断桥隔热铝型材与塑料异型材的对比分析.docx

1、断桥隔热铝型材与塑料异型材的对比分析断桥隔热铝型材与塑料异型材的对比分析摘要 通过对断桥隔热铝型材的一些基本性能的调查与分析，运用图示、表格以及理论计算等手段，对断桥隔热铝型材与中财ASA/PVC共挤型材节能性能及成窗造价成本进行差异化对比分析，以期能更好地为市场营销提供宣传亮点。关键词 断桥隔热铝型材 ASA/PVC共挤型材 加工工艺 传热性能 断热 成本分析 四滑道六密封前言随着国家各项节能政策推广力度的逐步加强，门窗节能也越来越受到房产开发与普通百姓的重视。人们从对建筑能耗组成的分析中发现，通过房屋外窗所损失的能量是影响建筑热环境和造成能耗过高的主要原因。传统建筑中，通过窗的传热量占建筑

2、总能耗20%以上，节能建筑中，墙体采用保温材料热阻增大以后，窗的热损失占比更是加大。而影响门窗热量损耗大小的因素很多，主要有：1）门窗的传热系数；2）门窗的气密性；3）墙比系数与朝向。目前人们普遍认可且普及较广的节能窗主要有两种：断桥隔热铝窗和塑钢窗。两者主要区别是采用的窗框材质、腔体结构设计和组装工艺不同。一、断桥隔热铝型材（1）断桥隔热铝型材的工艺简介：断桥隔热铝型材就是铝合金与高分子隔热材料相结合的新型门窗和幕墙建材。通过结合使铝合金型材的中央形成一道隔热夹层，进而实现“铝型材隔热”的目的。隔热断桥式铝型材主要有穿条式与浇注式两种类型（也有的资料上将其称为三种类型）。根据断热铝型材的加工

3、方法的不同，可以分为三种形式，如图1、图2、图3。 表1：三大加工方法的一些情况对比表 加工方法主要原材料工艺特点目前使用情况穿条式（插条式）带强化玻璃纤维的聚酰胺尼龙条（PA66）、以及PVC原料要求型材挤压精度高，同时要求尼龙条膨胀系数接近铝（2.310-5），铝型材与隔热断桥之间依靠机械结合，易出废品。适合于欧洲建筑风格-小窗型，而我国多为大窗型。浇注式聚氨脂（聚酰荃甲酸工脂）浇后底面切除，接合强度高。以美国亚松技术为代表，在美国已应用了40多年，目前中国也得到更广泛应用。灌注式灌注后撕去壁，接合强度高。（注：更多的时候，我们将浇注式与灌注式合称为浇注式加工工艺。）穿条式断桥隔热铝型材是

4、由两个隔热条将铝型材内外两部分连接起来形成的，从而阻止铝型材内外热量的传导，实现节能的目的。目前正规的隔热条是PA66，为了追求表面美观和精度，用PA66尼龙加超细玻璃纤维是国外隔热条的共同特点。超细玻璃纤维，抗拉强度差只有60N/mm，而且价格昂贵；国内把PA66加普通玻璃纤维作为主攻方向，已经取得一定的突破。在这里给出有关 PA66的性能指标如下表：表2：PA66（带强化玻璃纤维的聚酰胺尼龙条）性能指标项目25玻璃纤维增强尼龙66拉伸强度（MPa）170断裂伸长率（）4拉伸强度模量（MPa）8680弯曲强度（MPa）133热变形温度（）252线性膨胀系数（10-5/k）2.38热分解温度（

5、）300耐紫外光性能良好耐有机溶剂性能优浇注式断桥隔热铝型材隔热节能技术上世纪30年代后期起源于美国，这项技术是把高分子聚合物和铝型材混合使用，达到阻热节能效果。（2）浇注式与穿条式断桥隔热铝型材的对比分析1.1 基本性能对比表3：断桥隔热铝型材基本性能对比表聚氨酯浇注式铝型材穿条式铝型材铝材强度高低（因需压合，硬了容易断裂）隔热桥强度大（横径8mm）小(横径2mm2)型材横截面积小大单位重量出材率高低热膨胀系数较小较大（指PVC）可塑性可以制成各种异型门窗形状受限制隔热性能二者相近二者相近内外双色二者相同二者相同制作门窗的挡光面小且清秀美观憨大1.1.1 强度对比聚氨酯浇注式断桥隔热铝的铝型

6、材由于一次性挤出，这样减少了工艺缺陷，再加上一次性把聚氨酯浇注到铝型材隔热槽内，固化形成聚氨酯隔热桥，由于聚氨酯的高粘合性，聚氨酯隔热桥与铝型材完全成为一体，无须压合，所以铝材的强度高。聚氨酯本身的强度比较高，而且隔热桥横截面积大，所以浇注式隔热桥的强度大于穿条式。这样使得浇注式断桥隔热铝型材总体强度大于穿条式。穿条式断桥隔热铝型材本身是通过两次挤压成形的，之后把隔热条穿到两块铝型材的工艺槽内，再经过辊压。使得材料的内部组织有变化，产生应力使型材的整体强度差，甚至产生明显的裂纹使之成为废品。1.1.2 型材横截面积对比 聚氨酯浇注式断桥隔热铝型材结构紧凑，小巧美观；穿条式断桥隔热铝型材由于要经

7、开齿、辊压工艺，它的截面积非常大，看起来臃肿、肥大。1.1.3 型材出窗率对比型号及长度相同的穿条式与聚氨酯浇注式断桥隔热铝型材相比，穿条式的横截面积大，米重大于浇注式，这样它的出窗率就小于浇注式的断桥隔热铝型材约13%，制造1平方米门窗大约多消耗1公斤型材。使用浇注式隔热铝型材制做门窗，每平方米节约铝材成本29元（断桥隔热铝型材售价按29000元/吨计算，下同）。1.1.4 可塑性（窗型）对比目前，异型门窗的呈现形式越来越多，做异形门窗要求型材的可塑性一定要好。聚氨酯浇注式断桥隔热铝型材可以加工成任何形状的门窗，包括圆弧窗；而穿条式由于隔热条与铝型材的连接不牢固，当铝型材形变大时，隔热条易从

8、铝型材的连接槽内脱出，这样它能制作的窗形就受到限制。1.1.5 隔热对比聚氨酯浇注式断桥隔热铝型材在长时间的试验与实践中都表现的令人满意，它在室外-20的情况下,室内仍保持18左右。穿条式在室外-20时,室内保持在8上下。可以看出浇注式比穿条式的隔热性能好。1.2 型材成本对比铝材按20000元/吨计,PVC隔热条按8000元/吨,PA66隔热条按30000元/吨，聚氨酯浇注胶按22000元/吨。铝的密度为2.7g/cm3，PVC的密度为1.4 g/cm3，PA66密度为1.3 g/cm3，聚氨酯的密度为1.2 g/cm3，通常浇注腔的宽度比穿条腔的宽度小0.8cm ，一般内外壁厚为0.15c

9、m，中间的厚度为0.12cm。型材长度按600cm计。1.2.1 浇注式铝型材每根比穿条式节省铝材成本为每根节省铝材重量：0.8cm (0.15+0.12+0.12+0.15)600cm2.7 g/cm3=699.9g=0.7kg，每根节省铝材成本：0.7kg20元/kg=14元/根1.2.2 穿条用量为条厚为0.2cm,条宽为1.5cm,长为600cm（1） 每根铝型材PVC穿条用量：(0.21.5) 26001.4 g/cm3=504g=0.5kg每根铝型材PVC穿条成本：0.5kg 8.00元/kg=4.00元/根（2） 每根铝型材PA66穿条用量：(0.2 1.5) 2 6001.3

10、g/cm3=468g=0.47kg 每根铝型材PA66穿条成本：0.47kg 30元/kg=14.1元/根1.2.3 聚氨酯的用量为：每根铝型材聚氨酯用量：1.1cm0.8cm1.2g/cm3600cm/根=633.6g=0.6336kg/根每根铝型材聚氨酯成本：0.6336kg/根22元/kg=13.94元/根1.2.4 浇注式铝型材比PVC穿条式每根节省：14元/根（13.94元/根4.00元/根）=4.06元/根1.2.5 浇注式铝型材比尼龙66穿条式每根节省： 14元/根（13.94元/根14.1元/根）=14.20元/根经过以上综合比较分析，可以证明浇注式隔热铝型材总体性能优于。但市

11、场上生产穿条式的铝材不在少数。有专家也指出，有了断热设计的铝材，不等于就能制成好的保温窗，关键在于窗的结构设计，即组成窗后，保证“断热”的连续性并成封闭环形和环形连续密封。这个原则对设计推拉窗来说更为关键。如果成窗虽用断热铝材制作，但是不是连续断热的，还能形成热通道的，就无法作到真正的保温节能。二、断桥隔热铝型材和塑料型材的成窗隔热性能对比2.1断桥隔热铝合金窗的隔热性能计算塑钢门窗具有强度高、耐冲击的特点,它的耐候性好,适用范围可达零下40摄氏度到零上70摄氏度,不脆化、不变色,使用年限可达50年以上;它的隔热性好,热传导率低,节约能源。同时,塑钢门窗还具有优良的耐腐蚀性、气密性、水密性、隔

12、音性和阻燃性,它电绝缘性能优于其他门窗材料。另外,塑钢门窗还具有外观精致、不需着色、安装简便、使用轻巧、保养容易等特点,已成为今后门窗材料发展的主要方向常用各种窗户传热指数窗户框/玻面积比传热系数Kw/(m2k)单玻双层中空玻璃Low-E中空玻璃PVC塑料窗3：74.702.431.78断热铝合金窗3：75.463.302.32普通铝合金窗3：76.204.143.06我国目前民用建筑门窗主要是以塑钢、断热铝合金、铝合金门窗为主。铝合金门窗由于其保温及节能效果太差，在能源日益短缺的现状下，最终会被其他门窗产品所取代。塑钢门窗和断热铝合金门窗是目前保温和节能效果较好的，并是在目前被广泛使用的产品

13、，哪一种产品更适合我国的建筑特点，下面就塑钢门窗和断热铝合金门窗性能做一些比较。门窗产品的型材材性和断面形式是影响门窗保温性能的重要因素。金属与非金属的热工特性差别很大，与型材传热能力密切相关的材料导热系数（W/mK）导热系数越大传热能力越强。铝为203，PVC塑料为0.14，两者相差1000多倍。从保温角度讲，型材断面最好设计为多腔结构，腔壁垂直于热流方向分布，因为型材内的多腔结构对通过的热流起到多重阻隔作用，腔内传热（对流、辐射和导热）相应被削弱，特别是辐射传热强度随腔数量增加而成倍减少。现在的塑料PVC型材和断热铝合金门窗型材都是多腔结构，但铝型材保温效果并不理想，其一是铝材导热性能太好

14、，断桥长度偏小（断桥长度不宜小于15mm），而我国目前一般断桥长度为5mm；其二是断热不彻底，主要是使用五金配件与铝合金断热型材不配套，装上五金件后又形成里外连通，导致传热能力加强，同时连接部位为螺接也导致了断热铝合金门窗的保温及密闭性能很差。从环境保护角度讲，两种门窗型材的米重基本相同，单位重量的PVC能耗只是钢的1/8，铝的1/16。而且因为PVC树脂是热塑性材料，因此可以反复加热成型，成为新的制品，循环使用，符合环保要求。在回收重复利用时不需要如铝型材重新冶炼、铸锭，只需将型材破碎后，即可当做原料使用，能耗极少。这一点对于我国资源短缺的情况十分有利。断桥隔热铝合金窗主要由铝框架和玻璃组成

15、，组成后窗的K值为，(公式)标准测K值未考虑窗漏气问题，实际使用的K值还应加上气密性能的热损失。即：K（实际）=K+qn上式 K门窗的传热系数W/（K） KG玻璃部分的传热系数W/（K） KA窗框架部分的传热系数W/（K） FG玻璃部分的面积 FA铝窗框架部分的面积 qn气密性能等级的热损失2.1.1 KA传热系数 一般空腔铝型材成窗传热K=6 W/（K）左右。要减少框的传热系数，就要把框、扇做成用非金属隔热材料将其隔断的“隔热”型材，断开尺寸宽度越大隔热效果就越好。目前隔热材料是采用与铝型材热膨胀系数接近的尼龙-66，以减少其热应力；其高度尺寸有各种规格，通常用12mm的隔热条较多。其热导率

16、=0.35 W/（K）。假设型材断面如下：型材有三个部分组成，二个空心铝型材中间夹两片尼龙-66隔条，型材在72宽的断面上，仅有两个壁厚1.5可导热，再由两片壁厚为1.8的尼龙条传热至24宽的另一铝型材上；同时，以两隔热条之间的宽度为13为例，则KA为：(公式2) 上式：RSI-内表面热阻值（通常情况下取0.123 W/（K）； A-铝型材热导率200 W/（K）； Ra-空气腔热阻值； p-尼龙-66隔热条热导率0.35 W/（K）； RSo-外表面热阻值；外表面热阻值RSo取决于室外风速，如下表：表4:外表面热阻与室外风速关系表表面风力种类风速EhrhcoRSo=1/(Ehr+hco（m/

17、s）W/（K）W/（K）)（K）/W窗、墙面低速风0.74.148.70.08中速风2.014.00.055高速风6.030.40.03空气腔热阻值Ra取决于表面间的对流换热与辐射换热,其标准值见下表:表5:空气腔热阻与表面间的换热关系表空气腔的宽度表面辐射率热阻值Ra（K）/W水平热流或上行热流下行热流5高低0.110.180.110.1820高低0.180.330.211.06 根据建筑情况,从表中可取各种数据,代入上述公式,即可求出KA值。若取： RSI=0.123 W/（K）； A=200 W/（K）； Ra=0.18（K）/W； p=0.35 W/（K）； RSo=0.055（K）/

18、W； 代入上式得：KA=3.1 W/（K）。由于取值不同，KA值在3 W/（K）左右，故一般12断热铝型材K值在3 W/（K）左右。2.1.2 玻璃的传热系数KG玻璃占门窗面积的7080%，除安全性、建筑艺术性外，选择采光量、控制热量和隔音量是主要问题。表6:玻璃的传热系数KG玻璃类别KG W/（K）玻璃类别KG W/（K）普通玻璃5.8三层中空玻璃8mm双空间间距10mm2.2中空玻璃6mm空间距8mm3.4三层中空玻璃10mm双空间间距16mm2.1中空玻璃8mm空间距10mm3.2LOW-E中空玻璃间距6mm2.3中空玻璃10mm空间距16mm3.0LOW-E中空玻璃间距12mm1.6三

19、层中空玻璃6mm双空间间距8mm2.42.1.3 空气渗漏的热损失qn根据现行标准GB/T8484-2002检测保温性能分级时，采取缝隙密封后测量，实际缝隙漏气的热损失是很大的。按下式计算，设比热为0.28，1m3室外为0，室内为20。空气密度为1.16Kg/ m3时得：Q=0.28（Th-TL）1.161=6.5W若同样的窗，气密如果差一个级的话，如0.5 m3/（mh）与1.5 m3/（mh）， 1.5 m3/（mh）与4.5 m3/（mh），则漏气的耗热量增大3倍，若K=3的窗，当渗漏量为1.5 m3/（mh）时，则实际K值=3+（1.56.5）20=3.48 W/（K）；若渗漏为4.5

20、 m3/（mh）时，则实际K值=3+（4.56.5）20=4.46 W/（K）；表7：不同玻璃的传热能力玻璃种类夏季传入室内的热量W/冬季传入室内的热量W/LOW-E中空玻璃21541热反射中空玻璃24564单层热反射玻璃36869普通中空玻璃5941376m单层玻璃710154一般情况下，隔热铝型材再配套中空玻璃，能使建筑物在升暖、降温时所需能耗下降30%（传热系数一般在3W/K）,同时,隔音效果大于32dB。2.2 塑料窗的隔热能力节能建筑的窗墙面积比为，在节能建筑中一般采用单框双玻，传热系数为.。塑料窗是多腔体结构,具有良好的隔热性能，由于其本身材质的关系，传热系数甚小，仅为铝材的1/1

21、250,在同样的玻璃配置等情况下，在节能方面有很大优势。同时，由于塑料窗采用焊接工艺组装，气密性远比铝窗要高，也就是说，空气渗透热量散失要低于铝合金窗，综合上述因素，断桥铝合金窗的传热性能比塑窗稍逊一筹。表8：断桥隔热铝合金型材传热系数及PVC-U型材传热系数 W/（m2K）断桥隔热铝合金型材PVC-U塑料型材PA66隔热条宽度B型材传热系数腔室数量型材传热系数B=10mm3.5-4.5二腔2.1B=12mm2.8-3.72三腔1.8-1.91B=2430mm2.05-2.8四腔1.6B=32mm2.04五腔1.5表9：窗户传热系数计算值 W/（m2K）窗框材料普通铝合金窗隔热铝合金窗PVC塑

22、钢窗窗框传热系数6.213.721.91窗框面积比玻璃结构及传热系数203025403040单层玻璃3mm6.176.186.185.565.194.894.47中空玻璃3+12+33.143.754.063.293.372.772.65中空玻璃3+9+33.293.874.173.413.472.882.74Low-E中空玻璃5+12+31.882.753.182.342.621.881.89Low-E中空玻璃5+9+32.192.993.402.572.802.112.08三、断桥隔热铝型材与中财双色共挤型材成窗的成本对比分析3.1 双色共挤出窗率的计算3.1.1 共挤平开窗出窗率计算表1

23、0：共挤平开窗出窗率种类编号长度(m)比重 (/ m)总用量()单窗用量()每平方米用量（/）出窗率(/T)框P60-K5.40.955.1317.0179.454105.78扇P60-ZT6.41.076.848挺P60-ZT2.21.072.354压条P60-DY9.80.2742.6852备注1、上述结果是以窗型12001500（带亮500）外双平开为例进行计算的。2、以上计算是以中财60系列平开窗为例进行计算的，不计损耗。3.1.2 共挤推拉窗出窗率计算表11：共挤推拉窗的出窗率种类编号长度(m)比重 (/ m)总用量()单窗用量()每平方米用量（/）出窗率(/T)框T80-PKC6.

24、01.1656.9915.4326.859145.79扇T80-S（）9.00.706.30压条T80-DY9.00.1761.584封边T80-FBB（1）3.00.1860.558备注1、上述结果是以窗型15001500（不带亮）双推拉为例进行计算的。2、以上是以浙江中财80系列推拉窗为例且在不计损耗的情况下进行计算的。3.2 成本的对比分析3.2.1 从出窗率上看成本表12：成本对比二型材类别型材售价（元/吨）推拉窗出窗率（/T）平开窗出窗率（/T）推拉窗型材成本（元/）平开窗型材成本（元/）共挤彩塑/白色13100/10400145.79105.7887.95119.82隔热断桥铝29

25、00088.9089.84326.21322.79断桥隔热铝成本上升56.8915.94238.26202.973.2.2承插件（铝合金角部连接件）方面的成本上升表13：承插件对比承插件产品代号承插件比重(/ m)单窗承插件用量(m)单价(元/吨)成本(元)共挤彩塑隔热铝型材M23320.79每种各约0.2m2900055元M23271.60K11242.55K11252.40K11271.39成本对比1、针对上述窗型（15002000，带亮500，外双平开）隔热铝窗的成本上升约55元，折合到每平方为米成本上升为18.33元/。2、承插件在平开与推拉上用量大致相同。 承插件成本是铝合金门窗所固

26、有的，对塑料门窗而言，则无该项成本考虑。3.2.3 五金配件普通铝合金平开窗的五金配件每一副大约需要成本10元钱（共挤彩塑双推拉窗的五金配件就滑轮和月牙锁两项约需5元钱），而对于隔热铝合金窗而言，对五金配件这一环节要求比较高，普通的五金配件在此处不能使用，适用在隔热铝窗上的五金配件采用铝合金尼龙作材料，其售价一般为平开铰链150元/副，推拉月牙锁50元/副，滑轮8元/个（此售价由广东兴发铝业技术部提供）。对于上述双平开窗而言，使用隔热铝型材后，每平方米的五金件成本上升为（15010）2（1.52.0）93.33元/。对于上述推拉窗而言，使用隔热铝型材后，每平方米的五金件成本上升为（50845）

27、（1.51.5）34.22元/。从上述三点对比中，可以看出隔热铝合金推拉窗相比于双色共挤推拉窗，在成本上上升了290.81元/（平开窗相比上升了314.63元/）。此处未计型材定长生产及加工组装时的一些相关的成本差价，若综合以上部分，断桥隔热铝型材相比于双色共挤型材的成本上升约在300元/左右。目前市场上，共挤型材的成窗售价在280-300元/左右，而隔热铝窗成窗的售价为600700元/左右，则除去成本上扬的部分后，在利润空间上，隔热铝窗的利润相比于共挤彩塑的利润还要高出50元/。（针对不同档次隔热铝合金窗，以及不同的窗型大小，成本上会有所不同，则利润空间亦会有所不同。）四、综述我们可从以下几

28、点看铝合金和塑窗的不同：1、从门窗的五大性能上,断桥铝固然有它的优点,但它的不足之处也是比较显而易见的.门窗性能抗风压性能气密性能水密性能隔热性能隔音性能断桥铝较高较差较差稍低较差共挤彩塑较弱较好较好稍高较好2、在铝合金国家标准中并没有对铝合金的耐候性能提出明确的要求，这并不是说铝合金的耐候性不存在问题，只是我们平常对于铝合金的耐候性能没有加以关注而已。在冬天气温较低时，我们常能看到在铝合金的型材表面上会长出一层绿毛，这其实就是铝合金型材的褪色的表现形式。3、从成品窗维修保养的角度去看，特别是推拉窗，在使用一段时间后，由于滑轮与型材的摩擦，铝合金窗的滑轨表面被磨损，经而氧化而成为黑色，在雨水和太阳光的进一步作用下，铝合金成窗的滑轨表面亦会生锈，若要对此铝合金窗整改，则只有拆除整樘铝合金窗，重新更换一樘，