建筑用塑料门窗

塑料门窗委员会主任 闫雷光

一、塑料门窗的概述

塑料门窗由于历史原因在国内一般被俗称为塑钢门窗，这是一种不规范的说法。如果是你在国外，和外国人进行交流的时候，你要说出来他是塑钢门窗，那外国人听不懂的，不知道这是什么产品，这是一种被误导。

塑料门窗的主要特点就是节能，首先是节约生产能耗，生产同样重量的PVC型材的能耗仅是钢材的1/4，铝材的1/8。尤其是回收时，只需将废旧料粉碎，或掺入新料挤出型材，或单独使用挤出管道、广场地板、公园长櫈等制品，相对金属回收利用要熔炼、铸锭、轧制或挤出更为节能。

对于建设领域来说，最为重要的是塑料门窗节约采暖和空调能耗的优良性能和性价比，还可以降低建设成本。此外，通过模具挤出的型材能形成精确构造，提高门窗的各项性能，特别是可以形成多腔室结构，因此能有效提高门窗的保温性能。这一点是其他材料难以实现的。对于住户来说，使用塑料门窗可以显著提高室内热环境的舒适度，可以节约住户采暖和空调费用。这一点对于减少分户计量采暖和每家使用空调的能耗，节约费用更有意义。

另一个特点是塑料门窗耐腐蚀，可以广泛应用在沿海、化工厂等一些易腐蚀的环境之中。

在西欧和北美塑料门窗已成为主流门窗，特别是德国通过EnEV2012节能规范后，规定外窗U值要小于等于1.0W/（m2·K），塑料门窗在新建住宅和既有住宅改造中的应用比例大幅度提高。法案通过之后，塑料门窗在德国的新建住宅和既有住宅改造中的应用比例大大提高了。

2010年起，两年一度的纽伦堡门窗展览会上，塑料门窗的展品在品种和数量上占了绝对优势。下面介绍一下我们国家的塑料门窗的发展形势，塑料门窗的行业技术现状，以及国外塑料门窗的应用情况。

二、我国塑料门窗行业技术现状

塑料门窗行业经过20年的努力，产品有了翻天覆地的变化。除了原有的平开、推拉门窗外，还增加了平开下悬窗、提拉窗、折叠门窗、下悬推拉门、提升推拉门、圆弧门窗、柱面门窗等众多品种，抗风压强度大大提高。 实际使用的结果表明，塑料门窗已成功应用在严寒、寒冷以及沿海多台风暴雨地区的高层住宅建筑中。外窗的传热系数可降到1.0W/(m2·K)以下，能够充分满足一段时间内的各地区门窗保温节能要求。通过共挤、覆膜和喷涂工艺，塑料门窗具有了丰富的色彩和多种表面质感。挤出设备和模具完成了国产化，挤出型材速度最高达到6米/分钟，达到或接近了世界先进水平。门窗组装设备应用了先进数字技术。五金、门窗、型材、机械设备和模具成批量出口到包括发达国家在内的世界五大洲，已经是行业的一种普遍的现象了。

三、国外的塑料门窗应用情况

塑料门窗最早是于20世纪50年代由德国首先开发成功的。经过60来年的努力，产品技术水平的不断提高，塑料门窗以其保温、隔热、隔音、耐腐蚀等诸多优势，在欧洲乃至世界发达国家得到迅速的推广应用。正是因为塑料门窗特有的节能效果，在欧洲和北美地区，还有近年来异军突起的俄罗斯、韩国市场，塑料门窗应用量都在逐年递增，所占比例分别是：欧洲45%、德国54.4%、美国48%、俄罗斯、50%、韩国：62%。

门窗在发达国家占有率的现状

从市场的现状看，塑窗、木窗、铝合金窗仍将在市场上长期共存，以塑窗为主流的格局已经形成。欧洲门窗正朝着系列化、多样化、高档化、自动化、人文化方向发展，而且精品化、个性化意识越来越强。

目前，无论是技术水平还是发展速度，德国均居世界领先地位。通过图示，我们可以较详细地了解近年来塑料门窗在德国市场的占有情况和发展状况。

塑料门窗在德国市场的占有情况

德国窗户市场发展走势图（1970-2012年）

四、塑料门窗的应用档次

塑料门窗曾经有一度被社会认为是低档窗，这个低档窗的概念是怎么形成的？实际上就是国家在推广塑料门窗的初期，由于大量的鼓励政策造成产能迅速增加，短时间形成了一个供过于求的局面。在此局面下，企业之间开始出现了压价竞争，实行以提高出窗率为目标的销售政策，导致塑料型材产品出现壁厚过薄，截面变小的现象；型材企业为了进一步压低成本，之后又开始在型材中加大碳酸钙的掺入量。型材质量的下降，导致整个塑料门窗质量降低，这是一件对塑料门窗影响非常长远的事情。那么，塑料门窗能不能成为高档窗呢，这就需要我们冷静地考虑，什么样的门窗才叫高档窗，应该对高档窗的概念提出自己的观点。

1.高档窗必须是具有高性能的窗

我们认为高档窗首先必须是高性能窗，高性能窗是指门窗的各项物理性能要好，应该能够满足不同地区的不同建筑物对门窗的抗风压性能要求：包括气密性、水密性的要求。门窗的气密性和保温性是门窗另一个重要的性能指标，门窗的节能主要体现在门窗的气密性和门窗保温性能上。

其次作为高档窗，它必须是节能性能良好的一个门窗。现在各地政府都在着手制定高于国家标准的本地门窗的节能标准。北京市新的居住建筑节能设计标准于去年的6月14号发布，今年1月1号开始实施。新标准规定的数值是：建筑外窗的传热系数在一到三层的时候，K值要小于1.5到1.8，三层以上的K值要小于1.8到2.0。

天津、江苏这些地方也在着手制定本地更高的门窗标准。江苏最近有一个节能规划，明年实现外门窗的K值要小于2.3，后年K值要小于2.0；天津根据窗墙比、朝向等等，规定K值在1.8到2.3，所以我们认为高档窗必须是在节能方面性能高的窗，至少当前情况下，高档窗的传热系数不应该大于2.0，气密性应该小于0.5。

最后，高档窗必须有很高的水密性。水密性的衡量指标是门窗发生泄露的最大压力，一般窗要求水密性不能小于250Pa，但是作为高档窗水密性应该是不小于350Pa。

2.高档窗要有系统的高品质

高品质的高档窗是材料、技术、工艺、安装的完美结合，要具有一定的规模化、产业化和专业化，这样才能体现出高品质和高档感。现在我们正在做的一项工作就是门窗的系统。我们就感觉到中国对门窗系统这方面研究的不够到位，尤其是型材厂对于什么是门窗系统，怎么形成一个门窗系统，基本上没有考虑过。高档窗不仅要用好的型材，而且在玻璃和配件的选择上、安装上也要有高品质的要求，一定是材料、工艺加工和安装上完美结合的产品。

3.高档窗要有高品质的外观

外观具有一定装饰性的特点，能够和建筑物完美结合，具有成熟的系统工艺。外观新颖和具有完善的工艺是高档窗的特点之一，如塑料门窗具有代表性的技术为彩色共挤和彩色覆膜型材，这是中国的特点。德国的彩色技术基本上都是覆膜的技术，没有碰到过彩色共挤。国内可能是因为经济上的原因，所以共挤型材使用量远远超过了彩色腹膜。高档窗还要具有一定的文化底蕴和内涵，能够和建筑物的整体风格相协调一致，并能够和传统住宅结构以及现在的时尚住宅结构相结合。

4.高档窗必须是使用成本低的窗

高档窗必须是使用成本低的窗。什么叫使用成本呢？产品的使用年限，使用过程中的损耗、维修率，叫做使用成本。使用成本低主要体现在使用年限要长久，日常保养要求低，维修率低。

综上所述，高档窗一定要具有最适合门窗需要的高品质的物理性能，外观上要新颖，并且具有一定的文化底蕴和内涵，具有完善的系统，具有完善的加工工艺和完善的安装工艺，最终才能形成高档窗。所以说，门窗的品质不完全是由型材来决定，高品质的塑料型材其品质完全能够满足上述高档窗的要求。因此，欧美这些国家的人们对生活的品质要求尽管很高，但统计数据显示他们仍然大量使用塑料门窗，并不认为使用塑料门窗就降低了品位。

五、塑料门窗的主要特性

1.塑料门窗的密封性能

塑料门窗中平开门窗的密封性能要明显优于普通推拉门窗。提高水密性能可通过增大排水腔尺寸、增设披水条或者披水点、提高挡水高度、增加第三道密封设计等技术措施来实现。

比如说推拉平开窗框，它的通道是一组框扇组合的，披水点会让落在上面的雨水流下来的时候从导水槽直接流下去了，不会进入到框扇密封之间的位置，属于增加密封的措施。内开窗现在用的比较多，60系列的内开窗现在一般都是两道密封的，65以上型材现在有三道密封。但是内开窗型材有个特点，窗框是外高内底的结构，在这个结构上如果外层的密封失效，那么雨水很快就进入到里边，增加一个密封道，如果第一道没有封住，那第二道就有效地提高了高度，阻止了流水。如下图所示。

2.塑料门窗的保温性能

门窗的保温性能主要受框扇和玻璃综合影响。在玻璃配置相同的情况下，框扇的保温性能就成为影响整窗保温性能的关键。相比其他材质的门窗，塑料窗框材料本身拥有优异的热阻性能，常见窗框材料的导热系数如表1所示。

表1 常见窗框材料的导热系数

表2 常见窗框的保温性能（K值）

目前市场上应用量最常见的几种窗框的保温性能如表2所示。

从表中可以看出，铝合金、松木和PVC这些材料本身的导热系数差别已经很大了。做成了窗框之后，和常用的断桥铝合金来对比，三腔结构K值大概在1.8，四腔结构K值大概在1.6，五腔结构的K值能达到1.5。

提高塑料窗框保温性能的技术措施主要有增大系列、增加腔室、增加密封层数、填充聚氨酯泡沫保温材料、采用断热型钢或其他增强结构代替普通增强型钢等。比如现在常用的60系列三腔结构，70系列五腔结构。

从性价比来看，据法国建筑技术中心CSTB介绍，同样保温性能为2.0的情况下，以塑料门窗价格为1，铝窗则是在1.8以上，木窗是要在2.0以上，塑料窗的性价比相对较高。如果节能标准再进一步提高，价格差异也将进一步拉大。

五腔型材Uf值1.2 W/(m2·K)

五腔型材Uf值1.3 W/(m2·K)

三腔型材Uf值1.8 W/(m2·K)

Uf值 0.82 W/(m2·K)

Uf值 1.2 W/(m2·K)

3.塑料门窗防火性能

塑料门窗的防火性能曾经有过争论。在90年代公安部做出一个规定，不准在地下室和高层建筑使用塑料门窗，幸好当时是成立了全国协调组，有五个部门出面跟公安部协调，最后才把这个问题讲清楚了。

塑料门窗用未曾塑聚氯乙烯(PVC-U)型材是一种高分子材料。塑料及其他高分子材料的相对燃烧性一般采用氧指数评价，氧指数是指有火焰燃烧所需的最低氧浓度。目前国内型材氧指数实测值都在38%以上，说明氧气浓度需超过38%时，PVC型材才能正常燃烧，正常空气中氧气含量仅为21%左右，因此，PVC型材表现出难燃性和离火自熄性，且具有良好的防火性能。早在1994年，原中山威力建材实业公司的塑料窗就被公安部门评为防火建材。2005年，采用大连实德集团有限公司生产的PVC型材，应用于日本札幌火车站的塑料门窗，通过了日本JIS标准体系检测及日本防火试验检测。目前这是行业各企业的普遍水平。

另外，塑料门窗多为外窗，面向室外。由于PVC型材的难燃性，因此塑料窗很难成为起火点。火灾发生后，只有火焰足够大且接触火焰一段时间后，塑料门窗才被迫燃烧。相对于室内各类材料制成的家具、电器、日用器具和装饰材料，PVC型材属难燃性材料，不会先于其他室内物品燃烧。通俗地说，还没到门窗开始燃烧的时候，其他材料燃烧产生的烟雾已使人的生命受到严重威胁。同时，由于是外窗材料，塑料外窗燃烧产生的烟气还会因室内温度高引起的室内气压高于室外而外飘，对室内的危害相对较小。

由此，塑料门窗在火灾中相对于其他易燃材料来说具有更佳之表现。

4.生产塑料门窗的能耗

门窗的节能性价比主要体现在生产、使用、回收等几个方面。

塑料门窗的生产能耗。塑料门窗和目前常用的铝合金门窗，材料生产的概况相比差距很大。一吨PVC型材、钢材、铝材能耗比大概在1：4：8，每吨铝型材生产耗电量总共是1.6万度，而每吨PVC型材需要消耗生产用电仅为0.2万度。

塑料门窗的回收能耗。回收锻造金属窗材料，能耗远比塑料窗要大，因为铝材的熔点高，那么塑料窗的黏熔温度只有200度，铝型材的重复利用要经历两道高耗能过程。先熔铸成铝棒，然后再通过挤压机加热挤成型材。塑料型材只要破碎之后就可以直接加入挤出机挤成型材。

因为塑料门窗是热塑性材料，通过加热至重新塑化后便可以再成型。回收方法主要有两个，首先是型材生产中的废料可直接破碎重新挤成辅型材或用于新旧料共挤或新旧料包覆共挤，回收率为100%；其次门窗制造过程中的型材废料，一般由型材公司回购或废品公司收购，用于二次加工生产管材或其他产制品，如楼梯扶手、塑料桶等；在德国已有成熟的旧窗回收技术和公司，因为塑料窗的寿命较长，很多窗子已经不满足节能标准的要求，大量的窗户拆下来然后进行回收。回收过程大概是先经过粉碎，然后再筛选，通过技术方法把玻璃、金属、橡胶、PVC型材都分离出来，然后分送到各处，进行不同的回收处理。中国的应用时间只有不到20年，废塑料窗的回收较少，随着我们节能工作的步伐加快，回收一定会成为今后中国塑料门窗行业一个新的研究开发热点。

六、塑料门窗外观

塑料门窗彩色化最近几年应用比较广泛，主要是共挤、彩色覆膜和彩色涂装。

1.塑料门窗用彩色型材的种类

(1)彩色共挤型材:表面以其它高分子材料经共挤工艺加工，建筑门窗用彩色未增塑聚氯乙烯型材。

(2)彩色覆膜型材：表面用装饰膜经覆膜工艺加工的建筑门窗用彩色未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材。目前常用的膜有德国膜、韩国膜、台湾膜，德国膜的耐候性最好。

(3)彩色涂装型材：表面用涂料经涂装工艺加工的建筑门窗用彩色未增塑聚氯乙烯型材。窗常用的涂料主要是丙烯酸类。涂层厚度不应小于25μm。

(4)彩色通体型材：整体颜色范围不在GB/T8814-2004规定范围内的建筑门窗用未增塑聚氯乙烯型材（也可以说是除白色型材以外的型材）。由于通体着色型材通常使用有机染料，往往在室外会发生分解，出现型材粉化较快和发生褪色的现象，因此，通体着色型材不宜用于制作建筑外窗。

2.彩色型材的特点

(1）提高塑料门窗的装饰效果和品质。因为色彩及表面质感效果更丰富，可达到仿金属、木纹等效果，能够满足不同色彩建筑物外立面的需要，并与建筑物的整体风格相协调。

(2）提高整窗的耐候性。我们在青海的格尔木做过一次自然暴晒实验，两年之后其中的白色型材基本上都发生了变化，唯独这种几种彩色型材几乎没有变化。

七、塑料门窗的损耗

任何材料的制成品在自然界中都会随着时间的推移而产生损耗。由于材料不同，外界影响所产生的效应是不同的，损耗的速度也不同。金属制品损耗的主要形式是锈蚀；木制品损耗的主要形式是腐蚀；塑料损耗主要形式是老化。塑料窗的老化主要是在日光中的紫外线作用下，塑料型材表面的大分子链逐渐断裂过程，致使材料表面失去光泽、变色、粉化、机械性能下降。

塑料窗型材预防老化措施主要有三点：

1.在配方方面，通过在原料中加入金红石型钛白粉，可以屏蔽大量的紫外线；

2.加入紫外线吸收剂，把进入材料的紫外光产生的能量尽可能吸收掉，减少对树脂分子链的损害；

3.通过共挤或覆膜加上一层抗老化性能优异的其他材料，也能有效解决塑料门窗型材自身的抗老化问题。

据奥地利对使用了近30年的塑料窗的检测，型材老化层的深度只有0.2mm，机械性能保持率在82%左右，说明塑料门窗的寿命可以满足长时间使用的要求。现在我国的塑料门窗基本是采用德国、奥地利的铅盐配方体系，部分企业使用美国的有机锡配方体系，材料抗老化性能与国外产品基本一致。因此可以说，我国现有的技术水平可以保证对塑料门窗的长期使用要求。德国的一家企业在他们的办公楼里安装着他们工厂刚刚开始生产塑料窗的一堂窗户，窗户已经用了40多年，他们为窗户换了压条，从单玻换成了双玻和中空玻璃之外没有其它改动。现在又过去了十年，这堂窗户外观依旧很好。

我国工程的工程案例：

工程名称：高原生态节能建筑示范工程

工程高度：海拔3100多米

工程时间：2008年完工

工程地点：西藏自治区定日县

门窗系列：海螺60系列平开窗

工程简介：高原生态节能建筑示范工程位于西藏自治区定日县扎西宗乡，海拔3100多米，高海拔、高寒、高紫外线，通过技术人员攻关，顺利完成门窗设计、制作与安装，并成为高原下第一座阳光房，为塑料门窗应用领域的进一步拓展奠定了基础。

八、塑料门窗在高风压地区的高层建筑上的应用

很多业外人士(包括有些建设行政管理部门)都怀疑：塑料门窗能不能够用于高层建筑？

答案是肯定的，主要采取几项措施。

1.针对高层建筑门窗抗风压的要求，合理选择型材和增强型钢的增强结构。一是尽可能增大增强型钢腔室的尺寸，来加大型材使用的增强型钢尺寸；二是调整增强型钢的形状结构，增加有效增强部分的型钢惯性矩，提高型材成窗后的强度。

2.针对高层建筑门窗抗风压的要求，进行科学的门窗立面、选材设计。

3.针对高层建筑门窗抗风压的要求，在塑料门窗制作、安装过程中应用加强设计。

下面是关于塑料门窗的高层应用的几个典型的案例。

案例一，厦门的光明大厦。厦门是我国一个高风压地区，每年台风的频繁发生。光明大厦的高度是38层（125m），选用60系列塑料平开窗、77系列塑料推拉窗，2000年7月完工，先后经历了厦门多次高强台风，最高经历过15级台风，到目前门窗的性仍然优异。

厦门的光明大厦

案例二，日本的札幌火车站。札幌火车站地处日本北海道，属于多台风地区，建筑高度48层（155m），选用108系列推拉塑料窗， 2005年8月完工。札幌火车站工程门窗通过了日本JIS标准体系检测及日本防火试验检测。

日本的札幌火车站

案例三，哈尔滨田园翡翠城。田园翡翠城高33层，采用LG经典65平开系列，2011年完工。

案例四，韩国釜山某大厦。大厦由一栋48层和两栋50层高楼组成，门窗面积为24000平方米，采用维卡MD70系列内覆膜型材，检测的风压强度达到了7600Pa，水密性为600Pa，2006年8月竣工。

这些案例说明塑料门窗可以在高层建筑上应用，我们的产品技术完全达到了这种水平。

九、伪劣产品的鉴别

伪劣产品的产生，主要是一些型材企业为了降低材料成本，在原材料中大量掺入碳酸钙，在型材配方中减少二氧化钛的份数，少加甚至不加抗紫外线吸收剂，导致型材质量低劣，抗老化性能很低。

伪劣门窗，主要是通过使用价格低、性能差的仿冒型材，配件完全或者部份替换品牌产品来制作门窗；在使用原材料上偷工减料。

伪劣门窗多出自于规模小、技术差、装备简陋的小企业和街头加工点。加工点的位置多数靠近居民区、紧邻街边，其门窗产品大多是供应至家装市场。由于老百姓对门窗技术的陌生，对门窗的质量无辨别能力，使得老百姓最终买到的是性能质量极低的门窗。

还有一些企业对门窗技术掌握不够，质量意识不高，设备精度低，因此在选材、设计、制作、安装上都可能产生问题。特别是在低价竞争的情况下，这些企业会选择劣质型材、劣质五金配件和密封材料以获取一部分利润。这种门窗在工程上使用，很快会出现型材老化、变色，五金件损坏、密封性能下降，玻璃结露、结灰等问题，使门窗丧失使用功能。

伪劣门窗主要表现基本上可归纳为六种：

1.型材质量低劣。有的劣质型材在配方中添加过多碳酸钙填料，导致型材韧性下降，脆性增加，制作成门窗后，在安装时，容易出现焊角开裂现象。

2.有的劣质型材壁厚太薄，刚性不足。焊接时受焊机压钳的压力，易发生变形，且变形表现为无规律，焊接质量降低。而且当压钳抬起后，型材恢复时会产生内应力，增加焊角开裂隐患。

3.有的增强型钢壁厚太薄。导致增强能力差，影响门窗的抗风压能力。另外，增强型钢壁厚太薄，将影响五金件的安装强度，影响门窗的长期使用。

4.玻璃的质量低劣。玻璃密封性差，玻璃中间会结露结灰，致使中空玻璃的透明度下降乃至丧失。

5.五金配件的质量低劣。这会影响门窗的安装强度，导致开关不灵，五金件损坏、脱落、门窗变形。

6.密封条的质量低劣。密封不严或密封很快失效，使门窗容易出现漏水、漏风；劣质的密封胶条还有可能与型材发生反应，在型材上留下黄线，影响美观，或者与型材粘住。

今年6月1号新产品标准开始实施了。已经做了修改，其中一个就是这个推拉窗和平开窗的型材壁厚统一到2.5，推拉门和平开门型材的壁厚统一到2.8。型材的标准是GB8814。过去型材的标准把壁厚分为了三类，A类2.8以上，B类2.5以上，C类不规定，这为门窗质量留下了隐患。

还有门窗型材抗老化性能规定，目前标准里并没有指出温和地区和恶劣地区在标准上的区别，欧洲的标准上是按每年平均日照强度来区分，最热月平均温度大于22度，或年日照辐射强度≥5GJ/m2,只要是超过两个数值之一，那么就是恶劣地区。我们查了一下中央气象局的这个资料，发觉中国95%以上的地区是属于恶劣地区。

综上所述，我认为我们塑料门窗行业要继续发展，必须要走规模化道路。从现在德国的情况看，他们门窗厂的规模越做越大，而门窗厂的数目却越来越少。过去做门窗的小企业现在很多变成了大企业的经销商。同样我们在沈阳也发现了同样的情况，无论从现金流量、供货能力，还有财务支撑能力、技术水平，也是大型的门窗厂比较好，订单越来越多，而小门窗厂在迅速减少。所以这可能是中国也要走的一条道路。

另外一个问题是我们中国的生态环境状况不容乐观。特别是今年年初，东部地区的长时间大范围的严重雾霾天气，促进了全社会加快节能减排的需求。随着我国节能减排工作的推进，塑料门窗将会有更大的市场。河北一家企业的老板说，外国的今天，就是我们中国的明天。从整个发达国家节能门窗的发展历程以及现有的市场格局，我们想中国也一定会走节能减排这条路，所以希望大家都能为我们国家节能减排的事业作出贡献。抓住时机，做好每一项工作，提供优质产品，使我们塑料门窗行业能够持续健康发展。