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摘要:本文通过对目前改革开放40年以来,门窗也随着40年高速发展,门窗(词条“窗”由行业大百科提供)从单纯的满足室内的采光要求到现在的安全及节能环保的。本文也进一步分析目前欧洲市场商业模式分析、中国铝门窗市场模式、系统门窗工程设计等分析。
关键词:节能;发展;趋势;设计
一、中国门窗40年回顾
改革开放40年以来,而门窗也经历40年高速发展,从单纯的满足室内的采光要求到现在的安全及节能环保,我们的生活方方面面都发生了巨大的变化,无数人美好的生活,从一扇扇门窗里照进现实。让我们来回顾一下中国门窗的发展历程。
第一代门窗:木窗
在上个世纪70年代,我国农村很多地方还是以网状形木窗为主,只是起到室内的采光作用,到了冬天得用一层薄薄塑料膜封起来以起到密封防寒及透光作用;
在城市有些可以做到可开启的木窗,在室内面约间格10CM为一个距离竖向筋以达到防盗的作用,开启扇一般分为三格,里面安装3mm普通白玻或不透明的玻璃,用小铁钉及白色水泥固室玻璃;开启时用简单的固定限位撑以达到开启时定位,密封性能差,结构简单,没什么气密性、隔热、隔声等性能,在北方到了冬天要在外面的贴上一层薄薄塑料膜,以达到密封效果,防止冷空气进入室内,到了夏天再去掉;
第二代门窗:钢窗
改革开放前期,简易的钢铁门窗取代了木门窗,这种窗结构强度相比木窗更安全,里面焊接一些钢护条,以保证安全,外面为可开启的玻璃扇,同木窗结构一样,也有限位的,也是以单玻璃为主;当时在我们很多建筑及厂房都使用钢门钢窗,现在在我国很多厂房都还能看到一些,性能同木窗差不多,密封性能差,结构简单,在北方到了冬天同样也要要在外面的贴上一层薄薄塑料膜,以达到密封效果,防止冷空气进入室内,到了夏天再去掉;
第三代门窗:铝门窗
上世纪70年代,铝合金门窗(词条“铝合金门窗”由行业大百科提供)进入中国,最先在一些外国驻华使馆和少数的涉外工程,应该项目比较少,规模不大,其生产加工甚至到施工都直接由外国人完成,国人基本很少接触到铝合金门窗。直到广州东方宾馆在国内首次采用铝合金门窗,行业发展从些拉开了序幕;
从日本引进,本身有30多种辅件,到中国减配后做研发为90铝合金推拉窗,在中国流行了很多年,直到2010年以前都有很多地方在制作及安装此类型的铝合金推拉窗。
第四代:塑钢门窗
在铝合金门窗发展受到一定的阻碍时,塑钢门窗则迎来了发展的机遇。特别在90年代以后,塑钢门窗因其特有的保温节能性能受到普遍关注,市场以海螺、实德为主,以价格低,制作周期短,应用进入快速发展阶段;全国各地都有使用。缺点是材料钢性不好,不能使用在高层建筑上、防火性能差,燃烧时会有毒排放,目前主要分布在北方市场。
第五代:隔热断桥铝门窗、铝包木门窗
a. 隔热断桥铝门窗:以14.8mm隔热条为主,其热传导系数为1.8~3.83.5W/㎡K大大低于普通铝合金型材,防止冷凝、节能性好、隔声性能好、水密性能好、防火性能好、维护简单、防盗性能好、耐冲击性能好、颜色丰富多彩;但也存很多的问题,研发设计不合理、型材壁厚参差不齐:角部连接、中梃与框与中梃连接、合页处密封、中间胶条收缩及角部连接、安装、现场保护等问题大部分企业处理不理想,行业用料及做工存在参差不齐;
b. 铝包木门窗:
产品外面是铝,里面是木的组合方式,使得门窗外表面有良好的耐候性,室内美观,木质纹路清晰,非常上档次,具有良好隔音、隔热、节能环保作用。在铝、塑、木三大系统最好的一种。由于实木为稀缺材料、加工设备贵,工艺繁多复杂故综合成本高。除了五金外购之外,其它都是在一个厂家完成。高品质的厂家少,制作周期长、对安装要求也高,要考虑到防虫处理等因素。
二、目前欧洲市场商业模式分析
欧洲的商业模式一:铝窗-系统公司主导
专业分工+合作
系统公司:产业链的实际整合者,通过品牌和技术实现。产业资源的配置,并不承担具体产品的加工过程;
型材厂:系统设计的主要表达者和产品实物成本的主要构成项目,通常是系统公司的主要实物资产或战略联盟;
五金厂:系统产品实物成本的主要构成项目,通常是系统公司的战略联盟;
玻璃厂:独立的生产商,为门窗厂提供定制产品;
门窗厂:品牌系统授权加工商。赚取产品的制造和销售环节的利润;
欧洲的商业模式二:铝窗-系统公司主导
由于PVC门窗的型材模具复杂以及门窗型材简单的原因
型材厂+系统公司:型材厂整合了系统公司的职责,承担了产品的设计研发、品牌推广、材料整合、合作伙伴的技术支持等系统公司的工作;
五金厂:PVC门窗基本采用欧标通用五金、由型材厂指定几家通过其试验的五金析供应商,供其授权的门窗厂选择;
玻璃厂:独立的生产商,为门窗厂提供定制产品;
门窗厂:品牌系统授权加工商。赚取产品的制造和销售环节的利润;
欧洲的商业模式三:木窗-门窗厂主导
由于木门窗的设备昂贵等原因,木门窗的生产企业整合了设备、刀具、软件等资源
门窗厂+系统公司:门窗厂整合了系统公司的职责,承担了产品的设计研发、品牌推广、材料整合、合作伙伴的技术支持等系统公司的工作;
五金厂:门窗基本采用欧标通用五金、由门窗厂指定几家通过其试验的五金供应商,作为其标准配置;
玻璃厂:独立的生产商,为门窗厂提供定制产品;
经销商:门窗厂授权经销商,赚取产品的销售和服务环节的利润。
欧洲的商业模式四:门窗安装公司
在欧洲有专业门窗安装公司,公司配备专用的运输车辆、专业门窗吊装设备、专业的安装人员、安装设备等。
目前欧洲的品牌有:瑞纳斯、阿鲁克、旭格、威克纳、霍柯、维卡、柯梅令、瑞好等品牌。
在欧洲北部以PVC、木窗为主;南部以铝窗为主且以系统窗为主;由于全球气候变瞹,欧洲出台更高的节能标准。K值由1977年小大于3.5W/㎡K 到2013年约等于0.8W/㎡K;
安全在那个国家都是放在第一位的,在欧洲超过35层的建筑,禁止安装PVC、木窗。
三、中国铝门窗市场模式
目前中国市场模式一
目前市场模式一:中低端房地产(甲指乙采)
甲方指定型材、配件、玻璃,由材料商提供材料,门窗厂完成制作及安装;像电脑市场的“组装机”;结果是拼凑出来的门窗,没有经过系统的设计研发、试验检测;像电脑市场的“组装机“。
目前市场模式二:系统门窗市场(甲指系统、系统授权实施)
开发商指定系统供应商,采用系统供应商授权的门窗厂加工制作及门窗施工;材料商按系统公司提供的要求生产材料;结果是门窗质量、性能得到保障;像电脑市场的“品牌机”;
目前市场模式三:零售市场
1. 门窗厂:少数门窗厂整合了系统公司的职责,承担了产品的设计研发、品牌推广、材料整合、合作伙伴的技术支持等系统公司的工作;
绝大部门门窗厂是没有研发的,有些连技术都没有;
2. 型材厂:门窗厂指定几家型材供应商,作为其型材供应商;
3. 五金厂:门窗厂指定几家五金供应商,作为其标准配置;
4. 玻璃厂:独立的生产商,为门窗厂提供定制产品;
5. 经销商:门窗厂授权经销商,经销商赚取产品的销售和服务环节的利润。
结果:由于行业门槛低,产品参差不齐,缺乏市场管理及监管,安全事故层出不穷;
未来中国市场模式:
1. 市场房地产市场会两极分化:“组装机”更适应保障房需求;“品牌机”更适应改善型住房;近几年家装零售市场消费者发生的变化:从看广告更看疗效的转变、看外在更看内涵的转变、看功能更看性能的转变;
2. 行业发展趋势:系统!
做系统不是目的!而是方法!
做好门窗才是最终目的-系统思维、系统集成;
3. 中国门窗行业的未来10-20年:多种模式并存:铝材厂、五金件、玻璃厂、密封条、门窗厂、隔热条、系统供应商;
4. 以节能、提升质量、快速交付、低安装成本。
门窗行业及产品的发展趋势
1. 从建筑系统角度看门窗的作用:门窗、玻璃尺寸变大、活动、智能玻璃和窗户作为环境、舒适及康居的解决方案;进一步让消费者了解门窗;
2. 从建筑行业发展趋势看门窗市场:价格会趋于合理,低能耗LOW-E玻璃和新框架材料,产品结构和功能设计来提升效率,提升标准化及系统化水平;
3. 从经济环境改善看门窗发展方向和机会:城市更新改造及升级,门窗更新;环境保护和节能减排;
4. 从社会趋势看消费者消费观念和价值的改变:人口老龄化、5G的发展;人民对环境的意识,居住舒适度等;
5. 目前制约门窗行业发展的潜在障碍
一些趋势目前还不确定,行业的发展仍面临障碍;房屋及建筑趋势;行业协会的作用;
四、系统门窗工程设计
1. 设计要求:
建筑门窗的工程设计应考虑建筑物的类型、使用功能、高度、体型以及所在地区的地理、气候、环境等条件要求,通过合理选择门窗形式、材料、安装构造等,实现建筑门窗的安全性、节能性、适用性及耐久性。
建筑门窗设计应提供详细的设计说明,设计计算书、施工图及其他设计文件。设计中有选用标准图集的,应注明外开窗标准设计图集和外窗编号,指明外窗种类、系列、规格以及所配的玻璃品种、厚度等。
2. 规格尺寸设计:
建筑门窗洞口的宽、高尺寸应满足《建筑门窗洞口尺寸系列》GB/T 5824的规定,并优先采用《建筑门窗洞口尺寸协调要求》GB/T 30591的尺寸。
门窗的尺寸设计应满足采光、通风、只用功能等要求,宽度和高度需根据建筑模数确定,充分考虑消防间距等限制因素。
3. 开启方式设计:
卧室、起居室(厅)、明卫生间的通风开口面积≥该房间地板面积的1/20.厨房的通风开口面积≥该房间地板面积的1/10,并不得小于0.60m2。
建筑外门窗开启面积可根据建筑类型和使用场所要求,房间自然通风要求,以及启闭、清洁、维修的方便性和安全性的要求确定。开启扇的宽高尺寸不应超过所选窗型允许的开启扇最大尺寸。
居住建筑外窗含阳台门的可开启面积不应小于外窗所在房间地面面积的5%;公共建筑外窗含阳台门可开启面积不应小于窗面积的30%。
4. 各类型门窗的优缺点:
-内开窗:性能卓越、安全性强、系列丰富、配套完善。(缺点:占用室内空间)
-外开窗:不占室内空间、通风面积、结构排水(缺点:具有安全隐患、五金承重问题、保温隔声性相对较差、纱窗结构问题);
-外悬窗:不占室内空间、开启方式结构排水、开启尺寸可做更大(缺点:具有安全隐患、外窗清洁难点、通风量小、纱窗结构问题);
-推拉窗:不占室内外空间、通风面积大、配套相对齐全(缺点:密封性能问题)(延伸:提升推拉窗、平行/内倒侧滑窗可解决密封性能问题);
-中悬窗:安全性强、独立通风(单扇开启可形成进风和出风口)、开启面积大(重量居中)(缺点:占用空间、纱窗难点);
-平开门:安全性强、配套完善、智能控制、使用寿命、无障碍同行(缺点:开启面积不能太大);
-推拉门:视野通透、配套完善、形式多样(缺点:启闭力、水密性能、抗风压(词条“风压”由行业大百科提供)性;)
-折叠门:开启通透、组合丰富、操作性强(缺点:视野狭窄、下轨隐藏问题);
-侧滑门:安全性强、密封性强、视野通透(缺点:单面操作、下轨隐藏问题);
5. 立面设计:
建筑门窗立面尺寸应考虑建筑采光设计标准中的窗地面积比、采光有效进深及建筑节能要求中的窗墙比等因素综合确定。
建筑门窗的立面分格应根据玻璃最大允许面积、开启扇允许最大高宽尺寸及玻璃原片的成才率等综合确定。
门窗产品的构造尺寸还应考虑一下因素:型材截面构造尺寸,主要受力杆件的强度和刚度(词条“刚度”由行业大百科提供),开启扇自重、五金配件承载能力(词条“承载能力”由行业大百科提供)及其与框扇连接强度,洞口与墙体饰面层厚度等。
6. 物理性能要求:
抗风压性能、水密性能、气密性能、保温性能、隔热性能、隔声性能、采光性能、耐火完整性能。
7. 物理性能关联:
型材是顶级门窗精品意识的根基所在,包含原料的合金成分、合理的结构设计、超高精级的成型控制、隔热腔体的宽度、保温材料填充、高分子保温材料填充、顶级的表面处理工艺及原料。
五金是门窗产品的灵魂所在,关系到门窗的耐久性、故障维修率、安全系数、抗风压性反复启闭性、抗腐蚀(词条“腐蚀”由行业大百科提供)性等方面性能。
附件决定抗风压性、水密性、反复启闭性、抗腐蚀性等性能
玻璃不单单只是外观要求,关系抗风压性、保温性、遮阳性、隔声性等性能
8. 安装:
三分制作,七分安装,门窗的安装关系到抗风压性、气密性、水密性、反复启闭性、抗腐蚀性等性能,合理安装可以减轻售后压力、树立良好口碑。
9. 差异化方案设计:
根据项目维度日照角度并结合门窗朝向确定遮阳位置并选择合适的遮阳形式(需考虑风压)。结合项目所在区域气候特点区别设计,选择适合的门窗产品。
10. 门窗美学设计:
在不影响售后维护的前提下,门窗设计应尽可能的通透。减少分格,降低型材看面尺寸,提高玻框比,进而提高门窗采光性能。
门窗分格设计应结合建筑外立面装饰效果,尽可能做到与建筑外立面装饰模版成固定倍数的统一风格。
门窗开启形式及开启位置应充分结合室内物品摆放及使用需求,避免造成后期开启障碍,尽可能避免视线阻隔。
开启固定组合窗要考虑分格比例适合,掌握好整体的视觉中心,避免头重脚轻,中心偏坠等设计方案。
五、门窗的制造将进入工业4.0时代(第四次工业革命)
4.0时代则是利用信息化技术促进产业变革的时代,也就是智能化时代。工业4.0是指利用物联信息系统将生产中的供应,制造,销售信息化数据化、智慧化,最后达到快速,有效的个性化的产品供应。技术基础是网络实体系统及物联网。
工业4.0的一个关键点,就是“原材料(物质)”=“信息”。具体来讲,就是工厂内采购来的原材料,备“贴上”一个标签:这是给A客户生产的XX产品,准确来说,就是智能工厂中使用了含有信息的“原材料”,实现了“原材料(物质)”=“信息”,制造业终将成为信息产业的一部分。“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命,是将制造业向智能化转型。
美国则提出工业互联网,通过机器互联、软件及大数据分析,提升生产效率,创造数字工业的未来。
2015年5月,国务院正式印发《中国制造2025》,全面推进实施制造强国战略。
一是“智能工厂”,重点是智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;
二是“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中应用等;
三是“智能物流”,主要通过物联网、物联网、物流网,整合物流资源,充分发挥现有物流资源供应方的效率,而需求方,则能够快速获得服务匹配,得到物流支持。
未来制造业的商业模式是什么?就是以解决顾客问题为主。未来制造业将不仅仅进行硬件的销售,而是通过提供售后服务和其他后续服务,来获取更多的附加价值,这就是软性制造。个性化需求、小批量定制将成为潮流。尽可能多的增加产品附加值,拓展更多、更丰富的服务,提出更好、更完善的解决方案,满足消费者的个性化需求,走软性制造+个性化定制道路。
工业4.0代表了“互联网+制造业”的智能生产,真正能够实现“C2B2C(词条“B2C”由行业大百科提供)”的商业模式。
德国是从工业3.0串联到工业4.0,中国是2.0、3.0一起并联到4.0。
联机是工业4.0重要一环:
·从办公室将生产数据直接发送到设备;
·减少人为错误
·提高产品品质
·同事支持大批量生产和个性化加工
联机是团队协作,不是单纯买台自动化设备就能实现自动化。
权自动化的设备保证了无论是工程还是零售均可以高效生产加工。订单从专卖店直接通过互联网下单到加工厂,直接排产加工。
六、 建筑门窗安装
1. 建筑门窗安装,或许是门窗行业新模式的一个重要创新点;
2. 建筑门窗安装的现状---角色;
1) 设计师(工程师)---按照要求,合理规划,科学设计;
2) 监工(包工头)---掌握,解读,计划,协调,监督,检查;
3) 普工(安装工人)---工艺,要求实施到位;
3. 影响建筑外门窗的因素:
原因 |
因素 |
室外环境 |
风、雨、雪温度湿度 |
室外 |
噪音、入室盗窃破坏 |
室内 |
温度、湿度 |
门窗结构 |
结构运动公差 |
门窗产品 |
重量、尺寸变化、变形 |
使用 |
使用时产生的作用力 |
其它 |
外物冲击 |
1) 地理位置(沿海地区);
2) 洞口构造;
3) 位置朝向;
4) 建筑类型(游泳池、学校、公共场所等);
5) 安装平面、开启形式、材质、颜色(幕墙冲刷---极端暴露于雨水,冰雹和阳光;凹进---一般暴露于雨水,冰雹和阳光;长屋檐---极少暴露于雨水,冰雹和阳光);
6) 特殊要求(隔音、防盗、防弹等)。
4. 分层模式:
1) 层一:室内侧,气密层,分隔室内外环境;
2) 层二:功能区域,固定,荷载传递,保温,隔音;
3) 层三:耐候区,室外侧连接。
5. 室内比室外更加密封:
1) 安装材料必须能够吸收积累的建筑主体结构和门窗的活动;
2) 层一不能中断;
3) 层三要具有耐候性、水密性并具有扩散功能,水能够按设计向外排出;
4) 木窗拼接中的毛细接缝会导致木材的长期损害。
6. 门窗的固定及荷载传递:
1) 门窗平面的荷载传递通过何时的防腐支撑垫块;
2) 与窗平面成直角的荷载传递通过环绕四周的机械固定。
7. 门窗安装连接接缝的保温:
1) 门窗和墙体之间的缝隙要全部使用隔热材料填充;
2) 旧窗更换时,要考虑额外的加强措施,防止门窗室内侧出现结露和霉菌。
8. 建筑物理学原理:
1) U值(传热系数);
2) 在稳定传热条件下,建筑两侧空气温差为1K时,通过1㎡面积传热的热量;
3) 单位::W/(m2·K);
4) 等温线是将建筑构建中温度相同的各个点连接起来的一条曲线,通过等温线可以确定建筑组件横截面上的热流和温度分布;
5) 热桥;
6) 增加的热流;
7) 室内侧更低的表面温度;
8) 防止形成冷凝水或发霉。
9. 冷凝水的形成:
1) 绝对湿度是指在一定温度时,单位体积的空气中所含水蒸气的分量(mg);
2) 饱和湿度是表示在一定温度下,单位容积空气中所能容纳的水汽量的最大限度;
3) 相对湿度是指在一定温度时,空气中的实际水蒸气含量与饱和指之比,用百分比表示。
10.建筑门窗的固定:
固定作用力 |
可变作用力 |
特殊要求 |
自重 |
风荷载 |
防盗、防弹、防爆 |
额外荷载(如遮阳系统) |
倾斜安装产生的冰雹荷载 |
防火 |
|
施加的荷载 |
防坠落物 |
|
活动部件(如窗扇) |
抗震 |
1) 墙体(混凝土(词条“混凝土”由行业大百科提供)、实心砖和多孔砖;木质建筑;低强度砖;建筑中的安装位置);
2) 建筑门窗的安装必须将作用在门窗上的力按照规划安全转移到承重墙和地基上,不能存在将建筑结构反作用到门窗上的作用力;
3) 当门窗并排或上下排列时,每个单元应至少在相对的两个面上固定,如果不能实施以上固定,则门窗之间必须相互静态支撑连接;
4) 安装在洞口中的门窗,作用在窗平面的力通常通过支撑垫块传递到建筑物中,安装在保温层中的门窗,作用力必须通过金属支架、固定支架、预先安装在承重墙区域的附框进行转移,而不是通过支撑垫块;
5) 安装材料;
6) 支撑垫块和间隔块的位置(材质、位置、规则)。
7) 垫块的要求---耐用、防水(词条“防水”由行业大百科提供)、导热性能低、形状匹配;
8) 固定工作完成后,必须移除安装中用于固定设备的楔形垫块;
9) 固定间距;
10) 平开门安装必须在锁板和合页附件提供额外的固定;
11) 固定材料的选择:暴露程度低---镀锌件;暴露程度较高---不锈钢制品;暴露程度极高---特殊合金制品。
11.未来安装的规划与设计标准化:
·高质量安装的要素:根据合同规定和业主的约定,进行专业的设计和规划;合格设计要求的施工;合理的成本。
·墙体连接面:主体墙体;门窗及安装系统;窗外侧(窗台板);保温系统;内侧窗台板;内墙面。
·安装规划设图:建筑图;窗型图;连接图;
·安装规划设计建筑信息:位置;用途;朝向;墙体结构;墙体材料;换窗;建造年份;安装时的约定。
·安装规划设计物流:车辆限行、安装楼层、吊机设备等;
·安装规划设计洞口信息:洞口高度;洞口构造;表面类型及质量;尺寸误差;洞口附属配套。
·安装规划设计固定与荷载传递:门窗尺寸;荷载类型、大小;安装条件。
·安装规划设计保温、隔热、隔音:选择合适的填缝(词条“填缝”由行业大百科提供)材料;满足防止露水和霉菌形成的温度要求;隔音窗要对安装缝隙构造进行专门规划;安装缝隔音指标应比门窗要求的隔音指标高。
·安装规划设计---气密,水密(室内侧、室外侧密封处理)
·安装规划设计---窗台板
·安装规划设计---地面安装设计(预埋下轨、高低差、内外材料)
·安装规划设计---特殊要求(防火、防盗、安装栅栏等)
创新求变依旧是企业突破重围的“主力部队”。如果2021年的门窗企业仍抱着那套一成不变的发展模式与“守株待兔”销售思维,那么下一个被淘汰出局的人已入名单。如今门窗企业迫切需要一些创新性的“坚船利炮”来躲避同质化以及市场的残酷“旋涡”。2021年中国的门窗将会迈入一个新阶段,每个品牌、厂家、经销商都需要有更多的颠覆性运作和思维方式来共同闯开一片发展天地。
作者单位:广东伟业铝厂集团有限公司