大咖谈：透明围护结构在绿色低碳设计中的贡献 未来门窗保温性能逐渐提升【SMM铝业大会】
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。
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。
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。
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。
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%。
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。
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。
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）
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。
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。
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。
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。
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。
