4月25日,在SMM主办的2024SMM(第十九届)铝业大会暨首届铝产业博览会-建筑行业用铝发展论坛上,中国建筑科学研究院北京构力科技有限公司技术总监朱峰磊表示,同美国、日本等发达国家相比,我国建筑运行碳排放占偏低,建筑材料和建造碳排放占偏高,这是由于我国新建建筑量过大导致,对比欧美发达国家,我国年新建比例约为7%左右,而欧美发达国家的新建比例不到1%。门窗未来趋势为门窗保温性能逐渐提升、门窗设计结构简洁轻盈的需求、门窗洞口的遮阳动态控制、材料全寿命周期的绿色环保可持续、门窗性能和功能的气候适应性设计、以人为本,关注舒适度和生活习惯。
我国节能低碳标准和要求
全球碳排放现状
目前全球碳排放的现状,直到20世纪前半叶(1950年),全球排放量一直由美国、欧洲主导,占比85%以上,因为欧美的工业化程度高。但从20世纪后半叶开始,亚洲进入快速发展时期,亚洲等地的碳排放量显著上升。
国际双碳情况
从全球的双碳目标来看,主要发达国家在2010年基本已经完成碳达峰,并计划在2050年前实现碳中和。
其中,1990年以前德国、挪威、俄罗斯、乌克兰等北欧东欧国家已经实现碳达峰,在2010年以前,巴西、葡萄牙、澳大利亚、加拿大、西班牙、美国等国家已经实现碳达峰,其中中国和新加坡预计在2030年实现碳达峰。
中国通过政策宣示,承诺在2060年达到碳中和目标。
中国在全球的碳排放的影响
2016年,中国成为最大碳排放国。2018年,中国碳排放占亚洲50%以上,占全球1/4以上。大家可以看到左下角这张图,红色部分代表亚洲,而其中左上角的这个矩形代表就是中国的碳排放总量。
但从右侧曲线图来看,中国人均碳排放量不高,但呈上升趋势,2006年超过全球均值,2013年超过欧盟均值。全球人均碳排放最高的国家是美国,美国人的用能习惯还是连续用能,保持室温,出门也不关空调的,中国还是间歇性用能习惯,整体建筑用能还是要低于美国。
中国建筑碳排放
根据国际能源署IEA的数据显示,在2018年中国整体碳排放量为100亿吨二氧化碳,其中建筑运行碳排放约为21亿吨二氧化碳,占比21%,建筑业约为18亿吨二氧化碳,这里的建筑业主要指的是建材生产,主要纳入工信部统计。和美国等欧洲发达国家相比,美国建筑碳排放占全社会之比约为8%,这里主要包含的是直接碳排放,比如天然气,燃煤等能源消耗,间接碳排放纳入电力行业进行统计。
同美国、日本等发达国家相比,我国建筑运行碳排放占偏低,建筑材料和建造碳排放占偏高,这是由于我国新建建筑量过大导致,对比欧美发达国家,我国年新建比例约为7%左右,而欧美发达国家的新建比例不到1%。
《建筑节能与可再生能源利用通用规范》发布实施
住房和城乡建设部于2021年10月13日发布《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB55015,该标准全文强制,于2022年4月1日起正式实施,也是国家标准化改革,住建部第一批38本全文强制性标准当中的一本,涵盖了民用建筑节能设计、工业建筑节能设计的强制性要求。
透明围护结构的特点
透明围护结构的热工要求
普通窗户(包括阳台门透明部分)的保温性能比外墙差很多,尤其是夏季白天通过窗户进入室内的太阳辐射热也比外墙多的多。
一般而言,窗墙面积比越大,则采暖和空调的能耗也越大。因此,从节能的角度出发,必须限制窗墙面积比。
不过应以满足室内采光要求作为窗墙面积比的确定原则,通常窗墙面积比限值能满足较大进深房间的采光要求。
透明围护结构的其他性能要求
居住建筑幕墙、外窗及敞开阳台的门在 10 P a 压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量q1 不应大于 1. 5m3, 每小时每平方米面积的空气渗透量q2不应大于4. 5m 3。 (气密性要求)
居住建筑外窗玻璃的可见光透射比不应小于 0.4。(可见光透射比)
居住建筑的主要使用房间(卧室、书房、起居室等) 的房间窗地面积比不应小于 1/7 。(天然采光)
夏热冬暖、温和 B 区居住建筑外窗的通风开口面积不应小于房间地面面积的 10 % 或外窗面积的 45 % ,夏热冬冷、温和A 区居住建筑外窗的通风开 口面积不应小于房间地 面面积的 5% 。(自然通风)
公共建筑中主要功能房间的外窗 (包括透光幕墙) 应设置可开启窗扇或通风换气装置 。(自然通风)
建筑负荷能耗与门窗关系
在中国,建筑业在建造和使用过程中直接消耗的能源占全社会总能耗的20%至40%(根据计算方法、统计口径以及依据的比重不同,数据在此范围内浮动),为最主要的能源消费领域,单位建筑面积能耗是发达国家的2至3倍以上。而门窗负荷又占建筑负荷的45%-50%,门窗是引起建筑能源损失的主要原因。
门窗提升对降低建筑负荷效果显著;提高窗框和玻璃热工性能;适当的窗墙面积比;适当的太阳得热系数;提高窗框线传热系数,提高隔热条性能。
国内外围护结构对比
下面展示的是我国严寒寒冷地区外门窗与国际欧美发达国家的对比,以建筑节能通用规范强制性要求为基准,在编制标准之初,要对比国内和国际水平,目前我国执行的节能标准,外窗透明围护结构的热工性能和欧洲相同气候区要求基本持平,比英国外窗传热系数要求更严,与丹麦、德国等国家持平。
市场常用的窗框型材
目前市场上传统的外窗有以下几类,包含:铝合金窗框、塑料型材窗框、玻纤聚氨酯窗框以及铝包木或铝木复合窗框。
其中,我国门窗市场以铝合金门窗为主,占比约 55%,铝合金在我国外窗发展时间最长,可以应用于各类建筑,铝合金门窗都能够与建筑相协调,并提供良好的隔音和隔热效果,寿命长,具有良好的气密性和防火性能。
其次是塑料门窗,占的比例为35%,具备较高的节能性能,在极端气候条件下存在变形风险。
其他种类门窗占10% ,如聚氨酯门窗、铝木门窗等。
铝合金型材与钢型材碳排放分析
通过文献与测算对比,对全生命周期的铝合金和钢边框进行碳排放因子测算,测算结果发现,铝合金边框具有更低的碳排放量。
其中单位面积钢边框组件较铝合金边框组件重2-2.5kg,折算铝边框与钢边框碳排放数据,发现全生命周期下,铝合金边框的碳排放因子仅为钢边框的52.35%,碳排放更低。
门窗未来趋势
以上海市2024年发布的这本《民用建筑外窗应用技术标准》为基准,提出了五个方面的要求:
第一,提高建筑门窗安全性能,细化了对外窗可开启扇尺寸规格的限制;明确了建筑门窗的安全性规定,包括外平开窗及推拉窗的使用限制、外窗固定扇玻璃尺寸、落地窗定义及尺寸限制等,限制以窗代幕墙的不规范设计,并细化了对外窗开启扇尺寸规格的限制要求。
第二,提升建筑门窗性能要求,绿色建筑、超低能耗建筑、建筑节能、高品质生活质量的发展要求,进一步提升建筑门窗的物理性能要求,上海市将门窗热工性能提高到1.6,也就是任何新改扩建的项目设计时,都必须满足1.6的底限要求。
第三,强化成品窗的概念,明确规定建筑外窗(含阳台门)应采用成品窗,且成品窗应提供其设计、材料、加工制作、检测、安装、验收、使用维护等完整的技术资料。
第四,提出高水平施工方法,明确规定建筑外窗(含阳台门)应采用附框安装工艺;且面积小于等于3平方米的成品窗应在现场进行整窗安装。
第五,增加项目验收的要求,明确了门窗工程验收时应具备的文件资料,包括工程合同、设计资料、检测报告等,并增加了现场水密性能检测的要求,确保门窗质量。