1.1 建筑歷史中門窗的由來
1.1.1 從居住到建筑
1.1.2 世界歷史中的門窗
1.1.3 中國(guó)門窗歷史回顧
1.2 國(guó)外門窗節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀
1.2.1 建筑節(jié)能政策
1.2.2 門窗應(yīng)用和發(fā)展
1.3 國(guó)內(nèi)門窗節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀
1.3.1 市場(chǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀
1.3.2 技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r
1.1 建筑歷史中門窗的由來
1.1.1 從居住到建筑
人類的文明演變過程中,從最初尋求原始居住場(chǎng)所開始到有意識(shí)的建造住所花費(fèi)了數(shù)十萬(wàn)年。1921年開始在北京門頭溝發(fā)掘“北京猿人”距今70萬(wàn)年~20萬(wàn)年,在這個(gè)屬舊石器時(shí)代早期遺址發(fā)現(xiàn)有用火遺跡。在發(fā)現(xiàn)了很多人工打擊的大批石英碎片的同時(shí),還發(fā)現(xiàn)了紫荊樹的木炭及用火的灰燼遺址和燒石、燒骨等,這一發(fā)現(xiàn)將人類使用火的歷史提前了幾十萬(wàn)年。同一時(shí)間發(fā)現(xiàn)的“山頂洞人”屬晚期智人,生活于距今18000年前的周口店地區(qū)。他們的體質(zhì)形態(tài),已經(jīng)同現(xiàn)代人基本相同。“山頂洞人”已掌握刮挖、磨光、鉆孔等技術(shù),能夠制作精美的裝飾品。他們還以獸皮為原料,用骨針和骨錐縫制衣物,并掌握了制火的技術(shù)。
從用火和制火無疑是一個(gè)巨大的進(jìn)步。人類學(xué)會(huì)使用火,是人類從動(dòng)物分化出來并跨入文明世界的一個(gè)重要標(biāo)志,它宣告了人類黎明時(shí)代的來臨。有趣的是在遺址的居住洞穴里留下了很厚的灰燼堆,還有洞穴上方人工開鑿的斜洞,用于排煙和通風(fēng),并有采光作用。雖然“洞穴”并不能被認(rèn)為從現(xiàn)代意義上詮釋的建筑,但它畢竟是早期人類利用自然客觀環(huán)境條件——水源、高臺(tái)、山洞、森林等,在此基礎(chǔ)上稍加改造的居住場(chǎng)所,體現(xiàn)了原始人類對(duì)自身居所的原始要求。
定居社會(huì)的產(chǎn)生是人類經(jīng)濟(jì)方式從食物采集向食物生產(chǎn)轉(zhuǎn)變的結(jié)果,建筑的產(chǎn)生是食物富饒地區(qū)缺乏掩蔽所的結(jié)果。
公元前5000年以前或期間出現(xiàn)于阿拉伯沙漠周圍新月沃地國(guó)家,其建筑顯示出這一進(jìn)步的最早跡象,在現(xiàn)存遺址的浮雕中,表現(xiàn)出帶有小型方型洞口的建筑物,還發(fā)現(xiàn)一些裝有穿孔的赤陶土板窗口。
隨著人類社會(huì)的發(fā)展,技術(shù)技能和可利用的工具是建筑類型的主要決定因素,同時(shí)還存在其他重要因素,那就是當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境狀況,自然狀態(tài)的寒冷和高山、高原地區(qū),保溫和防風(fēng)構(gòu)造是必要的,窗口設(shè)置的尺寸并不大,主要建筑材料采用當(dāng)?shù)氐氖?、泥和混合物等,建筑本身比較堅(jiān)固耐用;而熱帶和較濕潤(rùn)的地區(qū)主要考慮通風(fēng)及躲避太陽(yáng)熱,這一地區(qū)的原木和草本植物是建筑的主要材料,但由于建材的高腐蝕性使建筑壽命較短。
1.1.2 世界歷史中的門窗
公元前2000年到3000年間,地中海東部地區(qū)出現(xiàn)了設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的、帶有中央庭院和透光孔的居住建筑,公元前1700年出現(xiàn)了帶有玻璃采光的窗戶。
玻璃窗是從公元前1世紀(jì)開始普遍使用的,規(guī)格為2英尺×1英尺(約600㎜×300㎜)的方格玻璃在之后的相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期被延用。在意大利的奧斯蒂亞,窗戶的形狀通常與門相似,高寬比為2,而在英國(guó)的不列顛,人們喜歡在立柱式外墻的屋檐下設(shè)置矮小的窗戶,并用欄桿柱隔開。在不列顛發(fā)現(xiàn)的羅馬時(shí)期的窗玻璃碎片至少有0.125英寸(約0.38㎜)厚,顏色為淡藍(lán)綠色?AЭ贍蓯前匆蠼階⒍傻?,哉浕些詺埼的小窗上还乃G醬抵頻牟AА?
最早用于窗戶的玻璃是用吹制工藝制作的。玻璃吹制技術(shù)的生產(chǎn)工藝較為簡(jiǎn)便,易于拓展和延伸,被迅速用于窗玻璃制作,其使用者被認(rèn)為是羅馬的技術(shù)人員。主要方法是將玻璃吹制成大玻璃泡,然后一邊旋轉(zhuǎn),一邊加工,使之成為香腸形狀。將兩端打開并拉長(zhǎng),使之成為圓柱體,再用燒紅的鐵片縱向片開。之后,把片開的圓柱體放到平坦的爐盤上一次加熱,并用鉗子拉平。最后將產(chǎn)品安裝到框架上,當(dāng)然不如現(xiàn)代窗玻璃那樣平整。
早期窗玻璃的一些最佳證據(jù)出自羅馬時(shí)代龐貝城的貯藏室。公元79年維蘇威火山爆發(fā)時(shí),這個(gè)貯藏室曾被火山灰埋沒。龐貝城中最古老的窗玻璃出自公元前60年左右在古羅馬廣場(chǎng)上營(yíng)造的一座建筑,那塊窗玻璃則是稍晚時(shí)制作的。玻璃呈圓形,厚半英寸,固定在一個(gè)銅框上。由于銅框半腰上有兩個(gè)樞軸,因此窗戶可以打開,這或許是最早的五金件。銅框窗戶的尺寸開始變大,所用玻璃大小為21×28英寸的窗玻璃。龐貝城中幾塊最大的窗玻璃安在公共浴場(chǎng)內(nèi),大小為40×28 英寸(約122㎜×85㎜),厚度為0.4英寸(約1.22㎜),四周為銅框。玻璃的一側(cè)為毛面,大概是用沙子打磨出來的。不過,更常見的是在裝飾華麗的木框上把小塊玻璃拼起來。
除龐貝城中的實(shí)物證據(jù)外,窗玻璃在羅馬時(shí)代氣候溫暖的地中海地區(qū)相對(duì)少見,越往北移,則越常見。公元2世紀(jì),在德意志的特里爾和科隆興建了大批玻璃作坊。在不列顛,公元50年英格蘭和威爾士被納入帝國(guó)之后,玻璃窗成為尋常之物,在當(dāng)?shù)氐脑S多居民點(diǎn),乃至帝國(guó)邊界之外的蘇格蘭南部均有發(fā)現(xiàn)。但我們不應(yīng)因此而認(rèn)為窮苦人家也有能力購(gòu)置玻璃窗;說它尋常,是指年老的部落酋長(zhǎng)在帝國(guó)治下已經(jīng)成了富人。公元270年,亞歷山大城的一位商人讓人將窗玻璃斜安在他家的窗戶上,以此顯示自家是多么富有。玻璃窗是昴貴的奢侈品,因此擁有玻璃窗的人家都用窗簾、百葉窗或木遮板來加以保護(hù)。
即便在羅馬帝國(guó)滅亡之后,窗玻璃制作也仍在東方繼續(xù)。在那里,大多數(shù)窗子的制作方法是把玻璃先吹制成球形,然后趁熱切成帶寬邊的淺碗形狀。如今,巴勒斯坦地區(qū)仍在制作這種玻璃窗。在西方,窗玻璃的使用在許多個(gè)世紀(jì)里一直局限于教堂之內(nèi)。彩色玻璃也被發(fā)明出來。最初,其功能是向文盲展示《圣經(jīng)》故事。將各種場(chǎng)景畫到玻璃上之后,再用火燒的辦法使色彩附著在玻璃上。在不列顛,玻璃制作復(fù)蘇緩慢;教會(huì)歷史學(xué)家比德曾經(jīng)寫道:公元675年,芒克威爾茅斯新建隱修院的院長(zhǎng)曾不得不派人前往法蘭西,請(qǐng)玻璃工匠為隱修院制作窗子和圣器。只是到1200年左右,這一行業(yè)才在歐洲再次恢復(fù),各國(guó)的王宮這時(shí)開始安裝玻璃。
彩色玻璃窗的制作是一個(gè)傳統(tǒng)工藝,早就達(dá)到了完美的水平。萊撒比(Lethaby)說彩色玻璃窗戶是已知最完美的藝術(shù)形式,他還宣稱,古老的玻璃里好像有陽(yáng)光的存在,以至于整個(gè)窗戶就像鑲嵌了彩色的火焰。
地中海地區(qū)的彩色玻璃工藝在12世紀(jì)有了新的發(fā)展。它的一個(gè)主要用途是阻擋過量的光線,使教堂保持令人舒適的涼爽。那個(gè)時(shí)候只能制造小片玻璃,但足以組裝鑲嵌成窗戶。藍(lán)色和紅寶石色的不規(guī)則玻璃小塊通過鉛企口拼接起來,然后放在有鐵條支撐的石頭框架內(nèi)。這樣形成了許多和諧的圖案。為了進(jìn)一步使光線減弱并變得柔和,常常用單一的褐色彩料暗化玻璃,這種彩料的成分是玻璃粉和鐵的氧化物,用塞內(nèi)加爾橡膠作黏合劑。在英格蘭的坎特伯雷、約克郡、林肯郡、多切斯特(牛津郡)、威爾特郡和里文霍爾,都還能看到12世紀(jì)鑲嵌圖案的玻璃窗戶。
在下一個(gè)世紀(jì),裝玻璃工制作出了更大的玻璃窗,圖案主題也更加多樣化。在英格蘭,因?yàn)樘炜帐腔疑?,人們感覺需要更多的光亮,結(jié)果灰色模擬浮雕畫的裝飾風(fēng)格得到了發(fā)展?;疑M雕畫裝飾有乳白色和珍珠色效果,帶有精致的葉形和幾何圖案。約克大教堂的“五姐妹窗戶”是這種工藝的杰出范例,在索爾茲伯里也有一些優(yōu)秀的作品。
早在14世紀(jì),一個(gè)值得注意的發(fā)現(xiàn)是,玻璃可以用銀的氧化物或氯化物染成黃色,從檸檬黃到橘黃整個(gè)系列的色調(diào)都可得到。當(dāng)其他顏色加到玻璃畫家的調(diào)色板上時(shí),彩色玻璃迎來了輝煌的“裝飾”時(shí)代(約1280—約1380年)。窗戶上的紋章圖案也流行起來,特別是在英格蘭、德國(guó)、佛蘭德以及后來的瑞士。
在14世紀(jì)期間,許多華麗的彩色玻璃被用于法國(guó)許地方的大教堂中,其中包括少特爾、埃夫勒、博韋、魯昂、利摩日、卡爾卡松和巴黎。在英格蘭,格洛斯特大教堂東邊的窗戶就是那個(gè)時(shí)期留下來的,是全國(guó)最大的一個(gè)窗戶,有72英尺×38英尺(約2195㎝×1158㎝)。其他的英格蘭大教堂以及牛津、劍橋等地的學(xué)院的小教堂同樣是在那個(gè)時(shí)期裝飾的。
15世紀(jì),獨(dú)具特色的英格蘭式建筑風(fēng)格即“垂直式”建筑得到了發(fā)展,此時(shí)彩色玻璃也進(jìn)入了豐產(chǎn)的時(shí)期。色彩搭配更加鮮亮,底紋也發(fā)光。銘文不再用琺瑯褐色來寫,而是采用亮底暗字。擦毛的紅寶石色和藍(lán)色涂層產(chǎn)生了新的效果。一種更自然的體現(xiàn)肉色的方法可通過使用在白底上涂一薄層彩色琺瑯獲得。這種改進(jìn)技術(shù)的一個(gè)最輝煌的應(yīng)用就是不斷增長(zhǎng)的大量紋章涂層和其他紋章圖案的出現(xiàn)。
彩色玻璃最后的輝煌是16世紀(jì)上半葉的文藝復(fù)興時(shí)期。圖案布滿整個(gè)窗戶,使用大塊玻璃不再受鉛條和邊框的限制。風(fēng)景被濃墨重彩地描繪在窗戶上。格洛斯特郡弗爾福德的窗戶和劍橋的國(guó)王學(xué)院的上等玻璃,都是這個(gè)時(shí)期早期的較好作品。到1550年以后,油畫技術(shù)使彩色玻璃的自然色彩黯然失色,彩色玻璃的使用開始急劇減少。明暗對(duì)照法和類似的圖案的采用使其加速衰退到一個(gè)令人沮喪的卑微時(shí)期。
值得注意的是,此時(shí)的羅馬有一種不碎玻璃的發(fā)明,但隨之不久即迅速失傳。據(jù)記載是由于當(dāng)時(shí)的羅馬提比略皇帝(公元14~32年)將那位發(fā)明家處死。原因就在于皇帝認(rèn)為這項(xiàng)發(fā)明會(huì)使玻璃制作者失去飯碗。
1.1.3 中國(guó)門窗歷史回顧
在中國(guó)河南安陽(yáng)郊區(qū)發(fā)掘的殷代(約公元前1766年~公元前1122年)的宮殿和墓葬遺址中,發(fā)現(xiàn)了迄今所知最古老的房屋遺址。
中國(guó)古建筑以木構(gòu)梁柱為骨架,這種骨架式的基本構(gòu)造形式是以木構(gòu)梁柱為骨架的建筑物的基座,再支承一個(gè)外檐伸出的坡形屋頂。這種骨架式的構(gòu)造使人們可以完全不受約束地筑墻和開窗。從熱帶的印支半島到亞寒帶的東北三省,人們只需簡(jiǎn)單地調(diào)整一下墻壁和門窗間的比例就可以在各種不同的氣候下使其房屋都舒適合用。正是由于這種高度的靈活性和適應(yīng)性,使這種構(gòu)造方法能夠適用于任何華夏文明所及之處,使其居住者能有效地躲避風(fēng)雨,而不論那里的氣候有多少差異。
兩千多年以前的老子在他所著的《道德經(jīng)》里就說:“鑿戶牖以為室,當(dāng)其無,有室之用。故有之以為利,無之以為用。”意思是說:蓋房建室看得見的實(shí)體提供的只是物質(zhì)條件,看不見的空間才是有用的。直到今天這一論述也被一些西方建筑大師視為建筑的基本思想。
牖(you)者 ,窗戶之意。 “筑十版之墻,鑿八尺之牖”(《韓非子 外儲(chǔ)說左上》); “徹彼桑土,綢繆牖戶”(《詩(shī)?豳(bin)風(fēng)?鴟鸮(chi xiao)》);今天我們所講的“窗“在古時(shí)僅指天窗,“在墻曰牖,在屋曰窗”(《說文?穴部》)。在當(dāng)時(shí)建筑設(shè)窗最主要的還是照明之需,“開戶內(nèi)日之光,日光不能照幽;鑿窗啟牖,以助戶明也”(《論衡?別通》)。
宋朝的宋徽宗(公元1101~1125)在位時(shí)期朝廷中主管營(yíng)造事務(wù)的將作監(jiān)李誡編撰了系統(tǒng)闡述了我國(guó)當(dāng)時(shí)建筑技術(shù)的《營(yíng)造方式》一書,出版于1103年 ﹝崇寧二年﹞。其中《營(yíng)造法式》中小木作制度部分,是有關(guān)門、窗、隔扇、屏風(fēng)以及其它非結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)規(guī)范。七卷闡述了門、窗、隔扇、屏風(fēng)以及磚作、石作和土作的做法。對(duì)破子欞窗、闡檻鉤窗等多種門窗,詳細(xì)地說明了做法、尺寸大小并附有圖樣。使原本具有實(shí)用功能的門窗成了建筑裝飾的重點(diǎn),成了表現(xiàn)建筑人文內(nèi)涵的重要部位。
中國(guó)古建筑大多以磚木結(jié)構(gòu)為主,在建筑構(gòu)件的分類上把室內(nèi)外門、窗、木隔墻、天花、藻井等附屬木構(gòu)件的加工制作稱為“小木作”。把小木作稱為“裝修”活,其中又把建筑四周露在外面的門窗等稱為“外檐裝修”。門窗材料主要由石材、木材、皮紙、綾紗類。
門窗形式則豐富多彩。建筑上的窗有普通的雙扇或單扇木窗,窗上多為各種形式的木欞格,窗的外形有長(zhǎng)方、正方,也有呈圓形、多角形者,形式多樣;這些門窗安裝在房屋的立柱之間,按門窗大小在柱間設(shè)置木框架以固定門窗;如果房屋的外墻是磚墻,門窗就直接安在墻上;根據(jù)建筑上不同形式又可分為上下兩段的窗;有充滿了兩根立柱之間的落地窗和上下分為兩段的窗;窗上既有直欞木條,也有正方與斜方的木格;在宗教建筑中板門與直欞窗是常見的形式,直欞窗是在窗框間用豎向木條左右有間距地排列成行,在立柱之間間架設(shè)墻及門窗。
清朝時(shí)期,在延續(xù)了明朝時(shí)期朝廷的規(guī)制營(yíng)造后,在建筑中溶入了更多的文化內(nèi)涵,制作也更加精致細(xì)膩,在這個(gè)時(shí)期的建筑中,屬于外檐的門窗常見的有板門、格扇、風(fēng)門、檻窗、支摘窗、橫披等式樣,在這些門窗中又以格扇為最常見。格扇原稱隔扇,隔即木格,故又稱格扇,在玻璃還沒有用在門窗上之前,多用紙張或紗綢之類的的紡織品貼糊在格子上以避風(fēng)雨;在兩根立柱之間的下半段砌磚墻,磚墻之上安設(shè)格扇,稱為檻窗,只是這里作為窗的格扇只保留格扇門的上段格心與絳環(huán)板部分,也是左右相連排列在柱間,這種檻窗的好處,是保持和格扇門同一形式,保證建筑外立面的統(tǒng)一與規(guī)整;在一些皇家建筑中墻上還設(shè)有假窗,兩側(cè)墻上砌出假直欞窗,窗上白墻至今仍殘留著土朱色人字形補(bǔ)間鋪?zhàn)鳟嬠E;空窗和漏窗也是中國(guó)門窗的一大特色,空窗、漏窗是設(shè)在院墻或房屋墻上沒有窗扇的窗,這些門、窗除了可能通行、采光和通氣以外,還具有觀賞致的功能,加之富于浪漫色彩的布局,上有窗檐,下有窗臺(tái),在體形組合上極具畫意。所以古人說,“卷簾候風(fēng)景”。因此,建筑物的外觀看來更有生氣。
除了上述特點(diǎn)外,北方與南方的窗戶因氣候有所不同。在當(dāng)今熱工分區(qū)劃分為嚴(yán)寒地區(qū)的東北,民間建筑大多座北朝南,南面墻開較大窗戶,北墻則開面積較小的高窗或不開窗,俗稱火炕的土床與灶臺(tái)貫通設(shè)置在靠南墻一側(cè),窗戶以木制,裱糊上紙或織物,有的做成兩層,中間間距冬季可儲(chǔ)放一些蔬菜或肉類;較暖的南方地區(qū)由于氣候使然,也是南方人匠心巧技所致。在溫暖的南方地區(qū),無需厚重的磚、土墻和屋頂來防寒。居住的臥榻常設(shè)在北墻一側(cè),窗戶的構(gòu)造以酷熱時(shí)納涼為主。由于溫度不至于采用封閉采暖的需要,加之氣候潮濕,一般不在窗戶上粘貼紙類等,這也給窗戶的裝飾性發(fā)展提供了條件,當(dāng)這種傾向發(fā)展的結(jié)果常會(huì)導(dǎo)致不正確的構(gòu)造方法和繁縟的裝飾,與北方建筑的適度和純樸相距甚大,同時(shí)配合其他木制構(gòu)件賦予了更多的文化內(nèi)涵,眼花繚亂的門窗花欞中充滿了福、祿、壽等等假借、暗喻、教益等等內(nèi)容。
明末清初,隨著東西方貿(mào)易往來和文化交流的頻繁,西歐生產(chǎn)的平板玻璃開始在我國(guó)出現(xiàn),并且刺激了我國(guó)玻璃制造業(yè)的發(fā)展。事實(shí)上,清康熙三十五年(1696年)清廷就在紫禁城內(nèi)設(shè)立了“玻璃廠”,后于雍正六年移入圓明園六所。當(dāng)然,最初玻璃用于建筑也僅限于皇宮,因?yàn)閮r(jià)格昂貴。乾隆皇帝在未登基時(shí),即1736年之前曾寫過一首稱贊玻璃窗的詩(shī):“西洋奇貨無不有,玻璃皎潔修且厚。” 是描寫將舊的糊窗紙改換成玻璃之后的新景象和自己的心情的。
玻璃窗用于建筑,在我國(guó)是經(jīng)歷了三個(gè)階段的。最初由于大塊玻璃價(jià)格太貴,所以首先是將原有窗棱格子的一塊,用小塊玻璃取代窗紙,叫做“安玻璃窗戶眼”。小塊玻璃的安裝并不難,只需在原窗棱上用小釘把玻璃卡住,再用漿糊和窗紙封邊即可。第二階段是利用原有窗棱格子,安裝多塊小玻璃,其安裝方法與前一階段相似。最后才使用大塊玻璃并改造原來的窗戶式樣,今天我們到故宮博物院或頤和園所見到的窗戶就是這個(gè)樣子。
回顧歷史,中國(guó)在3世紀(jì)到13世紀(jì)之間一直保持著科學(xué)技術(shù)的領(lǐng)先地位。但在近現(xiàn)代,中國(guó)的科學(xué)技術(shù)卻落后了。直到清初康、乾間,出于皇家享樂需要,也吸收不少西方科技成果,如前述之玻璃窗以及多種機(jī)構(gòu)精巧的生活物品及擺設(shè)。在建筑方面也吸納了一些西方風(fēng)格的設(shè)計(jì),如圓明園中的中西結(jié)合的園林景觀。但由于缺失資本主義社會(huì)的大規(guī)模工業(yè)化階段,實(shí)際上在建筑技術(shù)幾乎沒有任何突破。從建筑門窗來看,組成門窗的材料也是隨著建筑的演變和發(fā)展的,最初窗戶作為建筑物的洞口時(shí),材料和建筑物的主體材料是一致的,如以原始石材建造房屋時(shí),洞口周邊和窗格柵都是石材加工而成,隨著陶瓷技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了以整塊陶制材料燒制的,帶有裝飾花格的窗式構(gòu)件,材料明顯帶有就地取材的特征,此時(shí)窗戶大多是鏤空的,起到透光、通風(fēng)和裝飾作用的,其特點(diǎn)是此時(shí)并未出現(xiàn)窗戶的透明面層材料,這個(gè)時(shí)期大約在公元前10世紀(jì)之前。隨著玻璃技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,玻璃窗的概念可以毫不夸張的認(rèn)為是窗戶的一場(chǎng)革命。而且隨著貿(mào)易渠道的擴(kuò)展和距離的延伸,作為工業(yè)產(chǎn)品的玻璃制品迅速擴(kuò)散,并被廣泛接受。特別是近代隨著資本主義的興起,數(shù)次工業(yè)革命導(dǎo)致的文明觀念、技術(shù)和材料的深入研究,建筑技術(shù)迅速發(fā)展,對(duì)窗戶以至整個(gè)建筑外立面有了不斷的,甚至是全新的認(rèn)識(shí)。
此時(shí)回顧歷史,近代一百多年來,直至建國(guó)時(shí),在建筑技術(shù)、材料等方面已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后西方國(guó)家。
1.2 國(guó)外門窗節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀
1.2.1 建筑節(jié)能政策
隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各國(guó)能源的消耗量越來越高,世界能源需求量以每年大約2%的比率增長(zhǎng);在亞洲,過去的17年中這一比率為3.5%,在中國(guó)、泰國(guó)、馬來西亞、新加坡和泰國(guó),這一增長(zhǎng)比率更高,平均每年都超過了5%。對(duì)世界能源消費(fèi)的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)表明,2050年能源消費(fèi)將達(dá)到1975年的4倍。其中建筑物能耗占總能耗的11%~25%。由此所帶來的對(duì)環(huán)境、社會(huì)等的影響也日益引起人們的高度重視。
自70年代發(fā)生全球性的能源危機(jī)后,世界各國(guó)政府對(duì)能源的利用情況進(jìn)行了全面的實(shí)事求是的分析,診斷建筑能耗是一個(gè)重要的組成部分,一致認(rèn)為必須對(duì)建筑設(shè)計(jì)制定節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),并提出法規(guī)予以執(zhí)行。于是各國(guó)紛紛建立了自己的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)?庖恍┓⒋錒以繚?0年代末就已經(jīng)開始了建筑節(jié)能的工作,強(qiáng)制建筑業(yè)在新建建筑中執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),因而已懾得了巨大的成效,整個(gè)國(guó)家的建筑有較大幅度下降。如丹麥1985年比1972年采暖面積增加了30%,但采暖能建筑能耗卻減少了318萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤,采暖能耗占全國(guó)總能耗的比重,也由39%下降為28%。
1.2.1.1歐洲
在西歐和北歐的一些國(guó)家,高舒適度、低能耗的建筑非常普遍。其造價(jià)可能比一般建筑高出3%,但由于節(jié)能和優(yōu)化組合,每年的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用卻可節(jié)約60%。
歐洲國(guó)家沒有發(fā)布過類似日本和中國(guó)的住宅性能認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn),但都通過各種法規(guī)來保障住宅綜合性能的完善。歐盟各國(guó)在提高能效方面一直走在世界的前列。 1998年11月13日歐盟能源部長(zhǎng)理事會(huì)正式批準(zhǔn)“歐盟1998年~2002年能源框架計(jì)劃”,這標(biāo)志著歐盟對(duì)其能源計(jì)劃完成結(jié)構(gòu)調(diào)整,能源工作進(jìn)入一個(gè)目標(biāo)明確、協(xié)調(diào)一致的新時(shí)期。為了提高能效,歐盟在成員國(guó)之間及其成員國(guó)內(nèi)部形成了一系列的以滿足具體能源使用和能源效率目標(biāo)的協(xié)議。協(xié)議由政府鼓勵(lì)支持,由協(xié)議參加者在“自身利益”的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)施。歐盟推行GEA標(biāo)識(shí)和EU能源標(biāo)識(shí)制度,目前建材部分納入GEA標(biāo)識(shí)管理。 德國(guó)的產(chǎn)品能耗標(biāo)簽制度就是德國(guó)根據(jù)歐盟《能源消耗標(biāo)示法規(guī)》制定的相應(yīng)法規(guī)。
1999年,歐洲門窗協(xié)會(huì)在德國(guó)慕尼黑正式成立。在歐洲門窗協(xié)會(huì)這個(gè)屋檐下,負(fù)責(zé)鋁材的FAECF、負(fù)責(zé)塑材的EPW、負(fù)責(zé)木材的FEMIB一起協(xié)同工作。歐洲門窗協(xié)會(huì)的最重要的目標(biāo)是為共同的市場(chǎng)建立一個(gè)普遍的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),歐洲門窗協(xié)會(huì)希望實(shí)行的所謂“惟一的歐洲認(rèn)證程序”,是為了降低由于眾多不同的國(guó)家認(rèn)證機(jī)構(gòu)而導(dǎo)致的高成本。
歐洲國(guó)家對(duì)住宅墻體的保溫隔熱和門窗的節(jié)能都提出了明確的要求,建筑師必須按國(guó)家相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)和選用材料,對(duì)人體和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響的材料被嚴(yán)格禁止。
歐洲高舒適度、低能耗建筑的外表樸實(shí)無華,但內(nèi)部構(gòu)造非常精致,尤其在墻體結(jié)構(gòu)、門窗玻璃、采暖方式等方面運(yùn)用了大量的新技術(shù)。如將外墻、房頂和地下都裹上10至15厘米厚的保溫層;使用中間帶惰性氣體隔離層的高性能玻璃與密閉窗框,讓窗戶這一主要的進(jìn)熱與散熱源盡可能保溫;在窗外加裝遮陽(yáng)設(shè)施,夏天阻擋熱能“侵入”;采用自然送新風(fēng)系統(tǒng),盡量減少開窗機(jī)會(huì),節(jié)約室內(nèi)能量,從而達(dá)到既保證采光明亮、寬敞舒適,又減少能耗、降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的效果。
歐洲許多住宅的窗子上部、陽(yáng)臺(tái)門上部和外墻上都有不太顯眼的進(jìn)風(fēng)器,這是近二十年來在發(fā)達(dá)國(guó)家推行的住宅送風(fēng)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的住宅中通風(fēng)主要靠土建管道井來完成,是自然拔風(fēng),無法控制通風(fēng)量,室內(nèi)的熱量同時(shí)被排出,能量散失,舒適性也得不到滿足。
從上世紀(jì)70年代初期開始,外墻、門窗保溫隔熱和密封技術(shù)得到了推廣和加強(qiáng),同時(shí)也使室內(nèi)外空氣的交換問題凸顯出來;至上世紀(jì)80年代初,“智能型房屋呼吸系統(tǒng)”開始進(jìn)入家庭,空氣質(zhì)量得到了進(jìn)一步優(yōu)化,住宅能耗進(jìn)一步降低。這種“房屋呼吸”概念,即通過對(duì)通風(fēng)量的控制,形成室內(nèi)外正負(fù)壓差,讓新鮮空氣先進(jìn)入主要居室,然后經(jīng)過衛(wèi)生間和廚房,將污濁空氣排出室外。
(1) 德國(guó)
德國(guó)建筑節(jié)能體系及技術(shù)在歐洲以至全世界都處于領(lǐng)先地位,其建筑節(jié)能的政策體系和技術(shù)措施對(duì)中國(guó)發(fā)展節(jié)能建筑應(yīng)有一定借鑒作用。德國(guó)能源匱乏。石油幾乎 100%依賴進(jìn)口,天然氣80%依賴進(jìn)口。節(jié)約能源是德國(guó)政府能源開發(fā)利用的一貫政策,一直以來,聯(lián)邦政府通過信息咨詢、政策法規(guī)和資金扶持等多種手段,調(diào)動(dòng)個(gè)人和企業(yè)節(jié)能的積極性?! 〉聡?guó)建筑節(jié)能技術(shù)的研究與應(yīng)用,不僅出于經(jīng)濟(jì)利益上的考慮,也是為了從根本上減少二氧化碳等氣體排放,減少全球范圍內(nèi)的溫室效應(yīng)。
2002年2月生效的德國(guó)《能源節(jié)約法》。按照新法規(guī),新建筑的允許能耗要比2002年前的能耗水平下降30%左右。而早在1978年,德國(guó)就修改過一次建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),使得其后建設(shè)的建筑能耗比老建筑減少60%以上?! ?br> 根據(jù)《能源節(jié)約法》制訂了德國(guó)建筑保溫節(jié)能技術(shù)新規(guī)范,其特點(diǎn)是從控制建筑外墻、外窗和屋頂?shù)淖畹捅馗魺嶂笜?biāo),改為控制建筑物的實(shí)際能耗。德國(guó)還有大批老建筑,沒有采用新型保溫技術(shù)措施。為此,新法規(guī)鼓勵(lì)企業(yè)和個(gè)人對(duì)老建筑進(jìn)行節(jié)能改造,并實(shí)行強(qiáng)制報(bào)廢措施。新的建筑節(jié)能規(guī)范EnEV2002,體現(xiàn)了德國(guó)最新建筑節(jié)能技術(shù)研究成果,有很強(qiáng)的實(shí)際操作性。這項(xiàng)新的建筑保溫節(jié)能技術(shù)規(guī)范的核心思想:是從控制單項(xiàng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)(如外墻、外窗、屋頂)的最低保溫隔熱指標(biāo),轉(zhuǎn)化為對(duì)建筑物真正能量消耗量的控制,從而達(dá)到嚴(yán)格有效的能耗控制。實(shí)際操作中,一是實(shí)行建筑能耗定量化及建筑能耗證書系統(tǒng);二是新建住宅必須提供采暖所需能耗量和住宅能耗核心值。新建建筑必須出具節(jié)能范圍所需求的建筑熱損失計(jì)算,證明建筑每年所需的能量;分項(xiàng)列出所需電能、燃油、燃?xì)?、燃煤?shù)量,制成建筑能耗計(jì)算表。建立建筑能耗證書系統(tǒng)對(duì)控制建筑能耗是一項(xiàng)非常有效的手段。
德國(guó)節(jié)能規(guī)范對(duì)具體節(jié)能技術(shù)體系的引導(dǎo)與控制要求中涉及門窗的內(nèi)容包括:規(guī)定建筑最低標(biāo)準(zhǔn)的保溫值;節(jié)約夏季制冷能耗;控制建筑外墻、外窗傳熱系數(shù)的最高允許值;控制建筑的氣密性和通風(fēng)換氣量;規(guī)定住宅要有滿足衛(wèi)生、健康要求的通風(fēng)換氣量,要求有足夠的開啟扇面積;規(guī)定住宅建筑中盡可能避免冷橋構(gòu)造。
另外,德國(guó)每年投入大量資金用于住宅改造,改造內(nèi)容包括增加建筑外保溫設(shè)施,更換高效門窗,替換高能耗的采暖設(shè)施,通過這些維護(hù)更新方法,使德國(guó)的舊房每平米住宅面積減少二氧化碳排放量達(dá)到40千克/年,這樣的成果得到了各界的肯定。德國(guó)共投入近百億歐元低息貸款用于此項(xiàng)工作。
?。?) 英國(guó)
英國(guó)政府從1986年開始制訂國(guó)家節(jié)能計(jì)劃,將建筑節(jié)能由低到高分為10個(gè)等級(jí)。政府在強(qiáng)制執(zhí)行節(jié)能計(jì)劃時(shí),一方面要考慮不同階層購(gòu)房者的心態(tài),另一方面強(qiáng)調(diào)就地取材解決節(jié)能材料,減少運(yùn)輸費(fèi)用,盡可能降低住宅成本。因此,英國(guó)各地根據(jù)國(guó)家節(jié)能計(jì)劃因地制宜地制訂政策,推動(dòng)了住宅節(jié)能工作的開展。目前英國(guó)的新建住宅基本上都達(dá)到了最高節(jié)能等級(jí)的要求,并且住宅的內(nèi)部舒適程度也因節(jié)能構(gòu)造的增強(qiáng)得到了明顯的提高。按新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的節(jié)能型住宅比傳統(tǒng)住宅在能量消耗上的花銷要減少75%。
英國(guó)有些住宅房頂和玻璃陽(yáng)光室頂部鋪設(shè)了太陽(yáng)能收集板,解決住戶日常用電量,電力充裕時(shí)可向電網(wǎng)供電,太陽(yáng)能不足時(shí)可從電網(wǎng)輸入。
在居室的節(jié)能保溫方面,強(qiáng)調(diào)主要涉及墻體、窗戶、地板、屋頂四個(gè)部位。窗戶方面著重強(qiáng)調(diào)玻璃。雙層玻璃的保溫隔音效果明顯好于單層。而中空鍍膜 LOW-E玻璃(雙層玻璃在抽出空氣后加入一定惰性氣體,并給玻璃鍍上膜)的采用,則不僅可以增加玻璃的強(qiáng)度,其保溫效果又要好一些。
在英國(guó)的一些住宅區(qū),可以看到安裝在室內(nèi)的自平衡單戶式空氣置換系統(tǒng),體積不大,噪聲極低,每天24小時(shí)持續(xù)工作,據(jù)說每天運(yùn)行費(fèi)不超過人民幣0.6元。
英國(guó)倫敦南部有一個(gè)零能耗社區(qū)——BEDZED貝丁頓生態(tài)村。其建筑理念為建筑本身就是節(jié)能 。BEDZED是貝丁頓“零能耗”開發(fā)的縮寫。當(dāng)然,“零能耗”是設(shè)計(jì)師們的理想,并非一點(diǎn)能源都不用,而是盡可能多地節(jié)省能源。這里約有250人居住在生態(tài)村100套公寓和住房?jī)?nèi)。在BEDZED,五顏六色的漏斗形狀建筑不僅漂亮,而且是整個(gè)開發(fā)項(xiàng)目至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)BEDZED的建筑師比爾?杜斯特說:“它們有以風(fēng)為動(dòng)力的自然通風(fēng)煙囪。一個(gè)煙囪將房屋內(nèi)的廢氣排出,而其他的煙囪則將新鮮空氣吸進(jìn)來。再結(jié)合其他高科技設(shè)備,這便會(huì)保證在房屋無論春夏秋冬哪個(gè)季節(jié)都能?質(zhì)媸實(shí)奈露?。?
為保證冬天住房的舒適溫度。為了盡可能多地吸收熱量,溫室全部朝陽(yáng)且都安裝了三層玻璃。BEDZED每一間朝陽(yáng)溫室都安裝有太陽(yáng)能電池板。由于風(fēng)輪機(jī)有噪聲,再加上對(duì)整體環(huán)境有影響,生態(tài)村就沒有使用風(fēng)輪機(jī)。設(shè)計(jì)者并沒有使用太陽(yáng)能電池板發(fā)電,而是讓它們?yōu)樯鷳B(tài)村的電車和滑行車提供電力。
2006年英國(guó)進(jìn)一步強(qiáng)制實(shí)行建筑節(jié)能,據(jù)英國(guó)最新公布的建筑規(guī)范要求,從2006年4月6日起,英國(guó)建筑商在承建的商業(yè)建筑和民居中必須采用節(jié)能設(shè)施,使建筑的能源消耗降低40%。新建筑規(guī)范規(guī)定的節(jié)能措施中包括,改變傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)思路、更多地采用絕緣材料和保溫窗戶。英國(guó)門窗等級(jí)認(rèn)定委員會(huì)(BFRC)規(guī)定節(jié)能窗標(biāo)識(shí)體系包括窗質(zhì)材料、窗框設(shè)計(jì)、玻璃類型和窗戶的其他構(gòu)件。
?。?) 瑞典
瑞典地處北歐,冬季漫長(zhǎng)寒冷,夏季短暫而涼爽,因此所有建筑物最主要的能源消耗就是取暖。瑞典全國(guó)總的能量消耗中,建筑供暖占了1/4強(qiáng);而在建筑能耗總量中,取暖一項(xiàng)就占了87%。因此,節(jié)能住宅第一就要保暖。
瑞典十分重視住宅配件的標(biāo)準(zhǔn)化問題,1967年就制定了《住宅標(biāo)準(zhǔn)法》,并規(guī)定使用按照瑞典國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制造的材料配件來建造的住宅項(xiàng)目能獲得政府的貸款。
瑞典的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)和“模數(shù)協(xié)調(diào)基本原則”,涉及到住宅的各部分,如浴室設(shè)備、廚房水槽、窗框、窗扇等等。
由于全社會(huì)的節(jié)能意識(shí)越來越強(qiáng),加上瑞典政府實(shí)施的鼓勵(lì)節(jié)能住宅的優(yōu)惠政策,許多家庭開始把自己的住宅按照節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)修繕一新。即通過采用節(jié)能型的建筑結(jié)構(gòu)、材料、機(jī)械和產(chǎn)品,提高建筑的保溫隔熱性能,減少采暖、通風(fēng)、制冷、照明等能耗,充分體現(xiàn)工程設(shè)計(jì)者因地制宜、天人合一的節(jié)能環(huán)保理念。如住宅從外觀看,房子多采用深色涂料和建材。這可以在白天盡量多地吸收太陽(yáng)能。從方位上看,這些房子多面南背北,門窗多朝南、西方向,以讓陽(yáng)光更多地進(jìn)入室內(nèi)。而且建筑結(jié)構(gòu)上多把這些門窗設(shè)計(jì)為落地門窗。墻體建材上主要使用了空心磚墻及其復(fù)合墻體技術(shù),以使建筑吸收的太陽(yáng)能容易保存在墻內(nèi),不至于迅速流失。這樣,房屋白天通過窗戶由太陽(yáng)來加熱,夜間則通過隔熱材料和磚墻來保暖。
在瑞典門窗被認(rèn)為是房屋熱量散失的最薄弱環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)住宅的熱量散失中,有三分之一通過門窗傳熱損失了,另有三分之一由門窗透進(jìn)來的冷風(fēng)帶走了。因此在進(jìn)行房屋設(shè)計(jì)時(shí),不論公寓還是別墅,所有門窗都使用雙層設(shè)計(jì)。大門雖然是木制,但有內(nèi)外兩道,這可以防止人在進(jìn)出時(shí)造成房間內(nèi)大部分熱量流失。房屋的窗戶采用了新型的鋼塑復(fù)合窗,內(nèi)外雙層,中間的空氣隔離層發(fā)揮著良好的保溫作用。另外,窗戶面積雖然很大,但多采用大扇玻璃,以減少窗芯和可開啟的窗扇面積。窗扇之間用密封條封好,防止能源損失。通往陽(yáng)臺(tái)的門上玻璃的面積占去大半,但巨幅玻璃也是雙層。其住宅門窗的質(zhì)量和衛(wèi)生器具的配置,無論是鋁合金窗,還是塑鋼窗都做得牢固精細(xì)。
?。?) 法國(guó)
在法國(guó),民居建筑的能源消費(fèi)占法國(guó)能源總消費(fèi)的45%,排放的溫室氣體占法國(guó)溫室氣體總排放量的25%。法國(guó)家庭的電力消耗20年翻了一倍,其中34%用于取暖、8%用于烹調(diào)、15%用于熱水、43%屬于其他用途。為了科學(xué)合理地用電,法國(guó)政府在引導(dǎo)居民節(jié)約電力,減少能源消耗,以及提高建筑物的能源利用效率等方面采取了諸多措施。
法國(guó)于1978年1月10日通過了一項(xiàng)法令-斯克里伏耐(SCRIVENER)法,規(guī)定了質(zhì)量認(rèn)證制度的法定程序和基本作法。質(zhì)量認(rèn)證制度的目的是向用戶保證他所購(gòu)買的產(chǎn)品符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求,協(xié)助用戶選擇符合使用要求的產(chǎn)品,保護(hù)用戶利益。質(zhì)量認(rèn)證制度的基本作法是由政府批準(zhǔn)的權(quán)威性第三方機(jī)構(gòu)按照規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)廠商的產(chǎn)品進(jìn)行檢查核實(shí),向符合規(guī)定的產(chǎn)品頒發(fā)質(zhì)量證書。在其產(chǎn)品上標(biāo)以特定的質(zhì)量認(rèn)證標(biāo)志,以便用戶識(shí)別。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是,這種質(zhì)量證書只能由國(guó)家批準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)根據(jù)法律規(guī)定的程序?qū)徍税l(fā)放,與廠商自我頒發(fā)的產(chǎn)品合格證有本質(zhì)區(qū)別。
這項(xiàng)制度起初是針對(duì)大宗消費(fèi)性產(chǎn)品而制訂的,現(xiàn)已在建筑產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用,如各種散裝材料(水泥、石灰等)、加工材料和半成品(磚、砌塊、石膏板、輕質(zhì)保溫材料等)、建筑構(gòu)配件(墻板、門窗等)以及建筑設(shè)備(太陽(yáng)能集熱器等)。
1.2.1.2 美國(guó)
美國(guó)是經(jīng)濟(jì)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的國(guó)家,建筑業(yè)、鋼鐵工業(yè)和汽車工業(yè)長(zhǎng)期被稱為經(jīng)濟(jì)的“三大支柱”,建筑業(yè)也相當(dāng)發(fā)達(dá)。美國(guó)的建筑與中國(guó)的建筑在形式上有著質(zhì)的差別。美國(guó)在1975年第一次頒布了ASHRAE(美國(guó)采暖、制冷及空調(diào)工程協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)90-75“新建筑物設(shè)計(jì)節(jié)能”。以此為基礎(chǔ),1977年12月官方正式頒布了“新建筑物結(jié)構(gòu)中的節(jié)能法規(guī)”, 不斷地在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)等方面提出新的內(nèi)容,每五年便對(duì)ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一次修訂。
美國(guó)人口約2.5億,目前住宅自有率為66%,人均居住面積59平方米,居世界榜首。美國(guó)的住宅幾乎全部為三層以下。美國(guó)一般家庭都擁有一棟配套較為齊全、面積在160平方米以上的房子。內(nèi)部配套好,分別擁有客廳、臥室、廚房、浴室、貯藏室、洗衣室、車庫(kù)等,熱水、暖氣、空調(diào)設(shè)備齊全,供暖、空調(diào)全部安裝煤氣作為燃料的分戶供暖空調(diào)措施,各房間內(nèi)全部留有風(fēng)口。由于住房是美國(guó)家庭的重要組成部分,而且又是采取分戶供暖措施,所以房屋本身的節(jié)能水平是一個(gè)非常重要的指標(biāo),建筑節(jié)能甚至成為了一些家庭購(gòu)房的首要指標(biāo)。也就是說,建筑節(jié)能是一個(gè)非常市場(chǎng)化的指標(biāo),雖然這其中政府的標(biāo)準(zhǔn)起了相當(dāng)?shù)淖饔?,但這并非絕對(duì)。
從2000年起,美國(guó)房屋所耗能源超過了交通業(yè)和產(chǎn)業(yè)界,房屋如今消耗美國(guó)能源總供應(yīng)的1/3。近年來,為了節(jié)能和環(huán)保,美國(guó)能源部正在大力推廣“零能耗住宅”新技術(shù)。通過改進(jìn)建筑設(shè)計(jì)和材料,美國(guó)房屋能耗已比1980年減少了30%。例如:構(gòu)造獨(dú)特,設(shè)施精巧別致的上下兩層房屋。當(dāng)炎炎夏日時(shí),用戶可以不必開空調(diào),顯眼的大扇窗戶向外搖擺,隨時(shí)捕捉吹至而來的南風(fēng);同時(shí)敞開的天窗能夠驅(qū)散停滯的熱流。而在寒冷的冬天,全新的材料又讓住宅洋溢著暖意:軟木與混凝土配置砌成的外墻與外界隔絕;氣體壁爐讓家里熱流無限循環(huán);
高效利用太陽(yáng)能是“零能耗住宅”技術(shù)的關(guān)鍵。美國(guó)能源部認(rèn)為,應(yīng)該通過外墻(如太陽(yáng)能吸熱壁)、窗戶和建筑材料等,不借助任何機(jī)械裝置,直接利用太陽(yáng)能進(jìn)行房屋自然供暖、降溫和照明,以減少房屋降溫或供暖所需的能源消耗。在氣候不同地區(qū),日照強(qiáng)度與時(shí)間長(zhǎng)短的不同決定建筑設(shè)計(jì)的具體差異,如屋頂是否需用反光材料避免房屋過熱、墻體是否需用保暖性強(qiáng)的材料、墻體填充材料應(yīng)具有何等儲(chǔ)熱和散熱能力、何種墻體填料應(yīng)在房屋什么位置等。
同時(shí),在房屋降溫和供暖保暖方面,窗戶的方向和位置、隔熱性能不同的窗玻璃的選用、窗玻璃的組裝層數(shù)、窗框材料、房屋外表和屋頂材料深淺顏色的運(yùn)用、室內(nèi)的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)、房屋的擇地和朝向以及園林設(shè)計(jì)等也起重要的作用。而利用附近建筑的反光和室內(nèi)墻面、天花板和地板反光,開窗位置高,甚至選用淺色窗框,都能夠增強(qiáng)室內(nèi)的自然照明效果,減少照明用電。
美國(guó)是世界上最大能源消耗國(guó),因此也一直積極致力于提高能源使用效率、降低污染物排放的工作。1992年建立“能源之星”,1994年設(shè)立《節(jié)能法案》,通過為各種各樣的節(jié)能產(chǎn)品制定能效標(biāo)準(zhǔn),為每個(gè)家庭每年節(jié)約了大約200美元,并且由引所帶來的社會(huì)效益是這些花費(fèi)的1000多倍。目前已有1200家企業(yè)經(jīng)過“能源之星”認(rèn)證。美國(guó)政府積極推動(dòng)高能效產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用,美國(guó)的“聯(lián)邦采購(gòu)要求”規(guī)定,所有的聯(lián)邦機(jī)構(gòu)必須采購(gòu)高能效產(chǎn)品,高能效產(chǎn)品的市場(chǎng)份額達(dá)到25%。目前“能源之星”涉及的建材產(chǎn)品包括:絕熱材料、屋面和墻體材料、門窗、節(jié)水設(shè)備等。美國(guó)國(guó)家門窗等級(jí)認(rèn)定委員會(huì)(NFRC)自1991年啟用產(chǎn)品認(rèn)證冊(cè),采用U值傳熱系數(shù)評(píng)定門窗;1993年,NFRC標(biāo)識(shí)正式啟用,使用太陽(yáng)得熱因子(SHGC)和可見光滲透率;1995年NFRC使用空氣滲透率的測(cè)定及標(biāo)識(shí)。
據(jù)美國(guó)綠色建筑協(xié)會(huì)的最新數(shù)據(jù),5年內(nèi),美國(guó)50%的新建筑將是綠色建筑。雖然建筑成本提高約2%,但運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本將大幅下降,通常兩年之內(nèi)即可收回提高部分的投資。
1.2.1.3 亞洲
在亞洲地區(qū),隨著亞洲經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,越來越多的國(guó)家已經(jīng)意識(shí)到了提高能源使用效率的重要性,積極的致力于這方面的工作。許多國(guó)家的制造商也積極提倡采用能效標(biāo)準(zhǔn)和能效標(biāo)識(shí),國(guó)為這將使他們能更有效地在國(guó)際和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)?,F(xiàn)在亞洲的韓國(guó)、泰國(guó)、菲律賓、馬來西亞等國(guó)家都已經(jīng)實(shí)施了能效標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)識(shí)活動(dòng)。
1.2.2 門窗應(yīng)用和發(fā)展
歐、美等國(guó)建筑門窗主要是木、塑、鋁窗。鋁門窗主要用于公共性建筑,木、塑窗則主要用于寒冷地區(qū)的住宅建筑。鋁、塑窗都采用中空玻璃,窗型以氣密性好的平開式為主。鋁門窗型材多采用隔熱型材,其表面多為陽(yáng)極氧化、噴涂等處理;塑料門窗型材絕大部分是白色的。
西歐目前主要是木、塑、鋁窗,其中木窗占37%,塑窗占31%(德國(guó)為48%),鋁窗占27%,其它類窗占5%。北歐主要是根據(jù)保溫絕熱來選擇窗型;中歐則把門窗看作是家具的一部分來選擇,既考慮絕熱性能,又考慮其與家具色彩的配套協(xié)調(diào);南歐則不用考慮絕熱問題,僅把門窗作為建筑的一部分(以建筑功能為準(zhǔn))來選擇。所以,北歐木窗多,中歐塑窗多,南歐鋁窗多。例如:北歐的瑞典木窗最多,其次為鋁窗,塑料窗極少;中歐的法國(guó)塑窗較多,與鋁窗差不多(約 30%);南歐的意大利、西班牙、葡萄牙鋁窗最多,木窗其次,塑料窗極少。
節(jié)能窗采用的主要技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家主要的節(jié)能手段包括:低輻射玻璃、惰性氣體、暖邊技術(shù)和陽(yáng)光控制膜玻璃,并將節(jié)能的重點(diǎn)放在整窗上。特別值得強(qiáng)調(diào)指出的是,暖邊間隔條技術(shù)在上個(gè)世紀(jì)九十年代經(jīng)歷了巨大的變化,市場(chǎng)份額從1990年的15%上升到2000年的80%。同一時(shí)期,鋁間隔條的市場(chǎng)份額則下降到 20%。
發(fā)達(dá)國(guó)家的門窗市場(chǎng)現(xiàn)狀截止2003年為止,發(fā)達(dá)國(guó)家的節(jié)能門窗的總規(guī)模為2.8億平方米,其中,北美:1.2億平方米,歐洲:1.6億平方米。
鋁合金窗早在20世紀(jì)30年代就在歐美等先進(jìn)工業(yè)國(guó)家開始試制應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)后,由于鋁工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步,給鋁門窗和幕墻的發(fā)展提供了豐富的建筑材料,從而使鋁門窗、幕墻自五十年代開始得到了系統(tǒng)的發(fā)展。20世紀(jì)70年代開始出現(xiàn)隔熱斷橋鋁合金型材,這無疑是門窗、幕墻技術(shù)的一次革命。鋁合金以其優(yōu)良的特性成為現(xiàn)代建筑工業(yè)中除鋼以外應(yīng)用得最廣泛的金屬材料,鋁門窗成為主要的建筑金屬門窗。
塑料門窗最早于20世紀(jì)50年代由德國(guó)首先開發(fā)成功。1955年德國(guó)諾彼爾Dynamit Nobel公司開發(fā)功塑料窗框用異型材,赫斯特Hoechst 公司進(jìn)而研制出了PVC塑料窗。經(jīng)過50來年的努力和技術(shù)水平的不斷提高,在解決了原料配方、門窗設(shè)計(jì)、型材擠出工藝技術(shù)及設(shè)備、門窗組裝技術(shù)及設(shè)備、五金件和配套材料等一系列問題后,逐漸開始在西方發(fā)達(dá)國(guó)家推廣應(yīng)用。塑料門窗以其保溫、隔熱、隔聲耐腐蝕等諸多優(yōu)勢(shì),在歐洲乃至世界迅速推廣應(yīng)用。目前,無論是技術(shù)水平還是發(fā)展速度,德國(guó)均居世界領(lǐng)先地位。在20世紀(jì)70年代世界性能源危機(jī)爆發(fā)后,德國(guó)政府為了解決寒冷地區(qū)門窗的冬季結(jié)露和節(jié)省供暖能源的問題,開始重視塑料門窗的研制和應(yīng)用。在政府的大力推動(dòng)下,塑料門窗的質(zhì)量迅速提高,標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范逐步完善,最終形成了規(guī)模巨大、高度發(fā)達(dá)的產(chǎn)業(yè)。
歐、美、日等大部分國(guó)家的塑窗技術(shù)主要是從德國(guó)引進(jìn)的,德國(guó)塑料窗的質(zhì)量和產(chǎn)量世界第一。塑料窗近二十多年來在歐美國(guó)家迅速發(fā)展,除其本身材料特性外,主要原因,一是1973年中東戰(zhàn)爭(zhēng)引發(fā)世界石油危機(jī),使石油和木材價(jià)格飛漲,塑料的生產(chǎn)能耗低;二是塑窗保溫節(jié)能好;三是各國(guó)采取經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼政策鼓勵(lì)和刺激塑窗行業(yè)發(fā)展,塑窗價(jià)格比鋁窗便宜30%左右。
美國(guó)的塑料窗七十年代從歐洲引進(jìn)技術(shù)后,八十年代以來發(fā)展迅速,目前占有率約達(dá)40%,主要用于單層和2~3層的低層住宅建筑的保溫窗?泵賴募幽么笠蚨競(jìng)洌芰洗罷加新蝕?5%以上。
日本的塑料窗起步比歐美晚,目前塑料窗占有率為8%左右,主要用于北部寒冷的北海道地區(qū),在該地區(qū)的普及率達(dá)40%。
木窗有著悠久的歷史,傳統(tǒng)建筑中,特別是居住建筑木窗伴隨著建筑歷史從未消失,特別是僅幾十年生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展的觀念成為主流共識(shí),采用木材制作的建筑制品更趨于“良好的森林管理或通過可靠的、獨(dú)立的專家機(jī)構(gòu)認(rèn)證的森林中購(gòu)買木材”的方式進(jìn)行。如果木材能夠可控制的使用,對(duì)可循環(huán)的意義是存在和可能的。
美國(guó)林產(chǎn)品協(xié)會(huì)在木窗在改進(jìn)舒適性和降低能源成本方面之應(yīng)用研究中,對(duì)木框窗和鋁框窗的節(jié)約能源特性進(jìn)行相關(guān)比較。研究使用的窗戶分別為雙倍強(qiáng)度、單面厚玻璃的雙扇鋁框推拉窗,以及采用相同玻璃的木框窗。為了對(duì)木框窗和鋁框窗的節(jié)能性進(jìn)行比較,除了采集木結(jié)構(gòu)建筑和混凝土結(jié)構(gòu)建筑中心位置的溫度,以及室內(nèi)外墻面、天花板和地板的溫度。研究證實(shí),木框窗阻止熱量流動(dòng)的性能優(yōu)于鋁框窗。在使用電力進(jìn)行供暖的季節(jié),鋁框窗室內(nèi)部分的表面溫度較低,這表示鋁框窗導(dǎo)致了熱量的損失。盡管鋁框窗和木框窗的室外部分,以及建筑物北側(cè)的鋁框窗和木框窗,在表面溫度上沒有顯著差異,但在日間建筑物溫度最高的一側(cè),采用鋁框窗的建筑物室內(nèi)溫度平均比采用木框窗的建筑物高出10度。
這是目前可以選擇運(yùn)用木框窗等建筑配件,以進(jìn)一步達(dá)到節(jié)省能源的目的,從而木門窗得以推廣的重要原因。
新型的木窗主要有純木窗和“鋁包木”木窗兩種類型。為了保證木窗不開裂,木材要經(jīng)過周期式強(qiáng)制循環(huán)蒸汽干燥,這種干燥方法雖然成本較高,但室內(nèi)氣體循環(huán)均勻,能滿足高質(zhì)量的干燥要求。木窗最大的優(yōu)點(diǎn)就是木紋質(zhì)感強(qiáng),天然木材獨(dú)具的溫馨感覺和出色的耐用程度都成為人們喜愛它的原因,通??勺鰞?nèi)窗,刷漆后也可做外窗。
而鋁包木窗則是在實(shí)木的基礎(chǔ)上,用鋁合金型材與木材通過機(jī)械方法連接而成的型材,通過特殊角連接組成的新型窗。這種門窗具有雙重裝飾效果,從室內(nèi)看是溫馨高雅的木窗,從室外看卻又是高貴豪華的鋁合金窗。這樣既能滿足建筑物內(nèi)外側(cè)封門窗材料的不同要求,保留純木門窗的特性和功能,外層鋁合金又起到了保護(hù)作用,且便于保養(yǎng),可以在外層進(jìn)行多種顏色的噴涂處理,維護(hù)建筑物的整體美。
鋁木門窗所選用的木材是生長(zhǎng)在靠近北極地區(qū)的北歐紅松與東北亞原始森林的落葉松,再經(jīng)過嚴(yán)格篩選,以及防腐、脫脂、阻燃等處理,并采用德國(guó)高強(qiáng)度的黏合膠水,使木材的強(qiáng)度、耐腐蝕性、耐候性等方面都得到了保障,可以經(jīng)久耐用。這種窗戶都采用了雙層密封結(jié)構(gòu),把先進(jìn)的汽車密封膠條用在門窗上,所以隔熱、保溫的效果格外突出。
從歐洲市場(chǎng)的現(xiàn)狀看,木窗、鋁合金窗、塑窗仍將在市場(chǎng)上長(zhǎng)期共存。歐洲門窗正朝著系列化、多樣化、高檔化、自動(dòng)化、人文化方向發(fā)展,而且精品化、個(gè)性化意識(shí)越來越強(qiáng)。
隨著可持續(xù)發(fā)展的觀念日益被更多領(lǐng)域接受,節(jié)能和環(huán)保成為建筑發(fā)展的基本原則。在建筑節(jié)能方面,建筑門窗和幕墻在調(diào)節(jié)建筑物內(nèi)部氣候和影響能源消耗方面起著關(guān)鍵作用,而玻璃面層材料的開發(fā)、建筑物綜合管理系統(tǒng)、光電模塊技術(shù)這三個(gè)方面后續(xù)發(fā)展關(guān)注的重點(diǎn)。
為了改善建筑透明部分的能量平衡,行業(yè)的循環(huán)發(fā)展將來源于玻璃工業(yè)。根據(jù)預(yù)測(cè)在3~5年后,歐洲將會(huì)使用能夠做到最小能量損失的玻璃,5~7年后,就會(huì)有多功能的玻璃出現(xiàn),使用含有可轉(zhuǎn)換的鉑絡(luò)合物的玻璃將成為可能,這些玻璃的表面可以根據(jù)氣候條件而發(fā)生變化,在寒冷的時(shí)候,可以讓更多的光和能量進(jìn)入建筑物;在夏天,或在很熱的時(shí)候,這些玻璃會(huì)變暗以支持遮陽(yáng)防曬系統(tǒng)。這些活躍的玻璃,不僅僅可以影響建筑物的能量平衡,將來,利用玻璃顏色的改變,建筑物也會(huì)隨之有一個(gè)完全不同的外觀。在今后的若干年,這種趨勢(shì)取得成功的結(jié)果,將會(huì)強(qiáng)有力地影響歐洲建筑。
建筑物的綜合管理系統(tǒng),是一個(gè)建筑物所有的功能系統(tǒng),諸如供熱、空調(diào)、通風(fēng)、照明等,所有這些系統(tǒng)將會(huì)被整合到一個(gè)單元里,基于建筑物對(duì)外界氣候的響應(yīng),通過平衡調(diào)控以達(dá)到最佳和更好的性能服務(wù)。一些專門的軟件模型建立和開發(fā)是十分重要和必需的,這些軟件將執(zhí)行中央管理任務(wù),用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接各個(gè)不同的功能系統(tǒng),一些大的軟件開發(fā)商已經(jīng)看到了這個(gè)商機(jī)。對(duì)于門窗和玻璃幕墻制造商來說,將會(huì)出現(xiàn)下面的結(jié)果:將來,窗戶的開合越來越電動(dòng)化,建筑物管理系統(tǒng)知道什么時(shí)候要開窗通風(fēng)以保證理想的室內(nèi)氣候。這樣,一些新的組成部分,包括電動(dòng)機(jī)、電線和導(dǎo)線,還有一些新材料將會(huì)被整合到我們的產(chǎn)品中,這樣,窗戶制造商將不再是木匠,而是高技術(shù)產(chǎn)品的制造者。
光電模塊技術(shù)的使用并不是新技術(shù),在上世紀(jì)90年代初,德國(guó)就已經(jīng)采用了這個(gè)技術(shù),并安裝到了幾個(gè)項(xiàng)目中。但是這種技術(shù)一直沒有被成功地突破,一個(gè)原因是光電模塊比較昂貴,分期貸款的償還期很長(zhǎng),所以,只有少數(shù)客戶愿意在此技術(shù)上投資。如今,市場(chǎng)已經(jīng)產(chǎn)生了變化,隨著光電模塊的價(jià)格下降,市場(chǎng)需求日見增加,越來越多的光電模塊將被整合進(jìn)建筑物的外表,最終會(huì)產(chǎn)生同樣的結(jié)果:門窗和幕墻產(chǎn)品將應(yīng)用高水準(zhǔn)的技術(shù),而且將成為建筑施工的一個(gè)中心單元。
歐洲門窗協(xié)會(huì)認(rèn)為:傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)下的建筑門窗產(chǎn)品將成為一個(gè)高科技產(chǎn)品,它可以具有多種功能,猶如一個(gè)“智能化建筑的信封”,里面裝著有關(guān)遮陽(yáng)防曬、隔音、保護(hù)、操作和壽命期的標(biāo)準(zhǔn)。策劃和豎起一個(gè)建筑物的過程將會(huì)被一些諸如如何節(jié)約能源和資源的討論所左右,因?yàn)榻ㄖ锉砻媸莾?nèi)部和外部氣候的聯(lián)系環(huán)節(jié),所以必須將其作為一個(gè)整體的單元來開發(fā)和施工,建筑物表面將成為一個(gè)建筑物的心臟。
1.3 國(guó)內(nèi)門窗節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀
1.3.1 市場(chǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀
1996年建設(shè)部《關(guān)于建筑金屬制品行業(yè)“九五” 計(jì)劃與2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)》計(jì)劃“九五”末年我國(guó)建筑門窗產(chǎn)量1.07億m2,其中:鋼門窗占 40%左右;塑料門窗占15%左右;鋁門窗占33%左右;其它門窗(復(fù)合材料門窗)占12%左右。而實(shí)際上,1998年與1994年相比,鋼門窗由62% 下降到40%以下;塑料門窗由5%上升為10%;鋁門窗由15%上升到35%。鋼窗是淘汰的產(chǎn)品,鋁窗成為主要產(chǎn)品,塑料窗發(fā)展迅速。
鋁門窗由于重量輕、強(qiáng)度高、性能好、裝飾性強(qiáng)、經(jīng)久耐用而由我國(guó)八十年代末產(chǎn)業(yè)政策限制使用的“超前享受”產(chǎn)品,變成了主要的建筑門窗,應(yīng)用于從高檔公共建筑到一般的民用住宅和工業(yè)廠房。普通單玻鋁合金窗的市場(chǎng)價(jià)格大約為250~350元/ m2。
塑料窗的迅速發(fā)展,主要是由于1995年建設(shè)部制定的《建筑節(jié)能“九五”計(jì)劃和2010年規(guī)劃》對(duì)北方采暖區(qū)和夏熱冬冷區(qū)建筑節(jié)能提出了具體要求;國(guó)家化學(xué)建材協(xié)調(diào)組《關(guān)于加強(qiáng)我國(guó)化學(xué)建材生產(chǎn)和推廣應(yīng)用的若干意見》要求2000年塑料門窗在全國(guó)市場(chǎng)平均市場(chǎng)占有率達(dá)到15%,其中三北采暖區(qū)要達(dá)到50%,沿海地區(qū)要達(dá)到30%。而1996年建設(shè)部《關(guān)于建筑金屬制品行業(yè)“九五” 計(jì)劃與2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)》的政策是“積極慎重地推廣塑料門窗,重點(diǎn)在對(duì)建筑節(jié)能要求較高的‘三北’地區(qū)推廣應(yīng)用,逐步擴(kuò)大化學(xué)建材在門窗產(chǎn)品中的使用量”。但是不少有關(guān)地區(qū)的政府主管部門紛紛發(fā)出文件提出了更高的塑窗應(yīng)用指標(biāo)要求。塑窗應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大,除在普通住宅使用外,也進(jìn)入了高檔住宅、賓館、寫字樓、工廠廠房,從多層建筑開始,進(jìn)入了高層建筑,形成了前所未有的“塑窗熱”。1998年上海市鋼窗為8.5%,鋁窗為45.3%,塑窗為39.7%,彩板窗6.5%,而1996年上海市塑料窗只占5.28%。
經(jīng)過幾年的發(fā)展,無論是鋁合金門窗、塑料門窗中國(guó)都已成為全球的最大市場(chǎng)。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局資料,2004年我國(guó)約有21億㎡的房屋建筑工程竣工,相當(dāng)于歐洲和美國(guó)的總和。按通常建筑面積中門窗面積約占25%~30%推算,我國(guó)每年約有5億多㎡的門窗工程量,是整個(gè)歐洲每年門窗建設(shè)面積的4倍以上。在各類材質(zhì)的門窗中,鋁合金門窗約占50%,工程量2.5億㎡,塑料門窗約占30%,工程量1.5億㎡,其它門窗20%,約1億㎡。
另根據(jù)最新統(tǒng)計(jì),截至到2006年上半年,具有門窗許可證的廠家有8509家。2006年上半年,門窗的使用總量達(dá)到3.1億平方米,產(chǎn)值788億。
這些數(shù)據(jù)還是相對(duì)保守的,據(jù)推算能占到應(yīng)統(tǒng)計(jì)對(duì)象的70%,如果考慮市場(chǎng)因素,實(shí)際企業(yè)數(shù)量和產(chǎn)值只會(huì)比上述資料數(shù)據(jù)更多。由此看來,到本世紀(jì)初我國(guó)已成為世界上最大的 建筑門窗生產(chǎn)和使用國(guó)家。
我國(guó)國(guó)土面積遼闊,覆蓋地理經(jīng)緯度范圍大,海拔高度相差大,氣候特征因地各異,從東北漠河到海南島三亞,從山東榮城到新疆伊犁,從上海東部沿海大中城市到西部新興城市,從海拔5000m西芷的拉薩到基本風(fēng)壓為1.2kPa 的東海嵊泗。這樣的環(huán)境條件下,在任何歷史時(shí)期對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的要求都蘊(yùn)涵了滿足居住者的最基本要求。特別是近幾十年才出現(xiàn)的建筑幕墻,與傳統(tǒng)的建筑門窗一道在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位日益突出,技術(shù)發(fā)展日新月異。從歷史的角度和世界的范圍來看,無論是建筑觀念還是建筑技術(shù),近30年的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了歷史上數(shù)百年的過程。
自上世紀(jì)九十年代末推廣建筑節(jié)能以來,由于我國(guó)生產(chǎn)和使用了大量的建筑節(jié)能門窗,在生產(chǎn)和使用過程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行了數(shù)萬(wàn)次物理性能試驗(yàn)和檢測(cè),揭示了建筑門窗節(jié)能的內(nèi)在規(guī)律,在總結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,發(fā)揚(yáng)我國(guó)已形成的產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)同配合作戰(zhàn)的傳統(tǒng),除了生產(chǎn)企業(yè)、專業(yè)試驗(yàn)機(jī)構(gòu)或檢測(cè)中心對(duì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)成果進(jìn)行總結(jié)外,全國(guó)很多科研院所、高校(含所屬研究所)對(duì)建筑門窗進(jìn)行了多學(xué)科的基礎(chǔ)研究,將上述生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)成果上升為科學(xué)理論,提出一大批研究報(bào)告,開發(fā)出一大批新技術(shù)、新檢測(cè)方法、新工藝以及新理論。極大的推動(dòng)了行業(yè)的科技進(jìn)步和自主創(chuàng)新。
在建筑門窗檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域也有長(zhǎng)足的進(jìn)步。中國(guó)建筑科學(xué)研究院從80年開始建筑外窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能檢測(cè)設(shè)備,成功引進(jìn)了國(guó)際領(lǐng)先的日本建筑門窗三性檢測(cè)設(shè)備,先后完成了隔聲、保溫、采光及力學(xué)性能檢測(cè)設(shè)備的研制,到2005年底,國(guó)內(nèi)具備門窗相關(guān)性能檢測(cè)能力獨(dú)立檢測(cè)機(jī)構(gòu)超過數(shù)十家,整體技術(shù)能力達(dá)到國(guó)外同行業(yè)的水平,相當(dāng)一部分機(jī)構(gòu)具備獨(dú)立研發(fā)檢測(cè)技術(shù)、設(shè)備的能力,為提高門窗工程質(zhì)量、新產(chǎn)品研發(fā)提供了有力的保障。
在建筑門窗節(jié)能認(rèn)證方面,1998年1月1日正式實(shí)施《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》,其中第十八條規(guī)定:企業(yè)可以根據(jù)自愿的原則,按照國(guó)家有關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證的規(guī)定,向國(guó)務(wù)院產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督管理部門(系指國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局)或者國(guó)務(wù)院產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督管理部門授權(quán)的部門認(rèn)可的認(rèn)證機(jī)構(gòu)(系指中國(guó)節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證中國(guó))提出用能產(chǎn)品節(jié)能認(rèn)證 申請(qǐng),經(jīng)認(rèn)證合格后,取得節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證證書,在用能產(chǎn)品或者其包裝上使用節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)志。
2000年10月1日起施行的第76號(hào)中華人民共和國(guó)建設(shè)部部長(zhǎng)令《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》中要求,為了加強(qiáng)民用建筑節(jié)能管理,提高能源利用效率,改善室內(nèi)熱環(huán)境,鼓勵(lì)發(fā)展新型節(jié)能墻體和屋面的保溫、隔熱技術(shù)與材料;節(jié)能門窗的保溫隔熱和密閉技術(shù)。強(qiáng)調(diào)要求實(shí)施建筑節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證制度。這對(duì)建材企業(yè)既是一個(gè)機(jī)遇,同時(shí)又是一個(gè)挑戰(zhàn)。
1998年11月20日由國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)牽頭組織并直接領(lǐng)導(dǎo),國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局指導(dǎo)下、管理下,成立我國(guó)節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)主睥最高權(quán)力機(jī)構(gòu)——中國(guó)節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證管理委會(huì)(下設(shè)中國(guó)節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證中心),代表國(guó)家對(duì)節(jié)能產(chǎn)品實(shí)施認(rèn)證,代表中國(guó)參加國(guó)際組織的相應(yīng)活動(dòng)。
1.3.2 技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r
1.3.2.1 鋁合金窗
鋁門窗、鋁幕墻是第二次世界大戰(zhàn)后,在世界范圍內(nèi)興起的一門新興行業(yè)。在20世紀(jì)五、六十年代,中國(guó)由于鋁資源的匱乏,計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí),鋁的應(yīng)用,國(guó)家是給予極嚴(yán)格的控制的,除航空、儀表等重要工業(yè)外,只要人們?nèi)粘I钇髅笥猩倭繎?yīng)用,其他行業(yè)是很難得到鋁的供應(yīng)指標(biāo)的。鋁在建筑上的普及應(yīng)用,是在改革開發(fā)以后迅速發(fā)展起來的。它得益于改革開放的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)。
二十世紀(jì)七十年代末改革開放后開始從歐、美、日等國(guó)家引進(jìn)鋁合金門窗技術(shù),是我國(guó)在原來鋼門窗的基礎(chǔ)上于八十年代發(fā)展起來的新一代金屬門窗。由于日本地理位置和氣候條件與我國(guó)近似,其產(chǎn)品的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合性較好,所以我國(guó)鋁門窗引進(jìn)日本窗型多,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、門窗物理性能分級(jí)及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、鋁型材標(biāo)準(zhǔn)等主要是參照日本標(biāo)準(zhǔn)制定的。而鋁門窗的專用生產(chǎn)設(shè)備則主要是引進(jìn)德國(guó)等歐洲國(guó)家的。我國(guó)鋁門窗產(chǎn)業(yè)經(jīng)過二十多年的發(fā)展,已完全能夠并已經(jīng)開發(fā)設(shè)計(jì)出適合中國(guó)國(guó)情的各種檔次的新產(chǎn)品。鋁門窗與鋁合金建筑幕墻、采光屋頂一起協(xié)調(diào)配套,形成輕質(zhì)的建筑外圍護(hù)與裝飾結(jié)構(gòu)新型體系,成為現(xiàn)代建筑的重要標(biāo)志。
建筑門窗用鋁型材主要采用鋁合金擠壓工藝生產(chǎn),雖然我國(guó)已有了50多年的鋁型材擠壓工藝基礎(chǔ),但真正發(fā)展是近20年的事情,目前雖然進(jìn)步很大,不過在設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、使用以及發(fā)揮其最大效率等方面,與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍存在差距。我國(guó)鋁擠壓企業(yè)絕大多數(shù)起步于鋁門窗幕墻及裝飾用建筑鋁材的生產(chǎn),以6000 系列各種牌號(hào)的鋁合金為主。由于6000系列是鋁合金中擠壓性能最好的一類,所以也是應(yīng)用最廣泛的一類,全球擠壓的鋁合金中80%屬于6000系列合金。
在建筑鋁型材之外,鋁型材的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。截至目前,建筑鋁型材的產(chǎn)量及企業(yè)數(shù)量,在我國(guó)整個(gè)鋁擠壓行業(yè)中仍占據(jù)著絕對(duì)優(yōu)勢(shì),目前正式領(lǐng)到國(guó)家建筑鋁型材生產(chǎn)許可證的企業(yè)有470家,其中民營(yíng)企業(yè)是絕對(duì)主體。廣東省鋁型材企業(yè)最多,也是被公認(rèn)的中國(guó)鋁型材行業(yè)水平的代表。
現(xiàn)在我國(guó)有650家左右的鋁型材企業(yè).2500臺(tái)擠壓機(jī)、600余條表面處理生產(chǎn)線,可以生產(chǎn)20000多種規(guī)格300多種顏色的型材,滿足最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求。
我國(guó)鋁型材產(chǎn)量已居世界第一位。2005年中國(guó)鋁擠壓材產(chǎn)量為350萬(wàn)噸,其中建筑鋁型材約280萬(wàn)噸,在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里,建筑鋁型材在中國(guó)的鋁擠壓行業(yè)中仍然會(huì)高居首位。預(yù)計(jì)到2010年,我國(guó)建筑鋁型材的需求可達(dá)320萬(wàn)噸。1995—2005年,中國(guó)鋁擠壓材表觀消費(fèi)平均增長(zhǎng)率為 16.4%;2005年表觀消費(fèi)量為321.7萬(wàn)噸,同比增加13.2%;其中建筑型材表觀消費(fèi)量為208萬(wàn)噸,約占總消費(fèi)量的65%。同時(shí),2005年中國(guó)建筑業(yè)總的鋁消費(fèi)量為268萬(wàn)噸,其中型材為208萬(wàn)噸,占77%。
本世紀(jì)初,隨著國(guó)家一系列節(jié)能政策的出現(xiàn),鋁合金導(dǎo)熱性能好、保溫性能差的問題突顯出來,一度市場(chǎng)受到冷遇,甚至成為非節(jié)能的代名詞。
20世紀(jì)70年代初,德國(guó)首先研究出在鋁合金型材中灌注隔熱材料并斷橋的方法來實(shí)現(xiàn)鋁型材的隔熱,節(jié)能效果顯著。80年代初,法國(guó)研制開發(fā)了采用嵌條輥壓的技術(shù),通過穿入的隔熱條(尼龍66材料)把鋁合金型材的熱橋斷開,從而實(shí)現(xiàn)鋁合金型材的節(jié)能效果。這項(xiàng)技術(shù)于1999年開始引進(jìn)我國(guó),并在極短的時(shí)間內(nèi)得到廣泛普及,同時(shí)美國(guó)的灌注式斷橋技術(shù)也開始進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。
1.3.2.2 塑料門窗
塑料門窗在我國(guó)是八十年代中期引進(jìn)德國(guó)、奧地利、美國(guó)等歐美國(guó)家成套的設(shè)備、模具、配方、工藝以及門窗的組裝技術(shù)等生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備開始,經(jīng)歷了十多年來幾起幾落的過程,于九十年代發(fā)展起來的。1988年2月13日,我國(guó)輕工部批準(zhǔn)分布GB8814—88標(biāo)準(zhǔn),它等效采用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISK6785一 1985《窗框用硬PVC型材》。1995年開始對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂,本次修訂標(biāo)準(zhǔn)的主要依據(jù)仍是J.[SK6785,于1998年公布,1999年開始執(zhí)行。1994年12月5日,我國(guó)建設(shè)部批準(zhǔn)頒布《PVC塑料門JG/3017—94》標(biāo)準(zhǔn)和《PVC塑料窗JC/3018—94》標(biāo)準(zhǔn),它們等效采用德國(guó) DINl8055、DIN4108及DIN4109中有關(guān)門(窗)的技術(shù)要求。
GB8814—98標(biāo)準(zhǔn)、JC/T3017—94標(biāo)準(zhǔn)和JG廠r3018—94標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成了我國(guó)塑料型材及門窗標(biāo)準(zhǔn)體系的框架。在引進(jìn)初期也走了一段彎路,即過分強(qiáng)調(diào)適應(yīng)當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)消費(fèi)能力,降低造價(jià),如簡(jiǎn)化門窗型材斷面乃至仿木窗型材,門窗的性能很低,有在型材中大量填充碳酸鈣,結(jié)果做成窗后,很短的時(shí)間就變色、脆裂。加當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)不成熟,經(jīng)驗(yàn)不足,配套產(chǎn)品性能水平低,因此在工程中出現(xiàn)了許多問題,在一些地區(qū)產(chǎn)生的不良影響用了很長(zhǎng)時(shí)間才完全消除。推廣應(yīng)用十分困難。
在上世紀(jì)80年代后期開始生產(chǎn)門窗組裝設(shè)備,90年代初又逐漸形成了塑料門窗異型材擠出機(jī)械和模具的生產(chǎn)能力。1988年開始實(shí)施型材的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),1992年編制完成第一本全國(guó)通用的塑料門窗的建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)圖集。隨后又出臺(tái)了22個(gè)有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,此后塑料門窗的技術(shù)發(fā)展走上規(guī)范的道路,應(yīng)用量逐步上升。
1993年由建設(shè)部、化工部、輕工部、國(guó)家建材局、石化總公司組成的全國(guó)化學(xué)建材協(xié)調(diào)組以推動(dòng)我國(guó)化學(xué)建材的發(fā)展,印發(fā)了《關(guān)于加快我國(guó)化學(xué)建材生產(chǎn)和推廣應(yīng)用的若干意見》,制訂了《國(guó)家化學(xué)建材推廣應(yīng)用“九五”計(jì)劃和2010年發(fā)展規(guī)劃綱要》,提出明確的發(fā)展目標(biāo)和工作要求。隨后從國(guó)家到地方相繼出臺(tái)了許多政策,塑料門窗開始進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期,1997年北京、天津、上海、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆、山西、河北、內(nèi)蒙、浙江的十幾個(gè)省市地區(qū)的塑料門窗應(yīng)用量比上年增長(zhǎng)超過100%,許多大中城市的成片小區(qū),全部使用塑料門窗,在東北的大中城市塑料門窗應(yīng)用比例超過了70%,北京等地的塑料門窗市場(chǎng)占有率達(dá)到60%,而且進(jìn)入城鎮(zhèn)居民裝修市場(chǎng)和農(nóng)村市場(chǎng)不到十年的功夫,塑料門窗年銷量就從1993年的700萬(wàn)平方米躍升到2002年的1.5億平方米,市場(chǎng)占有率從原來的3%增加到35%。
塑料門窗品種越來越豐富,設(shè)計(jì)生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)也得到快速提高,除原有的各類平開、推拉門窗,近幾年又相繼開發(fā)了平開下懸門窗、折疊門窗、上懸窗、中懸窗、下懸窗、推拉下懸門、提升推拉門、地彈簧門、低發(fā)泡整板門。還應(yīng)用了共擠出、覆膜、噴涂、熱轉(zhuǎn)印等技術(shù)工藝,使門窗得到更為多樣的質(zhì)感和豐富的色彩。塑料門窗的應(yīng)用獲得大量成功檢驗(yàn)。針對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)的節(jié)能要求開發(fā)的四腔三道密封平開窗,使用三玻中空玻璃后,使整窗傳熱系數(shù)降低到2.0 W/(㎡?K)以下,使用low-E玻璃,傳熱系數(shù)則更降到1.7 W/(㎡?K)。完全滿足了我國(guó)嚴(yán)寒地區(qū)的建筑節(jié)能要求。
在各方面推動(dòng)下,塑料門窗行業(yè)也有了巨大發(fā)展。到2002年底,全國(guó)型材生產(chǎn)線3800余條,總能力為280萬(wàn)噸,門窗組裝廠近萬(wàn)家,生產(chǎn)能力超過2.5億平方米。建成了裝備有國(guó)外1990年代后期的先進(jìn)設(shè)備、具有世界化規(guī)模的型材廠和全自動(dòng)生產(chǎn)線的門窗組裝廠。
與此同時(shí),為門窗生產(chǎn)配套的各類原輔材料、機(jī)械設(shè)備、模具五金、檢測(cè)儀器、設(shè)備等基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,形成規(guī)?;a(chǎn),并與國(guó)外先進(jìn)水平迅速縮小差距,為今后行業(yè)提升發(fā)展奠定了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。
經(jīng)過近二十年的發(fā)展,塑料門窗為最終產(chǎn)品的年產(chǎn)值及相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)值超過600億人民幣,從業(yè)人員超過100萬(wàn)的行業(yè),形成由原料廠、型材廠、門窗廠、設(shè)備廠、模具廠、五金配套材料廠組成的巨大產(chǎn)業(yè)鏈,邁入了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。
1.3.2.3 鋼門窗
鋼門窗在我國(guó)已有近百年歷史,曾為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出過重大貢獻(xiàn)。特別是在70-80年代,在國(guó)家"以鋼代木"技術(shù)政策和資源配置方針的推動(dòng)下,鋼門窗被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑中。最高年產(chǎn)量曾突破6000萬(wàn)平方米,市場(chǎng)占有率達(dá)70%以上,成為名副其實(shí)的"鋼老大"。但是,進(jìn)入90年代 之后,鋼門窗日趨萎縮,市場(chǎng)占有率退縮到18%左右。從總的態(tài)勢(shì)看,當(dāng)前鋼門窗市場(chǎng)形勢(shì)是嚴(yán)峻的,這是客觀現(xiàn)實(shí)。
為了加快推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化、提高住宅質(zhì)量,國(guó)家建部、國(guó)家經(jīng)貿(mào)委、國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局、國(guó)家建材局于1999年12月聯(lián)合發(fā)文(建住房1999)295 號(hào))明確規(guī)定"自2000年1月1日起,在大中城市新建住宅中,禁止使用不符合建筑節(jié)能要求的32系列實(shí)腹鋼窗和25系列、35系列空腹鋼窗"。
近十年來,鋼門窗生產(chǎn)企業(yè)在老產(chǎn)品逐步在大中城市被淘汰的同時(shí),產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新始終沒有停步。 長(zhǎng)期不懈努力下,又出現(xiàn)一批新的發(fā)展亮點(diǎn)。如彩色涂層鍍鋅冷軋鋼板門窗(簡(jiǎn)稱彩板門窗)已成為建筑門窗家族中一個(gè)重要的新成員。我國(guó)80年代中期,從意大利引進(jìn)彩板門窗生產(chǎn)技術(shù)和成套設(shè)備。經(jīng)過消化吸收,目前,分布在全國(guó)27個(gè)省市的30多個(gè)企業(yè)已經(jīng)建成了彩板門窗專用異型材生產(chǎn)線78條,形成了生產(chǎn)15萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力,可以組裝1500萬(wàn)平方米彩板門窗,目前實(shí)際產(chǎn)量5萬(wàn)多噸,年產(chǎn)500萬(wàn)平方彩板門窗,生產(chǎn)能力利用率只有30%左右;有著較大的發(fā)展空間和市場(chǎng)潛力。彩板門窗是普通鋼門窗的換代產(chǎn)品,其密封性好,強(qiáng)度高,又有較好的耐腐蝕性和裝飾性。
窗型可多種多樣,有平開、推拉、中懸、 懸等等,顏色絢麗多彩,裝飾效果好,價(jià)格適中。彩板門窗以其優(yōu)良的物理性能和使用功能被社會(huì)接受,廣泛用于全國(guó)各地的大型公用建筑和民用住宅中。
不銹鋼門窗也在探索中不斷進(jìn)步,在東南的蘇、浙、閩、滬等省市發(fā)展很快。目前下大向在城市發(fā)展,熱頭很好。已形成生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)達(dá)20多家,每年投放市場(chǎng) 20多萬(wàn)平方米。不銹鋼門窗的材質(zhì)、工藝、設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)正好在技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展階段,在科學(xué)技術(shù)和市場(chǎng)開拓上日趨走向成熟,發(fā)展前景和市場(chǎng)潛力十分可觀。
鋼制多功能復(fù)合門類產(chǎn)品使用功能廣泛,品種繁多,市場(chǎng)需求量居高不下,增長(zhǎng)很快。長(zhǎng)期來我們對(duì)門的開發(fā)重視不夠,行業(yè)管理不力,成為建筑門窗行業(yè)發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)。鋼制多功能復(fù)合門,取材方便,價(jià)格低廉,特別是住宅用多功能復(fù)合門、內(nèi)室門、單元門、陽(yáng)臺(tái)門等門類產(chǎn)品在住宅建筑市場(chǎng)中需求量很大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)全國(guó)有戶門生產(chǎn)廠家2000多家,年產(chǎn)量有700多萬(wàn)樘,年產(chǎn)值超過70億元。室內(nèi)門不會(huì)少于2500萬(wàn)樘,門的需求量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于窗的需求量。門的市場(chǎng)發(fā)展空間的品種開發(fā)潛力十分可觀。
我國(guó)鋼門窗正處在新老產(chǎn)品交替,新舊技術(shù)更新的變革時(shí)期;處在傳統(tǒng)產(chǎn)品、傳統(tǒng)市場(chǎng)萎縮,開創(chuàng)新的產(chǎn)品構(gòu)架、新的市場(chǎng)空間的變革時(shí)期。今后的發(fā)展方向,不單是奪回已經(jīng)失去的市場(chǎng),更重要的是重新確立鋼門窗產(chǎn)品的市場(chǎng)定位,重塑鋼門窗產(chǎn)品的市場(chǎng)形象,重組鋼門窗產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)體系。關(guān)鍵是要抓好技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新、品牌創(chuàng)新、市場(chǎng)創(chuàng)新,探索新的發(fā)展空間。
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