鋁塑共擠窗/幕墻系統在現代建筑領域中的應用

探索了鋁塑共擠復合材料在建筑工程中的貢獻，不僅對材料熱工性能進行了研究，還討論了在“碳達峰”“碳綜合”新的經濟模式下，新材料對創建綠色生態人居環境提供的貢獻。以實際工程項目為案例，介紹鋁塑共擠型材門窗/幕墻在醫療建筑中的實際作用，嘗試討論新材料在醫療建筑中對建筑性格形成起到的作用，并從環境行為學角度闡述新材料如何影響患者心理。

建筑性格； 鋁塑共擠； 綠色建筑； 新材料

TU201.5A

建筑設備與建筑材料建筑設備與建筑材料

［定稿日期］2023-03-07

［作者簡介］劉夢豪（1986—），男，專科，工程師，研究方向為數字化技術應用。

0" 引言

在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上宣布我國力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和，這既是我國履行大國責任、推動構建人類命運共同體的重大歷史擔當，也是我國進一步加快形成綠色發展方式，大力建設生態文明和美麗中國的新征程的重要標志和最新舉措。

以“創新、協調、綠色、開放、共享”新發展理念為引領，落實“以人民為中心”的新時期綠色建筑核心發展思想，以提升人民群眾對高品質生活的獲得感為出發點，以推動綠色建筑的高質量發展為主線，是我國“十四五”期間建筑業發展的重要趨勢，建筑節能降耗、低碳綠色發展將成為今后建筑業可持續發展的重要標志。鋁塑共擠窗/幕墻系統在現代建筑領域中將為建筑節能降耗、低碳綠色發展作出重要的貢獻。

鋁塑共擠窗/幕墻系統集鋁型材、塑鋼型材、實木窗型材的優勢為一體。其產品標準、圖集和應用規范逐步完善的發展，在推廣應用節能窗/幕墻方面發揮了促進綠色建材、綠色建筑在“雙碳”事業中的擔綱作用。

1" 鋁塑共擠窗/幕墻系統的組成

鋁塑共擠窗/幕墻系統主要由鋁塑共擠型材以及該型材制作的門窗和幕墻。鋁塑共擠門窗/幕墻型材是以壁厚1.4 mm左右的多空腔鋁合金作襯，在其外表面包一層厚度大于4 mm的高分子復合微發泡聚氯乙烯材料（簡稱微發泡PVC）同時表面形成0.5 mm以上厚度的硬結皮，通過高溫擠壓焊接而成的一種新型高科技復合型材。其室外面復合鋁合金型材，解決了塑料在室外使用的耐候問題，中間使用增強型玻纖尼龍66阻斷了室內外的冷熱傳導，結合室內斷橋內襯鋁塑共擠型材組成雙斷橋結構，復合加模塊化的設計理念在節能設計中堪稱完美，節省成本的同時做到物盡其用；產品采用的微發泡技術使其保溫、隔音性能達到了新的高度，鋁塑共擠型材不但具有塑窗的保溫性能，還兼具了鋁合金型材的強度，木窗的裝飾效果，是鋁窗、塑窗、木窗的完美結合。

在我國當前“30+60”雙碳形勢下，鋁塑共擠產品符合當前節能減排大趨勢，可獲得國家產業政策支撐，有相關產業標準、技術標準，有相關的生產廠家及產能可滿足市場多樣化需求。目前已經形成的主要行業標準有11CJ27《鋁塑共擠節能門窗（參考圖集）》、JG/T 437—2014《建筑門窗用鋁塑共擠型材》 和JG/T 543—2018《鋁塑共擠門窗》。

1.1" 11CJ27《鋁塑共擠節能門窗（參考圖集）》

本圖集適用于一般民用建筑（包括工業建筑中生活用房等部分的建筑）、供設計師選用、以鋁塑共擠為門窗型材制作的節能門窗圖集。該種門窗的特點是利用在多空腔的鋁合金內襯的外表面裹覆微泡PVC層形成的復合型材的優勢，提高窗框的抗變形力學能力及保溫性能等，配以不同玻璃，達到滿足不同工程節能需要的門窗。本圖集包括50、60、80系列的門窗產品，有固定窗、平開窗、內平開下懸窗、推拉窗、平開門、推拉門、連門窗和組合門窗開啟形式的門窗選型、技術要點及相關構造詳圖。同時圖集還提供了不同系列門窗對應不同玻璃配置的門窗傳熱系數、遮陽系數、可見光透過率的選用表，為設計師根據不同工程要求，選擇適宜的節能門窗提供方便。

1.2" JG/T 437—2014《建筑門窗用鋁塑共擠型材》

本標準規定了建筑門窗用鋁塑共擠型材的術語和定義、分類、代號和標記、要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸、貯存，適用于工業與民用建筑門窗及類似用途的鋁塑共擠型材。

1.3" JG/T 543—2018《鋁塑共擠門窗》

本標準規定了鋁塑共擠門窗的分類、規格和型號、材料、要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸和貯存，適用于基材為鋁塑共擠型材制作的建筑用門窗。

1.4" 鋁塑共擠幕墻

鋁塑共擠幕墻目前主要依據JGJ/T 139-2001、J139-2001《玻璃幕墻工程質量檢驗標準》、 JGJ133-2001；J113-2001《金屬石材幕墻工程技術規范》、 JGJ 102-2003《玻璃幕墻工程技術規范》、 CECS 127：2001《點支式玻璃幕墻工程技術規程》以及 GBT 21086-2007《建筑幕墻》等，根據每個具體建設項目的工程特點和要求采用鋁塑共擠型材進行設計、施工、監理和驗收。

2" 鋁塑共擠窗/幕墻系統與傳統窗/幕墻系統的比選優勢分析

2.1" 鋁塑共擠窗/幕墻系統的優勢

鋁塑共擠窗/幕墻主要體現為四大方面的突出優點：（1）節能減排：保溫性好、節約建筑物營運使用能源消耗；（2）改善室內環境舒適度；（3）綠色環保材料，生產能耗低；（4）產品耐久防腐性能高。

2.1.1" 節能減排

（1）降低制冷能耗：鋁塑共擠門窗/幕墻的構造性能中型材隔熱效果好，夏季制冷季，傳熱系數較普通鋁合金型材的低，在隔熱設計中降低了建筑內表面溫度，進一步減少長波熱輻射。

（2）減少采暖能耗：鋁塑共擠門窗/幕墻的型材特殊構造，使得門窗/幕墻傳熱系數低，從而在冬季供暖季中，升高了內表面溫度，降低了室內的熱損失，從而減少冷熱輻射。

2.1.2" 改善室內環境

（1）鋁塑共擠門窗/幕墻內表面可包覆多色多面的硬質發泡塑料，匹配多種內裝修效果的需求，同時在使用過程中，減少外立面對人體的冷熱輻射，改善室內的舒適度。

（2）由于多層構造且開模加工工藝需求，隔聲性能較普通鋁合金門窗好，對于室內的隔聲貢獻大，降低室內背景噪聲級。

（3）由于內表面的包覆色彩圖案質感豐富，可增加門窗幕墻的美觀性能，室內室外區別處理增強適應性。

（4）相對于一般鋁合金門窗，鋁塑共擠可避免金屬外露，減少使用人員的意外傷害，增強安全性能。

2.1.3" 綠色環保

（1）產品根據生產工藝，采用電石法生產PVC，此加工過程可固定氯，降低氯堿工業的氯排放問題。

（2）產品生產采用塑料包覆，無需噴涂防腐，減少噴涂過程中污染排放，對產品加工場地環境需求標準較低。

2.1.4" 耐久防腐

（1）產品采用塑料包覆，超越氟碳噴涂的防腐效果，改善鋁合金的腐蝕問題，加強外門窗/幕墻的耐久性能。

（2）產品塑料包覆，裝飾面與非裝飾面的過渡可完美銜接，且雙面均滿足防腐要求，改善了水泥對金屬門窗的腐蝕。

（3）產品塑料包覆，連接點焊接，鋁合金不外露，改善了鹽霧對門窗/幕墻的腐蝕問題，提高耐久性。

基于鋁塑共擠型材窗的以上優勢，因此，鋁塑共擠型材窗逐步替代斷橋鋁型材窗，全面替代傳統的塑料窗、塑鋼窗是一種必然趨勢。據統計我國建筑門窗生產應用量大，門窗能耗約占建筑圍護結構能耗的50%、建筑總能耗的25%。全國目前門窗廠家超過1萬家，塑料門窗年加工能力達7億m2，估計年應用量在4.5億m2以上，占各類建筑門窗50%以上。

目前生產的絕大多數建筑門窗都存在著諸多的問題。其表現為，門窗材料生產高能耗、高消耗、高污染，單位窗面積鋁合金用量比鋁塑共擠窗高2～3倍，單位窗面積生產耗能是鋁塑共擠窗的1.3倍。門窗本身節能性能差，如單層玻璃塑料窗，以及部分存在門窗強度低、變形大、耐久性差，高層建筑禁用等問題。

建筑設備與建筑材料劉夢豪， 劉倩： 鋁塑共擠窗/幕墻系統在現代建筑領域中的應用

復合型門窗是綠色節能門窗的主流，復合共擠型材技術可最大程度地滿足綠色、節能、安全性能要求。目前的鋁塑共擠型材窗將逐步替代斷橋鋁型材窗，全面替代傳統的塑料窗、塑鋼窗是一種必然趨勢。王世曉等［2］對鋁塑共擠門窗的節能性能進行了熱模擬研究，認為“鋁塑共擠型材門窗是一種保溫隔熱性能優良的門窗，可以在我國建筑門窗的節能設計中大力推廣”“采用鋁塑共擠門窗后可以顯著降低居住建筑和公共建筑的全年供暖空調能耗。其中居住建筑的全年供暖空調能耗降低尤為明顯，最高達到了17.8%”。文獻［1］認為：“采用鋁塑共擠門窗的建筑全年供暖空調能耗最低，與普通鋁合金門窗、斷橋鋁合金門窗和塑鋼窗相比分別降低了５.４％，４.０％和３.７％”，且給出了典型公共建筑的能耗模擬計算結果，見圖1。

江嘉力等［3］通過對鋁塑共擠玻璃幕墻和普通鋁合金玻璃幕墻熱工性能的對比研究分析，認為：“鋁塑共擠型材的發泡塑料層可降低框及幕墻的傳熱系數”“與鋁合金玻璃幕墻相比，鋁塑共擠玻璃幕墻的框傳熱較小”。

跟據DBJ 15-51-2020《廣東省公共建筑節能設計標準》4.3.11鼓勵采用低傳熱系數比鋁合金更低的材料作為外維護體系。同時該規范附表中也提供了相應材料熱工心能參考（表1）。

在鋁塑共擠型材的基礎上充分利用復合玻璃制造技術，如果內置百葉中空玻璃，可適應季節變化、晝夜變化，遮陽透光性能可調節，具有保溫、隔熱、隔音的良好效果，是現代建筑創作中替代傳統外遮陽的最好選擇，也是提高門窗的保溫隔熱性能、隔聲降噪和降低建筑能耗的主要途徑之一，是符合我國建筑門窗行業重點開發和推廣技術的發展方向。

2.2" 鋁塑共擠窗/幕墻系統在被動式建筑中的應用前景

鋁塑共擠窗/幕墻系統在我國被動式建筑中高性能門窗幕墻領域有著極其廣闊的應用前景。由于被動式低能耗建筑與傳統的建筑形式不同，能建造出建筑維護更加優秀的綠色建筑，提升整體建筑物的保溫隔熱性能以及氣密性，從而建筑物對于采暖和制冷的需求能夠降到最低，能最大限度地

注：表中僅是部分玻璃與不同型材的組合數據。

減少對主動式機械采暖和制冷的依賴，符合我國建筑業節能環保、綠色發展的基本理念。從目前被動式建筑相關施工技術以及實際應用效果來看，特別適合于我國溫度較低、四季較為分明、夏熱冬冷的地區進行大面積推廣應用。被動式建筑要求建筑物具備高性能的保溫隔熱系統、高效新風熱回收系統、高氣密性系統、高性能門窗幕墻系統以及無熱橋設計構造和施工。

目前我國城市建筑物的建設過程中對于資源的消耗總量在國家總資源消耗中占據非常大的比例，加大了我國對于能源消耗和“30+60”雙碳行動的壓力。針對建筑物營運維護中的能源損耗問題，我國在GB/T 50378-2019《綠色建筑評價標準》中7.2.4條中規定了“節能與能源利用”等相關要求。對比GB/T 50378-2014《綠色建筑評價標準》，2019版在節材、節能、節水、節地等方面的評價更加完善和科學合理。

被動式建筑由于運用了非機械電氣設備的相關手段進行制冷/供熱，從而降低建筑物的能源消耗，使之具備更強的節能降碳的環保效果，在綠色建筑領域將具有十分重要的地位和應用前景。被動式建筑要求建筑物具備良好的氣密性，以避免冬天的時候冷風灌入室內，夏天的時候外部的高熱氣溫涌入室內。因此，被動式建筑的建設必須配備高性能門窗幕墻系統，即鋁塑共擠窗/幕墻系統。

被動式建筑維護結構關鍵技術之一即是采用了無熱橋和高氣密性構造的鋁塑共擠窗/幕墻系統，無熱橋構造以阻斷窗/幕墻熱量的導熱傳導，氣密性構造以阻斷窗/幕墻熱量的對流傳導。鋁塑共擠型材與單片或者多片Low-E玻璃的完美結合，并在其中充以惰性氣體做成的鋁塑共擠門窗將極大地提升建筑物圍護結構中門窗的保溫隔熱、隔聲降噪性能，將是未來門窗行業的一場重大技術變革。

3" 鋁塑共擠窗/幕墻系統的應用案例

中山大學附屬第一（南沙）醫院位于廣州市南沙區，總建筑面積506 304 m2，該項目達到綠色建筑整體二星級，局部國際醫療保健中心三星級，建成后成為粵港澳大灣區醫療科研新高地和國際醫療中心（圖2）。首例鋁塑共擠幕墻的應用項目，應用面積12 000 m2。

中山大學附屬第一（南沙）醫院的設計，體現了“以病患為中心”的設計原則，旨在提升患者的就醫體驗，同時滿足所在大灣區南沙日益增長的就醫療需求。

所謂外部形體反映內部特征，醫院設計在總體設計布局上優先滿足醫療工藝與各功能分區的要求。現在在建大多數醫院建筑外立面采用橫向造型線條的設計。這種橫向造型線條加上橫向連續窗從醫療工藝上來說，不僅可以解決因各科室醫療工藝不一造成各層平面變化較大的問題，設計上用橫向線條統一解決了哪需要開窗的問題。而統一的橫向線條，將門診到醫技再到住院部統一到同一個建筑語言下，更有利于醫院整體形象的展示（圖3）。

故在醫療建筑在整體形象上也形成了固有的建筑性格。換一個角度說這種建筑立面能讓患者與大眾在城市建筑群中較快地分辨出醫療建筑。

這種建筑設計的方式避免不到橫向大面積開窗能耗的問題。而在公建門窗中應用最為廣泛的是鋁合金材料，但鋁合金材料無論是否進行斷熱橋處理最終傳熱系數仍然高于中空玻璃，形成整個外圍護冷熱橋，不利于整個建筑節能。

醫院的整體室內效果從醫療工藝、醫院清潔以及患者心理營造出都是一個寧靜、淡雅、干凈的感覺，而鋁合金金屬質感不符合醫療建筑的行為心理建設需求。

為確保新材料能符合設計需求，利用粵建科MQMC建筑幕墻門窗熱工性能計算軟件通過對鋁塑共擠材料與傳統鋁合金斷熱橋在相同材料強度下與相同外部熱環境情況下進行了研究對比。表2給出的是計算邊界條件，圖4則是鋁合金型材與鋁塑共擠型材的熱工對比結果。

同樣鋁塑共擠外部包裹通體發泡塑料或表面覆膜，觀感與觸感更接近醫院的建筑性格，見圖5。中山醫項目整體外維護的觸感與住院樓走道扶手觸感可以形成患者對醫院整體人性關懷的記憶。

附屬第一（南沙）醫院室內材料建成效果圖

4" 結束語

鋁塑共擠窗/幕墻不僅提高圍護結構熱工性能，同時近人舒適度優于傳統鋁合金型材，解決傳統鋁合金材料噴涂過程中有機物揮發問題和深加工能耗問題。也是對氯堿工業中氯排放起到了固氯作用，降低人類活動過程中對自然界有害物質的排放。其應用建造圍護結構成為更加優秀的綠色建筑，提升整體保溫隔熱性能及氣密性，降低建筑對于采暖制冷的需求，能最大限度地減少對主動式耗能的依賴，符合我國建筑業節能環保、綠色發展的基本理念。

參考文獻

［1］" 克里斯·亞伯.建筑與個性_對文化和技術變化的回應的新描述［M］. 北京： 中國建筑工業出版社，2003.

［2］" 王世曉，孟慶林，陳哲超.鋁塑共擠門窗節能性能模擬研究［J］.暖通空調.2015.45（9）：76-79.

［3］" 江嘉力，陳勇，夏天，等.鋁塑共擠玻璃幕墻的熱工性能研究［J］.建筑技術.2022.53（1）：115-118.

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（2）連續出版物：主要責任者.文獻題名［J］.刊名，出版年，卷（期）：引用頁碼.

（3）論文集、會議錄：主要責任者.文獻題名［C］.論文集編者名.論文集名稱.論文集出版地：出版者，出版年.

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