passivehouse.kcpc.com.cn 主办：住房和城乡建设部科技与产业化发展中心
1 中国国家及地方标准要求的变化
2016 年3 月，住房和城乡建设部标准定额司要求全国幕墙门窗标准化技术委员会（以下简称“标委会”），组织行业内的专家组成一个研发工作组，主要是针对我国当前门窗性能不高，建筑“穿个大棉袄，漏个肚脐眼”的现象，因地制宜地提高我国门窗性能的绿色指标，大幅度提高我国门窗隔热、隔声、气密性能等指标，使我国门窗性能达到国际同等气候区的领先水平（如2020年北京的门窗保温性能达到1.0W/m²℃左右），决定以门窗节能性能为突破口，同步提高门窗的安全性、耐久性和舒适性。标委会随即成立了“编制建筑门窗标准关键技术指标发展报告”工作组，工作组经过一年多的时间，调研、搜集及整理了全球33 个先进国家关于门窗性能的所有要求，并完成了工作报告提交给住房和城乡建设部标准定额司，拟定按照要求“一步到位”、执行“分步实施”的原则推进国内关于门窗的所有性能指标的大幅度提升。
在住房和城乡建设部的大力推进下，国内部分省市纷纷出台关于门窗的地方技术法规和规程，纷纷提高门窗的各项性能指标，截至于目前已经出台的省市包括北京、上海、江苏、浙江、福建、河北等，正在组织编制或意见征求阶段的省市包括天津、安徽、湖北、湖南等。这些修订后的地方标准最明显的变化可归结为以下几点：（1）节能指标要求大幅度提高，如福建要求门窗传热系数达到3.0W/m²℃； （2）对标准化门窗及系统化门窗提出明确的要求；（3）对门窗的安装工艺及施工提出明确的要求；（4）对门窗的耐久性及使用寿命提出了明确的要求。
值得特别一提的是，北京的节能指标要求从目前的节能75% 的1.5~2.0W/m²℃直接提高到1.1W/m²℃，而且取消了平衡计算法，也就是说所有门窗折合成标准窗的节能指标必须达到1.1W/m²℃。这个指标要求，与建设部设想的2020 年北京门窗节能指标达到德国2016 年同期水平的要求相比是只高不低的。在国内，我们一直在谈论德国的门窗市场技术指标要求变化以及德国关于门窗标准的要求变化。那么，德国的门窗市场究竟是如何发展、目前的市场分布及发展趋势如何？要回答这些问题，我们要首先了解德国市场门窗的品种、价格、市场占有率及市场演化的情况，来预测中国未来市场的变化。
2 德国门窗市场发展演变
2017 年，德国门窗幕墙协会VFF 及德国玻璃协会BF联合发表了一份报告，该报告分为六个部分，分别为：（1）不同类型窗户的节能性能；（2）德国的现代化潜力；（3）新窗户的成本效益；（4）投资于高质量而非更换最低标准的成本效益；（5）新窗户的额外好处；（6）更换窗户的意义。对本文有引用意义的表如下，包括表1 至表4。
表1 2016 年德国市场库存门窗的数量
这些类型的窗户在德国整个门窗发展历史周期中，分别在哪个阶段使用？门窗的性能如何？如表2 所示。
表2 不同窗户的传热系数及太阳得热因子SHGC
那么，在德国，不同类型的门窗的市场价格及市场分布如何？对比欧盟ENEV 标准最低性能要求，实际市场上销售的门窗是否与国内市场一样，仅仅满足标准要求即可？表3 给出了德国门窗种类及对比最低标准要求之间的差异。
表3 德国门窗种类及对比最低标准要求之间的差异
从表3 中，我们能够了解到，在德国市场实际销售的门窗产品不论价格、性能方面都比欧盟标准ENEV的最低要求高10% 左右。比如，欧盟标准ENEV 要求2016 年门窗的节能指标为1.3W/m²K，而德国实际市场上（包括零售市场和工程市场）销售的产品的U 值约在1.1W/m²K ~1.2W/m²K 之间。另外，在德国市场上，市场份额最多的是PVC 窗，大约占比为57.8%，而铝合金窗（德国的铝合金窗全部是断桥铝合金，本文将不重复表述）的市场占比为18%。这与德国的气候条件、窗户洞口尺寸、建筑类型、高度等因素有关。去过德国的人能够看到，德国的居住建筑高度基本是多层以下建筑，而且窗户洞口基本是标准洞口，采用的窗户也多数是单框单扇的开启窗，因此塑料窗比较普遍。多数商业建筑由于洞口尺寸大，窗户分格大，多数采用断桥铝合金窗。至于从德国20 世纪70 年代开始实施建筑节能以来，整个门窗市场的种类及配置玻璃的种类、市场占有率变化情况如何，调查报告给出了自1977 年一直到2016年德国建筑市场上不同类型的门窗及配置玻璃的演变情况。
从调查表中可以看出，德国从1971 年开始执行建筑节能标准，经过了8 年时间的改进直到1979 年，门窗所用玻璃仍然是单层玻璃与双层玻璃共存，在铝合金型材方面，采用的断桥铝合金型材仅占10% 的比例，大部分仍然是普通铝合金型材。又经过了10 年时间，到1989 年，玻璃已经全部用中空玻璃，普通铝合金型材也全面退出市场。从建筑节能要求开始的3.7W/m²K到1989 年的2.8W/m²K 整整用了20 年的时间。随着节能要求的提高，从1989 年到1995 年短短6 年的时间，德国市场对门窗K 值的要求就提高到了2.0W/m²K，提高的幅度接近30%。从1996 年开始到2000 年，德国的门窗标准再次由2.0W/m²K 提高到1.3W/m²K，再次提高了35%。一直到2007 年，暖边中空玻璃开始采用，经过短短5 年时间，暖边中空玻璃在门窗市场的占比已经超过50% 的市场份额。到目前为止，德国门窗市场上，整窗U 值要求在1.2W/m²K~1.3W/m²K 之间。在产品配置方面，暖边中空玻璃的市场份额已经超过63%，多腔PVC 型材、隔热铝合金型材及木型材的U 值低于1.4W/m²K 也已经成为必然配置。
目前中国的门窗市场从材料的技术水平、设计水平及市场分布态势来看，与1989 年的德国十分类似，但是从目前国内节能标准要求以及质量提升行动要求来看，却与2000 年后的德国发展类似。以德国门窗市场演变作为参照，我们可以得出结论，未来中国门窗市场将由三层中空玻璃、暖边充气中空玻璃、大系列高节能型材主导整个市场应用的局面，但是按照目前的市场状况，我们需要注意以下几个方面的问题：
（1）构成门窗型材的材料性能、框架型材构造设计过程中的各种要素分析将成为框架型材是否能够满足高质量应用的关键因素；
（2）暖边中空玻璃将成为建筑门窗的标准配置，但是中国目前市场的情况，需要对暖边材料的性能、不正当使用出现的问题有清醒的认识，否则将会导致对暖边产品失去信心；
（3）中空玻璃不充氩气将无法满足节能指标的要求，但是一旦中空玻璃充了氩气，那么按照国内目前的材料性能及加工质量，是否能够满足高质量的要求，将在未来一段时间内成为行业质疑的主要话题。由于篇幅有限，下面仅就暖边中空玻璃谈一下个人的看法。
3 暖边中空玻璃
暖边中空玻璃是相对于传统金属间隔条中空玻璃而言的，ISO 标准ISO10077 中有明确的定义叫热改进间隔条，标准中规定Σ（d×λ）≤ 0.007，其中d 是间隔条的壁厚尺寸，λ 是间隔条材料的导热率。中国建材行业标准JC/T2453-2018 标准是由笔者主笔的，在此标准中，对于暖边中空玻璃暖边性能的界定，除了可以按照ISO 标准进行理论计算外，还可以通过测试暖边中空玻璃边缘的等效导热系数的大小来测试得到，理论上来说，暖边中空玻璃的等效导热系数应该介于0.15~0.9W/m²K之间。行业标准的制定，为行业内外及客户选择确定暖边中空玻璃给出了明确的指导，为行业的发展作出了贡献，但是也存在一定的不足，最大的不足之处在于暖边中空玻璃间隔条的材料无法明确限定不能使用PVC 材料。由于国内标准制定的现状，我们在缺少实验数据支撑、缺少实际案例作为参照的条件下，只能参照国外相关标准来确定国内标准的各项指标。但是国外受到歧视性法规的约定，任何有文字的材料都不能明确规定不能使用某特定材料。所以，在编写JC/T2453-2018 标准时，我们无法明确将PVC 材料排除在标准材料选择之外，因此给国内行业造成了中空玻璃间隔条可以采用PVC材料这样的误解，也导致了暖边中空玻璃在应用中出现了很多问题。
为什么中空玻璃不能采用PVC 材料作为间隔条材料，采用PVC 材料会有什么害处？其实，PVC 材料仅仅是一种代表，最关键的是不能采用具有在光老化作用下产生挥发物的材料作间隔条的材料。因为中空玻璃周边是密封的，腔体内部的空气基本属于静止不动的气体，太阳光通过中空玻璃进入室内时，会通过玻璃折射、空气折射后进入室内侧，如果空气的分子直径相同，那么折射率会一致。但是如果边缘采用了具有挥发物的间隔条，在太阳光照射下会挥发出高分子气体，这些气体的分子直径与空气不同，因此其对光线的折射率也不同，就会在边缘产生光线交叉干涉。如果使用白玻，由于透射率较好，人们肉眼无法分辨。当采用Low-E 玻璃做中空玻璃原片时，尤其是超白Low-E 玻璃做中空玻璃原片时，在Low-E 玻璃高反射、高光选择性（较白玻）作用下，干涉效应将放大，最终导致门窗边缘部分出现光干涉乱纹，学术上称之为偏振效应，见图1。这种效应会对门窗的外观造成极大的影响，对门窗的使用寿命也会带来损失，因此选择暖边间隔条材料时一定要慎重！
图1 偏振效应
暖边中空玻璃能给用户带来什么好处?
（1）暖边中空玻璃可以提高中空玻璃与窗框接触部位室内的环境温度，可以降低窗户室内表面结露的可能，从而可以减轻室内装修面的污染和墙体发霉的可能，改善室内环境。在室外-20℃、室内20℃的标准条件下，传统铝间隔条中空玻璃边部温度为-4.5℃，而在相同条件下，将传统铝间隔条更换成泰诺风的暖边TGI 间隔条，则中空玻璃室内侧相同位置表面温度则达到0.6℃，高出5℃。在保证不结露的前提下，在冬季北方室内的温度保持16℃不变的条件下，室内相对湿度可以从23.07% 增加到35.12%，室内居住舒适度提高很多。
（2）暖边中空玻璃可以降低中空玻璃边部与玻璃中心的温度差，减少玻璃在应用过程中玻璃自爆和热应力炸裂的可能性。中国太多建筑工程出现钢化玻璃自爆以及镀膜、中空玻璃热应力炸裂的现象，虽然这些现象的出现有玻璃本体内部存在着硫化镍杂质、氧化铝杂质等因素，但是应用过程中的诱导因素导致产品出现问题的原因却很少有人研究，这就导致了各种问题的发生。为了减少建筑中空玻璃提早失效，采用暖边中空玻璃是很经济的解决方案之一。
（3）暖边中空玻璃可以降低整窗的U 值达0.2W/m²℃。目前在门窗行业，很多人存在理解上的误区，就是 ：只要设计好门窗型材的U 值和中空玻璃的U 值，二者按照面积加权计算就能够得到整窗的U 值。实际上这是一个误区，通过门窗U 值的计算公式，我们能够清楚地了解到，门窗型材与玻璃接触部位的线性传热系数对整窗U 值也有很大的影响，依据窗户分隔尺寸的大小及型材U 值的好坏，线性传热系数可以影响整窗的U 值，影响程度为从0.2W/m²℃到0.8W/m²℃，这对整窗U 值设计是十分重要的因素。
如何选择暖边中空玻璃？ JGJ102-《玻璃幕墙工程技术规范》中第3.4.1 条明确规定：玻璃幕墙采用中空玻璃时，除应符合现行国家标准《中空玻璃》GB/T11944 的有关规定外，还应符合下列要求。
（1）中空玻璃气体层厚度不应小于9mm。
（2）中空玻璃应采用双道密封。第一道密封应采用丁基热熔密封胶，其性能应符合现行行业标准《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T 914 的规定。隐框、半隐框玻璃幕墙和点支式玻璃幕墙用中空玻璃的第二道密封胶应采用硅酮密封胶，其性能应符合现行国家标准《中空玻璃用硅酮结构密封胶》GB 24266 的规定；框幕墙用中空玻璃的第二道密封胶可采用聚硫密封胶、聚氨酯密封胶或硅酮密封胶。
（3）中空玻璃的间隔框可采用金属间隔框或金属与高分子材料复合间隔框，间隔框可连续折弯或插角成型，不得使用热熔型间隔胶条。间隔框中的干燥剂宜采用专用设备装填；
因此类似TPS 胶条在内的热熔丁基类暖边中空玻璃产品的应用范围就被限制于居住建筑，大多数公共建筑由于多数设计成幕墙，是无法从法理上采用暖边中空玻璃的。这个结果与目前在欧美市场上的应用类似，虽然在国内部分幕墙类项目上偶尔采用上述产品制作的中空玻璃，但这是在用户不了解的情况下采用的，一旦了解了国内的标准要求，这种玻璃是无法大范围在国内得到应用的。
作为铝条替代产品的以泰诺风TGI 间隔条为代表的暖边间隔条在应用时，必须要考虑内部气体的保持率，按照中国国家标准GB/T11944 标准及欧盟标准EN1279的要求，中空玻璃内部充入的气体保持率必须保证每年渗漏率低于1%。如果不能保证间隔条连续折弯或者如SWISSPACER类采用角部焊接方式进行组框的间隔条，不能使角部外侧气体保护膜的连续性，那么将无法保证中空玻璃内氩气的渗漏满足标准要求，中空玻璃的使用性能将受到影响，性能大打折扣。
作者
泰诺风保泰（苏州）隔热材料有限公司 刘军
