耐久性:老化與永恒
眾所周知,塑料是一種硬度較低、會自然老化的合成物質,而鋁合金材料的表面是三氧化二鋁(就是藍寶石的成分,硬度僅次于金剛石)。經過幾十年的研究,塑料的抗老化性能有了長足的提高。但提高了不等于停止老化,只要比較一下幾年前所裝的塑料與鋁合金的窗體表面,不難發現塑料在老化與抗磨損方面的缺陷。高分子PVC樹脂在紫外線作用下,大分子鏈斷裂,使材料表面失去光澤,變色粉化,型材的機械性能下降,而且塑鋼窗易受熱變形、遇冷變脆,尺寸及形狀穩定性較差,往往需要利用玻璃的剛性來防止窗框變形。當然,這種缺陷的程度目前已經比較小了。
此外,鋁合金型材在其加工過程中,進行了特殊的稱為“時效”的處理以消除內部應力;而作為塑鋼窗受力材料的型鋼在生產工程中卻并沒有這樣的工序。作為塑鋼窗前輩的鋼窗,正是因為內部應力的存在而導致日久形變、難以正常開啟而遭淘汰,塑鋼窗是否也繼承了這一致命問題還有待時間的考驗。
密閉性:隔熱與隔音
僅就密閉而言,同樣采用推拉式的塑剛窗與合金窗由于工藝的成熟,基本一樣。塑鋼窗由于框、扇構件是焊接的,故其氣密性應比螺接的鋁合金窗略好一些,但鋁窗型材尺寸精度較高,框、扇配合較嚴密,所以二者還是在一個等級水平上。然而老是有人拿出兩者的導熱系數作比較,PVC材料的導熱系數為0.14,而鋁合金則為175,也就是說,在同等條件下,就材質導熱能力而言,鋁材是PVC材料的1250倍,由此指出合金窗的隔熱性能差。由于鋁在金屬里出色的導熱導電性能,如此一來難免吃虧。
建筑外窗的熱損失分析:(1)門窗作為建筑外圍護結構的一部分,其主要熱損失分三個部分:A.熱傳導——主要指制造門窗的材料(玻璃、鋼、鋁、塑材料)是一種導體,有溫差時,材料從高溫端向低溫端傳導熱量,各種材料的導熱系數不同,熱損失也不同。B.輻射熱——主要指存在溫差時門窗材料(玻璃、鋼、鋁、塑材料)從高溫端吸熱向低溫斷輻射熱量,減少門窗輻射熱損失可以采用中空玻璃或低輻射鍍膜玻璃(Low-E玻璃)。C.空氣對流熱損失——主要是指存在溫差和空氣壓差的情況下門窗縫隙所產生的熱空氣滲漏。改進門窗型材的截面設計,改進現有門窗密封材料,充分利用等壓原理設計均可提高門窗密閉性能。
在熱傳導時,窗框的作用很重要嗎?恰恰相反,由于鋁合金或塑料的截面面積僅占房間外墻的5~7%、房間表面積的1%,因為室內散失熱量,通常與屋面、地面、墻壁和門窗有關,所以對熱傳導的總量影響可謂微不足道。而兩者在此的差距比之熱對流的決定性作用,更可忽略不計。科研資料表明,鋁窗的保溫性能不如塑鋼窗好,二者整窗的傳熱系數之比只是1.36倍(單層窗)和1.44倍(單框雙玻窗)。作為普通住宅,同樣開啟空調,裝塑鋼門窗的房間比裝鋁合金門窗的房間每天節電要超過5度。
鋁窗與塑鋼窗的縫隙密封水平基本一致,其隔聲性能也是基本一致的。與隔熱類似,如果要獲得最好的隔音效果,最好安裝雙層玻璃窗:夾層里空氣的隔音效果遠好于窗框上那一點點塑料。
環保:誰是“綠色”材料?
在盲目聽從關于“綠色”材料的鼓吹之前,讓我們比較一下兩種窗的生命歷程。
原材料的獲得:二者都產生于工業區里的大型企業,一是生產鋁錠的冶煉廠,一是生產塑料的化工廠及生產型鋼的鋼廠。在這里,有一些污染目前都是難免的。不過離城市都還比較遠。另關于能耗,實際是我國電力不足造成。
窗體生產:塑料件的拼裝與鋁型材的擠壓成型,基本沒有污染。
窗體使用:也基本沒有污染。
窗體拆卸與改裝:正如那些塑料飯盒的“白色”污染一樣,同樣是塑料并且難于老化的塑料窗將成為“永恒”的污染百年不化;而鋁合金是可以重復加工使用的,甚至還有回收的經濟價值!在歐美,再生鋁是一個成熟的行業;即使在國內的技術條件下,鋁合金門窗拆卸的廢品回收價也在13-15元/千克左右,保值率達70%以上,是目前所有建材中最高的,是典型的可重復利用材料。
由于在火災中PVC門窗在高溫下會放出有毒氣體。德國和丹麥有關部門規定公共建筑(機場、車站和醫院)不得使用PVC門窗以免造成不必要的傷害。