铝合金窗和塑料窗节能性能的比较

郭红，桑谦（河南工业职业技术学院，河南南阳 473009）

[摘要] 概述了铝合金窗、塑料窗的特点及节能性能，根据国家居住建筑节能设计标准对建筑外窗提出的技术要求，阐述了建筑外窗设计选用的原则，分析了铝合金窗、塑料窗的使用范围。随着我国建筑节能工作的深入开展和行业的技术水平的进一步提高，铝合金窗、塑料窗行业仍将继续向前发展。

[关键词]铝合金窗；塑料窗；节能性能；设计选用

[中图分类号] TU228；TU201.5 [文献标识码] A

Comparison of Energy Efficiency Performance between Aluminum Alloy and Plastic Windows and Basic Rules of Selection in Design

GUO Hong, SANG Qian（Henan Polytechnic Institute, Nanyang 473009, Henan, China）

[Abstract] This paper gives a brief introduction to the characteristics and energy efficiency performance of aluminum alloy and plastic windows. According to the technical requirements of external windows specified in the energy efficiency design standard for residential buildings, the paper expounds the rules the window selection in design and analyses the application scope of aluminum alloy and plastic windows. With the improvement of building energy efficiency, the industry of aluminum alloy and plastic windows will make further progress.

[Keywords] aluminum windows；plastic windows；energy efficiency performance; selection in design

铝合金门窗和塑料门窗是上世纪70年代末和80年代中期先后从国外引进而发展起来的，是继钢、木门窗之后的新一代金属门窗和非金属门窗，各以其独特的优异性能占据了大部分的门窗市场。随着国家的建筑节能政策的逐步落实，人们越来越重视窗的设计和选用，但对“铝、塑”两种窗的节能特性也有着不同的看法，甚至在业内有着“铝、塑大战”之说。本文拟在对这两种窗性能特点进行综合比较分析，提出设计选用窗的一些基本原则。

1 铝合金窗和塑料窗节能性能比较

我国现行的建筑外窗物理性能国家标准共有六项：①抗风压性能；②水密性能；③气密性能；④保温性能；⑤隔声性能；⑥采光性能。在这六项性

能中，气密、保温、采光三项为节能性能。

下面分别对“铝、塑”两种窗在节能性能上作一简单的比较。

（1）气密性能铝合金窗和塑料窗都是采用挤压(出)成形的中空型材组成框架体系，其开启方式和结构配合原理是一样的，型材断面结构形式是相似的，只不过铝窗是机械连接框、扇构件，塑窗是焊接框、扇构件。由于塑料窗框、扇构件是焊接的，故其气密性应比螺接的铝合金窗略好—些。

（2）保温性能窗是由窗框、窗扇料和玻璃所组成，设框扇料面积占整个窗面积的比率为：

(1) 则窗的传热系数为：

(2)

其中，、分别为窗框扇料和玻璃的面积；、分别为窗框扇料和玻璃的传热系数。

由以上公式可以看出，窗的传热系数与玻璃的传热系数、窗框扇料的传热系数以及所占面积的比率有关。因此，在相同的情况下，窗框扇料的传热系数越小，窗的传热系数越小。

铝合金型材的导热系数是203（W/mK），PVC塑料型材的导热系数是0.16（W/mK），两者相差1268倍，所以塑料窗的保温性能高于铝

（4）关于防雷和防静电问题铝合金是良好的导电体，故其作建筑外围护结构时，采取有效的接地措施，可以作为避雷设施，并可防止静电现象产生；PVC塑料是不导电的绝缘体，当其用于高层建筑时，无法解决防侧雷击问题。而且，如果未经防静电处理，则用于民用建筑时，静电的吸尘积垢难以清洗，影响外观装饰；对于工业建筑，则不能用于粉尘等易爆车间、电子或电器装配车间及计算机房等。目前国内塑料窗均未经有关防静电处理。

（5）装饰性塑料窗作为建筑外窗，只能以白色为主。因为白色或浅灰色PVC型材耐候性和光照稳定性较好，不易吸热。着色PVC 型材耐热、耐候性大大降低，只能适于室内使用。色彩装饰性对建筑艺术效果是至关重要的，塑料窗单一的白色是一个巨大的缺陷，不能满足丰富多彩的各类建筑外墙装饰需要。

（6）老化问题 PVC塑料型材确实会老化。现在我国的塑料门窗基本是采用德国、奥地利的铅盐体系配方，部分企业使用美国的有机锡体系配方。试验表明：凡含铅盐稳定体系的白色型材，经光老化后易着色而污染，经过1500h光照射后，颜色显著变黄。铅盐体系价格稍低，但外观颜色和耐久性远不如有机锡稳定体系。

（7）变形与膨胀问题塑料窗易受热变形、遇冷变脆，尺寸及形状稳定性较差，往往需要利用玻璃的刚性来防止窗框变形。所以，国外都是将塑料窗在工厂内装好玻璃后才出厂，以防保管、运输、安装过程中产生变形。而且安装时在窗框与洞口之间采用发泡塑料填充后固化的弹性体密封。但我国建筑行业施工习惯造成塑料窗出厂时不装玻璃，安装时采用水泥砂浆填充窗框与洞口间隙进行密封，而PVC塑料窗框的热膨胀系数远比钢、铝、水泥大，在昼夜冬夏温差变化达20℃～70℃的情况下，PVC塑料窗框会被‘挤’得不能自由伸缩而产生变形。

（8）材料的回收性铝合金窗旧料可回炉再熔铸调控合金成分，再生利用挤压出正常的铝型材；塑料窗旧料粉碎软化后，新旧料共混再加工挤压出塑料型材。可见两者均为可回收材料。

3 建筑外窗设计选用的基本原则及铝窗、塑料窗的使用范围

3.1 建筑外窗设计选用的基本原则

选用建筑外窗，应体现“以人为本，舒适、节能与环保”的原则。设计选用应根据当地气候特点、建筑对窗的使用要求、热工要求等综合考虑。

（1）窗的基本功能应满足建筑的使用要求及国家《民用建筑设计通则》的规定。如窗的通风、采光、窗地面积比等；

（2）窗的热工性能应根据国家《民用建筑热工设计规范》五个建筑热工设计分区保温和隔热的不同要求确定，并符合相应地区的节能设计标准；

（3）窗的防雷性要符合《建筑物防雷设计规范》；

（4）窗的装饰性应根据窗的造型、质感、色彩选择；

（5）窗的工艺性能要考虑窗型材的生产、加工、装配和安装水平，确保窗的质量和性能；

（6）窗的材料选择应符合低成本回收再利用的可持续发展原则，并考虑一定的耐久性和防火性。

3.2铝窗、塑料窗的特点及使用范围

评价窗的使用效果应以整窗的综合性能指标为准，应考虑窗长期的技术、经济综合效果。铝合金窗与塑料窗各有其优异的性能特点和明显的不足，选用时应结合建筑物的性质、气候特点、环境等，充分发挥各自的优点而避其不足。

PVC塑料窗的突出优点是保温性能和耐化学腐蚀性能好，并具有良好的气密性和隔声性能。但其明显的不足是抗风压、水密性能低，遮光面积大，存在光热老化问题，单一白色的装饰性较差，在明火下会燃烧放出有毒气体，防火性能较差。所以，塑料窗的应用范围应是寒冷地区、低风压、少雨水、有腐蚀介质或潮湿环境的低层民用住宅建筑。此外，塑料窗的应用场合，还要注意其防雷和静电消防处理问题。

铝合金窗的突出优点是重量轻、强度高、刚性好，采光面积大，耐大气腐蚀性好，综合性能高，使用寿命长，装饰效果好。其明显的不足是保温隔热性能差，耐化学腐蚀性不如塑料窗好。所以铝合金窗可用于对抗风压、水密性能和耐候性能有一定要求的夏热冬暖地区。如，在这些地区，一般的民用住宅建筑，可采用质量优良的气密性能达到或接近I级、隔声量在30dB左右的单玻普通铝合金窗；要求较高的一般公共建筑，采用隔声量在35dB左右、密封性能高的中空玻璃铝合金窗；高档公共建筑和民用住宅建筑，用高档的隔热型铝合金窗。塑料窗可用于风压低的低层、别墅式、独立的民用住宅外窗，公共建筑不应采用。

4 结束语

目前，欧美等发达国家建筑门窗主要是塑、铝和木窗，从欧洲市场的现状看，木窗、铝合金窗、塑窗仍将在市场上长期共存。我国的建筑门窗业也是将铝、塑、木并存。在门窗的设计选择上，一定要结合当地的气候特征和门窗各自的性能特点，科学地选择门窗型材，决不能一味地强求。为了满足建筑节能对窗户的传热系数要求的不断提高和市场的适应性，欧洲一些大的型材生产企业如德国VEKA