注胶与穿条隔热系统的性价比分析.pdf

注胶与穿条隔热系统的性价比分析注胶与穿条隔热系统的性价比分析 近一段时间有很多的议题围绕着我们，其中有两个问题需要我们特别关注。其一是 2005 年新投产的发电机组在 6840 万至 7000 万千瓦之间，全社会用电量将达到 24220 亿千瓦时，全年电力供应的最大缺口将达到 2300 万千瓦，比去年明显降低。在现有的用电结构中，夏季空调用电占了三分之一。其二是政府对于全国房价增长过快现象的多项调控政策。我们看到政府已经将建筑节能作为了国家发展的重中之重。对于房地产开发商和门窗幕墙公司而言，一种高效隔热节能而成本适中的门窗幕墙隔热技术应该是最好的选择。现在的建筑市场上，存在两种主要的隔热铝门窗技术。一种是源于欧洲的穿条式隔热技术，另外一种是来自于北美的注胶式隔热技术。目前大家普遍说到的“断热冷桥技术”一般是指穿条式隔热技术。而对于注胶式隔热技术，大部分人不了解该技术的特点。事实上，注胶式与穿条式都属于“断热冷桥技术”范畴。而注胶式隔热技术的技术雏形早在 1937 年就在美国诞生。到了七十年代，第一套注胶式隔热铝材生产线也从香港引入了中国广东，所以说注胶式隔热技术对于我们并不陌生。那么，是不是所有的隔热节能铝窗和幕墙产品都是具有隔热性能，但成本较高的节能产品呢？是不是随着房价的不断调整，隔热铝窗和幕墙产品就要被开发商慎重选用了呢？我们的答案是否定的。美国的“节能之星”计划和日本建设工业部牵头实施的“低息贷款建筑门窗节能计划”都被指定采用注胶式隔热技术来完成。这充分说明了注胶式隔热技术是一种符合国际建筑节能标准，且成本适中的先进结构隔热技术。下面，我们仅从几点来分析注胶式隔热技术和穿条式隔热技术的差异。一、隔热性能优异 对于隔热铝材来讲，隔热材料的 K 值对于整个铝材的隔热性能有着至关重要的影响。注胶式隔热铝材的核心-隔热胶的 K 值是 0.12，而穿条式隔热铝材的核心PA66+空气（或条形填充物）的 K 值比隔热胶大一些，从而使得注胶隔热铝材和隔热门窗的 U 值均低于穿条式型材隔热铝材和隔热门窗。前不久，亚松公司中国总部在国内采用这两种不同的隔热设计结构制作同样一樘 45mm 内开窗（1500mm1500mm）,并采用美国的专业计算软件 THERM5.2 和WINDOW 5.2 进行隔热性能模拟分析。从这两种隔热窗型的热力学性能红外分析图和测试结果可以看出，在门窗型材宽度、玻璃系统配置及隔热材料宽度均相同的前提下，注胶式型材隔热窗的 U值为 2.83W/m2K，穿条式隔热窗的 U 值为 2.98W/m2K，注胶式隔热窗的隔热性能优于穿条式隔热窗。同时，我们发现在两种隔热窗隔热性能相同的情况下，穿条式隔热材料腔体宽度至少比注胶式隔热材料的腔体宽度大 4mm。这个特点为使用者在保持门窗隔热不变的前提下，降低门窗成本提供了途径。二节省门窗型材成本 从刚才的隔热性能分析，我们可以发现在门窗型材宽度，玻璃系统配置及隔热材料宽度均相同的前提下，注胶式隔热窗的隔热性能明显优于穿条式隔热窗。那么更好的隔热性能是不是就意味着更高的材料成本呢？答案是否定的。由于注胶隔热结构和穿条隔热结构的设计规定尺寸有所差异，在相同腔体设计、相同壁厚的前提下，注胶隔热铝材的米重均小于穿条隔热铝材米重。而对于设计相同、中空玻璃配置也相同的隔热铝窗来讲，注胶式隔热铝窗的重量大大低于穿条式隔热铝窗的重量。对于隔热铝窗的平米单价来讲，重量是至关重要的一项。由于注胶式隔热铝窗的重量低于穿条式隔热铝窗的重量，从而它的成本价格也大大低于穿条式隔热铝窗。我们按照 1500mm1500mm 的标准样窗尺寸进行了分析性计价，结果发现注胶式隔热窗比穿条式隔热窗铝材成本每平米低 20%左右。这个成本价格基本可以满足广大用户在铝窗成本增加不多的前提下，达到国家规定的隔热性能指标（K值或 U 值）。三型材强度高 对于隔热铝材能否作为主承重载体而用于大型和高层建筑用窗或幕墙的关键之一，是隔热铝材的强度（或复合惯性矩）能否达到设计方的规定。那么，注胶式隔热铝材、穿条式隔热铝材与普通铝材的强度是否相等呢？我们对此也进行了计算和分析。我们参考了欧盟的相关标准（隔热金属型材性能要求和测试试验）和美国的相关标准（AAMA TIR A8：2004隔热建筑铝合金型材结构性能与分析）。为了可以公平性的考量隔热铝材的强度差异，在这里我们采用了欧盟隔热金属型材性能要求和测试试验 标准作为计算分析的理论依据。对于结构尺寸一致的穿条式隔热铝材，我们也作了计算分析。由于主要参数隔热材料的弹性常数或组合弹性值相差较远，且其他相关参数的微量差异，使得两种隔热铝材的复合惯性距相差较大。具体结果如下：普通铝型材惯性矩为549219.4mm4；注胶式隔热铝型材惯性矩为：513379.2 mm4 ，约为普通铝型材的 94%；穿条式隔热铝型材惯性矩为 327441.2 mm4，约为普通铝型材的 59.6%。例如，韩国汉城的一所建筑，整个建筑一栋 48 层和一栋 64 层的高楼组成。建筑师要求幕墙用材除能够承受高风压载荷外，可视面的宽度不能超过 80mm。对于这种近于苛刻的要求，该工程的技术咨询公司提出了采用亚松公司的隔热技术方案。经过韩国工程试验中心的性能校合，该方案能够满足工程甲方的设计要求和造价标准。从上面的分析我们可以得出这样一个结论，注胶式隔热铝窗及幕墙产品是真正适应中国现在及未来房地产市场需求的建筑节能产品。AZON 希望为中国的建筑节能奉献我们的技术与经验，同时，我们也建议广大用户在选择门窗幕墙用材时，始终要将产品质量和安全放在首位。从事隔热型材及铝门窗加工制造行业者都了解，复合隔热铝型材分为两种，一种是穿条型材，另一种是注胶型材；穿条型材又分为尼龙 66 和 PVC 穿条两种，而实际上 PVC 穿条是国家建设部禁止使用的，也没有相应的标准。注胶型材就是把高分子聚氨酯隔热材料注入到铝合金型材的中间槽口里，经固化后形成隔热层，达到保温节能的目的。用上述两类型材加工成的门窗和幕墙，称为保温节能门窗和幕墙。目前市场份额较大的隔热门窗型材是穿条型材，而注胶式型材由于以前进口聚氨酯注胶设备及聚氨酯胶价格较贵，使得注胶式隔热门窗的成本较高，甚至大部分企业不愿意出高价购买进口设备，致使在国内市场占有份额较少，只能在一些高档窗及出口型材应用。目前由国内相关公司自主研发出最新的注胶设备和聚氨酯胶在性能上已达到国外进口产品水品，价格却便宜很多，浇注出的型材能达到甚至超过国家 2005 年 3 月正式颁布实行的隔热铝型材标准（标准参见GB/T5237.6-2004）在性能和成本方面都具有了极强的竞争优势。下边就把这种浇注式型材与穿条式型材作个综合的对比（*注：以下数据由大连固得、大连华工、南山铝业提供，型材标准及检测标准参照国标 GB/T5237.6-2004）。一、隔热型材成本分析 型材类型 单位质量胶的浇注长度 隔热胶单价（元/kg）每米需浇注胶重量（kg）每米型材浇注胶成本 AA 型 12.25m/kg 30 0.0816 2.54 元 BB 型 8.64m/kg 30 0.1157 3.47 元 注,注胶式隔热型材（参见 GB/T5237.6-2004）穿条式隔热型材 国产 PA66 I 型 1.5 元/米 型材插条成本 3 元/米 T 型 2.4 元/米 型材插条成本 4.8 元/米 进口 PA66 I 型 3 元/米 型材插条成本 6 元/米 T 型 4 元/米 型材插条成本 8 元/米 PVC 插条 I 型 0.8 元/米 型材插条成本 1.6 元/米 T 型 1 元/米 型材插条成本 2 元/米 注胶式型材横截面积小比穿条型材小，而且穿条式型材为保证型材强度，穿条槽口设计必须较宽，一方面做出的窗透光面积小，另一方面型材单位长度用铝量较多。通常浇注胶槽口宽度比穿条胶宽度小 0.8cm，经计算注胶式铝型材比插条吨型材出材率高 11.8%左右，制造 1000 平方米门窗大约比穿条式型材节省约 1 吨型材。三、隔热材料性能对比 材料性能 浇注用隔热胶（参考 BB 型材尺寸）穿条用尼龙隔热条（参考国外品牌数据）横向拉伸强度 N/mm 330 244（两根 I 型条）水中浸泡试验强度变化 324 下降 湿热试验强度变化 无明显变化 下降 脆性试验强度变化 略增加 略增加 应力开裂试验 合格-热传导率 W/mk 0.12 0.35 浸水 24h 后强 好 下降 隔热材料断裂伸长率 10%-65%4%密度 g/cm 1.2 1.3 四、综合性能分析对比（一）强度 聚氨酯注胶式复合铝型材的强度大于尼龙 66。由于聚氨酯浇注到铝型材的隔热槽内固化形成隔热桥是聚氨酯与铝合金粘合为一体的过程，所以铝材的强度高。穿条式复合铝型材是把隔热条穿到两块铝型材的工艺槽内，再经过辊压使之成为一体。辊压的过程使得材料的内部结构发生了变化，产生应力使型材的整体强度变差，甚至产生明显的裂纹使之成为废品。为了防止辊压过程中产生裂纹，型材在挤出时就要控制硬度不宜过高。这样，在条件要求较高的场合如：体育场馆、幕墙、自然博物馆、沿海及地震发多地带，浇注式型材更显现出突出的优势。（二）吨型材出材率 聚氨酯注胶式复合型材横截面积小。通常浇注胶宽度比穿条胶宽度小 0.8cm，经计算注胶式铝型材比插条吨型材出材率高 11.8%左右，制造 1000 平方米门窗大约比穿条式型材节省约 1 吨型材。（三）可塑性 聚氨酯注胶式铝型材的可拉弯性比穿条式型材好。现在的门窗多种多样，异形门窗越来越多，要求型材的可塑性一定要好。浇注式铝型材易于加工任何形状的门窗，包括号 3600 的圆弧形。而穿条式型材由于隔热条与型材的连接不牢固，型材变形大时，隔热条易从铝型材的连接槽内脱出，使可应用窗型受到限制。（四）隔热效果及内外双色 聚氨酯注胶式复合铝型材与尼龙 66 均可实现双色。穿条式复合铝型材的铝合金部分是经过两次挤出的，铝型材内外两部分单独进行表面处理；再经过开齿、穿条、辊压可以完成双色结构。浇注式的双色形成工艺；1、铝型材内外两部分经过两次挤出，分别进行表面处理。2、将铝型材经过专用设备进行复合注胶切桥。五、门窗厂自注胶和采购成品注胶型材的成本对比及计算方法：浇注式成品型材单价约为：25000 元/吨，净料为：250000.94=26600 元/吨。如果门窗厂自己注胶：聚氨酯价格为：30000 元/吨，聚氨酯用量一般为型材的10%，铝型材（指喷涂料含包装）为：22000 元/吨，净料为:220000.94=23404元/吨，则自浇注型材净料成本为：（23404+3000010%）1.1=24004 元/吨。每吨差价为：26600 元/吨-24004 元/吨=2596 元/吨。我们选择自己注胶每吨可以节省 2596 元，如果每年可加工两万平方米的门窗，每平米用料按照 7.5 公斤计算，则可以节省：200007.510002596=389400元（约 39 万元）。以上是按照聚氨酯价位波动时的较高价格来计算的，通过上述两种型材的对比和分析我们可以看出，聚氨酯浇注式复合铝型材的综合性能要优于尼龙 66 穿条式型材，隔热性两者相同，但是单位用材的成本却相差比较大。从以上对比我们还可以看出，如果门窗厂选择自己注胶的方式将更加经济。从发达国家使用情况来看在过去的二十年，世界各国所建造或进行翻新的最享有声望的建筑中，大部分运用了浇注隔热技术。在美国、韩国和日本，人们可以在酒店和商用建筑以及用住宅等地方，看到浇注式隔热技术的大量应用，并感受到注胶式隔热技术给大家带来的方便舒适、健康宜人的绿色生态空间。随着国内注胶式铝型材在性能及成本方面的优势凸现，这种型材正在被越来越多的人所了解和接受，在我国未来市场的发展潜力也将越来越大,也必将为国内推广节能环保建材的应用做出应有的贡献。复合铝型材穿条式与浇注式之市场分析 复合铝型材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。通过这种结合使铝合金型材的中央形成一道隔热夹层，进而实现“隔热铝型材”的目的。隔热桥式复合铝型材主要有穿条式与浇注式两种类型。穿条式复合铝型材是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。它起源于欧洲，适用于小窗低层的建筑。这就是它在欧洲产生并生存下来的原因。但它的强度、工艺、成本等方面就不是很理想。目前正规的隔热条是 PA66，它的生产方法有两种：硬顶法和牵引法。硬顶法结构紧、外观好但比较“脆”，牵引法生产的韧性好但外观差，侧面有工艺凹陷。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(极少用其它材料)。由于用的是超细玻璃纤维，抗拉强度差只有 60N/mm，而且价格昂贵。国内把 P A66 加普通玻璃纤维作为主攻方向，已经取得一定的突破。但有人用 PA6、ABS(苯乙烯丙烯腈丁二烯三元共聚物)、PP(聚丙烯)，以次充好。浇注式复合铝型材隔热节能技术起源于美国，从上个世纪 30 年代后期开始，随着铝门窗的广泛使用，一些美国富有创新精神的门窗设计师开始考虑铝型材隔热效果差问题，以有效解决铝型材的节能技术。一般来说，这些技术是把高分子聚合物和铝型材混合使用。以美国亚松公司为代表的浇注式复合铝型材技术，是由浇注成型的聚氨酯隔热桥将铝型材的内外两部分粘接成一个整体而形成的，以达到环保节能的目的。它的性能、工艺、成本等都非常理想。现在对浇注式与穿条式复合铝型材作如下对比分析：一、基本性能对比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 2mm 2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。(一)、强度聚氨酯浇注式复合铝的铝型材由于一次性挤出，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。这样使得浇注式复合铝型材总体强度大于穿条式。穿条式复合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。(二)、型材横截面积聚氨酯浇注式复合铝型材结构紧凑，小巧美观；穿条式复合铝型材由于要经开齿、辊压工艺，它的截面积非常大，看起来臃肿、肥大。(三)、型材出材率同型号同长度的复合铝型材，穿条式与聚氨酯浇注式相比，由于穿条式的横截面积大，重/米比浇注式的大，这样它的出材率就小于浇注式的复合铝型材约 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 25 元。假如一个门窗厂每年制做1 万平方米门窗，则可节约 25 万元。(四)、可塑性(窗形)现在的门窗多种多样，异形门窗是越来越多。做异形门窗要求型材的可塑性一定要好。聚氨酯浇注式复合铝型材可以加工成任何形状的门窗，包括 360 度的圆弧形。穿条式由于隔热条与铝型材的连接不牢固，铝型材变形大时，隔热条易从铝型材的连接槽内脱出，这样它的窗形就受到限制。(五)、隔热聚氨酯浇注式复合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。(六)、内外双色穿条式复合铝型材的铝部分是经过两次挤出的，铝型材内外两部分单独进行表面处理，再经过开齿、穿条、辊压可以完成双色结构。浇注式的双色形成工艺：1、铝型材内外两部分单独进行表面处理。2、将铝型材进行必要连接、浇注、切桥。二、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 3000 0 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 1.4g/cm3，PA6 6 密度为 1.3g/cm3，聚氨酯的密度为 1.2g/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 0.15cm，中间的厚度为0.12cm。型材长度按 600cm 计。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：0.8cm0.150.120.120.15600cm2.7g/cm3699.9g0.7kg 每根节省铝材成本：0.7kg20 元/kg14 元/根 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：0.21.526001.4g/cm3504g0.5kg每根铝型材 PVC 穿条成本：0.5kg8.00 元/kg4.00 元/根(2)、每根铝型材 PA66穿条用量：0.21.526001.3g/cm3468g0.47kg 每根铝型材 PA66 穿条成本：0.47kg30 元/kg14.1 元/根 3、聚氨酯的用量为：每根铝型材聚氨酯用量：1.1cm0.8cm 1.2g/cm3600cm/根633.6g0.6336kg/根每根铝型材聚氨酯成本：0.6336kg/根22 元/kg13.94 元/根 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 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/根三、设备成本分析 1、穿条式复合铝型材生产线每套价格：(1)国产设备：约人民币 20-50万元。(2)进口设备：瑞士、意大利等产，每套价格：约人民币 160 万元。2、浇注式复合铝型材生产线每套价格：(1)国产设备：大连炼石科技有限公司生产的“炼石牌复合铝型材聚氨酯浇注机”每套价格：人民币 25-3 2 万元。(2)进口设备：美国亚松公司生产的设备每套价格：人民币 70-140 万元。经过以上综合比较分析，足以证明浇注式隔热铝型材总体性能优于穿条式。事实上浇注式复合铝型材在世界各国被广泛采用，在美国已经应用了四十多年。自 1975 年以来，仅在北美洲使用美国亚松浇注技术生产的隔热铝型材数量就高达 19.5 亿米或 1423.964 15 万吨。在过去的二十年，世界各国所建造或进行翻新的最享有声望的建筑中，大部分运用了美国亚松浇注隔热技术。1990 年，超过 100 层的美国纽约帝国大厦在庆祝它六十岁生日之时，将原有的 6500 樘钢窗全部更换为用亚松浇注隔热技术及原料生产的隔热铝窗，在韩国，“亚松”已经成为铝合金门窗及幕墙系统“隔热节能”的代名词；在日本，由日本建设工业部牵头实施的低息贷款门窗节能计划，指定采用浇注式隔热技术进行完成，因此，在韩国和日本，人们可以在世界杯的各个比赛场馆、新闻中心、涉外酒店和其他附属设施，以及民用住宅、商用建筑等等地方，随时随地都能感受到浇注式隔热技术的存在，享受着浇注式隔热技术为大家带来的方便舒适、健康宜人的绿色生态空间。