防水板阻挡,不会进入到墙内。在窗框与附框之安装弹性发泡条,既密封也防水。

  
 

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(附框防水)

  

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(挡水板)

  

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(弹性密封条载面)

  

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(弹性密封条安装完成后)

  我们安装的问题在于标准不行,而且没有额外的安装费用,实际上安装应该收费,这就是许多安装了高品质窗户最后却验收不合格的原因,主要就是对安装忽视了。

  我们赖以生存的环境与我们每个人息息相关,减少雾霾天气,换回蓝天白云,节能减排刻不容缓。门窗占我国总能耗20%,希望引起社会的重视,希望能推广节能门窗。
 

来源:《中国建筑金属结构》杂志
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