在“双碳”战略背景下，超低能耗门窗幕墙材料的选择至关重要。本文深入对比分析了玻纤增强聚氨酯与铝合金两种材料的性能，包括导热系数、强度、耐候性、耐火性、生产能耗及回收利用等方面。研究显示，玻纤增强聚氨酯在保温隔热、强度、耐候性等方面表现优异，且生产能耗低、可回收利用，更符合“双碳”战略要求，为超低能耗建筑门窗幕墙的材料选择提供了科学依据。
一、引言
在全球气候变化和能源危机的大背景下，“双碳”战略已成为我国实现可持续发展的关键举措。建筑行业作为能源消耗和碳排放的大户，其节能减排对于实现“双碳”目标至关重要。门窗幕墙作为建筑外围护结构的重要组成部分，其使用能耗占建筑围护结构能耗的50%，占建筑总能耗的25%。因此，选择合适的超低能耗门窗幕墙材料，对于降低建筑能耗、推动建筑行业绿色发展具有重要意义。
二、材料概述
（一）玻纤增强聚氨酯
玻纤增强聚氨酯（Glass fiber Reinforced Polyurethane，缩写为GRPU）是一种高性能复合材料，由玻璃纤维和聚氨酯树脂复合而成。它早期广泛应用于航天航空、高铁桥梁、石油化工等领域，近年来，随着建筑节能要求的不断提高，开始在门窗幕墙领域崭露头角。
（二）铝合金
铝合金是以铝元素为基础，加入铜、镁、锌等合金化元素制成的合金材料。它具有密度低、力学性能佳、加工性能好、无毒、易回收、导电性、传热性及抗腐蚀性能优良等特点，在建筑门窗幕墙领域有着广泛的应用。
三、性能对比
（一）导热系数
导热系数是衡量材料保温隔热性能的重要指标。玻纤增强聚氨酯材料的导热系数极低，大约是铝合金的1/700，仅为0.22 - 0.34W/(m·K)左右。这意味着其隔热保温能力非常强，能够有效减少室内外热量的传递。在冬季，可减少室内热量的散失，保持室内温暖，降低取暖能耗；在夏季，能阻挡室外热量进入室内，减少空调的使用，从而达到节能的目的。
铝合金门窗的导热系数相对较高，断桥铝合金通过PA66尼龙隔热条阻断热桥，导热系数约为1.8 - 3.5W/(m·K)，虽优于普通铝合金，但隔热性仍弱于玻纤增强聚氨酯。不过，通过多腔体结构设计（如忠旺75系列的12道密封），可提升铝合金门窗的整体保温效果。
（二）强度
玻纤增强聚氨酯材料具有轻质高强的特点，其弯曲强度是铝合金的5倍，超高的强度使其型材截面比铝合金小10%。这使得门窗在保证结构强度的前提下，可以实现更纤细的外观设计，增加室内的采光面积，提高居家视野，同时也减少了材料的使用量，降低了门窗的自重。
铝合金具有较高的强度，其密度为2.63 - 2.85g/cm³，有较高的强度（σb为110 - 650MPa），比强度接近高合金钢，比刚度超过钢。但在相同结构强度要求下，铝合金型材的截面尺寸相对较大，这可能会在一定程度上影响门窗的采光和视野。
（三）耐候性
玻纤增强聚氨酯材料具有优异的耐候性能，其热变形温度在240℃左右，耐高温性能较好；而耐低温性能更出色，不会遇冷变脆。同时，它对大部分酸、碱、盐、有机物，以及海水、潮湿空气都有很强的抗蚀力，不锈不朽，耐腐蚀性能优于铝合金门窗型材。
铝合金表面易自然生成一层致密牢固的氧化铝保护膜，能够有效抵抗大气、海水等环境的腐蚀，但在一些特殊环境下，如强酸、强碱环境中，其耐腐蚀性能可能会受到影响。而且，铝合金在低温环境下可能会出现脆性增加的情况。
（四）耐火性
玻纤增强聚氨酯材料以不燃材料玻璃纤维为主要成分，聚氨酯复材的熔点高达1000℃以上，具有良好的耐火性能。搭配耐火玻璃，制作的门窗可满足耐火完整性0.5 - 1.5h的要求，为建筑提供更高的安全保障，同时也符合建筑防火规范的要求。
铝合金本身是可燃材料，在火灾中会迅速熔化，无法满足耐火要求。因此，铝合金门窗在需要耐火性能的建筑中，通常需要添加钢衬等措施来提高其耐火性能，这不仅增加了成本，还可能影响门窗的轻量化设计。
（五）生产能耗及回收利用
在材料生产过程中，玻纤增强聚氨酯的玻璃纤维制造仅经过一次高能耗的熔融过程，而铝材制造需要电解和多步的熔融加工过程，能耗极大。相比之下，聚氨酯拉挤型材的生产能耗仅为铝合金的1/60左右，碳排放也仅为铝合金型材的1/8。
玻纤增强聚氨酯材料具有完整的废料统一回收体系，回收后的废料可以研磨制成附框等产品，实现资源的循环利用，减少了对环境的影响。铝合金材料也具有较高的回收价值，回收后经过重新熔炼和加工，可以制成新的铝合金制品，但在回收过程中需要消耗一定的能源。
四、应用案例分析
（一）玻纤增强聚氨酯门窗应用案例
集韧科技推出的聚氨酯节能门窗，将玻纤增强聚氨酯复合材料引入到建筑门窗系统之中。以集韧科技85系列超低能耗窗为例，经韩国权威实验室检测，窗户保温性能K值可达0.654(W/m²·K)，真正实现门窗型材“全断桥”，并获得德国被动房机构PHI认证，可同时满足PHI对于严寒地区和寒冷地区的门窗保温要求，达到phA等级，可大大降低建筑能耗。同时，比传统被动房门窗更美观，安装更为便捷。
（二）铝合金门窗应用案例
在一些商业建筑和住宅项目中，断桥铝合金门窗得到了广泛应用。例如，忠旺75系列断桥铝合金门窗，通过12道密封设计和多腔体结构，有效提高了门窗的保温隔热性能和隔音性能。其抗风压性能、气密性能和水密性能也达到了较高的标准，能够满足不同地区的气候条件和使用需求。
五、结论与展望
（一）结论
综合以上对比分析，在“双碳”战略背景下，玻纤增强聚氨酯材料在保温隔热、强度、耐候性、耐火性、生产能耗及回收利用等方面均表现出明显的优势，更符合超低能耗建筑门窗幕墙的要求。虽然铝合金材料在传统建筑门窗幕墙领域有着广泛的应用和成熟的技术，但在节能减排和可持续发展的要求下，玻纤增强聚氨酯材料具有更大的发展潜力。
（二）展望
随着技术的不断进步和成本的逐渐降低，玻纤增强聚氨酯材料在门窗幕墙领域的应用前景将更加广阔。未来，应进一步加强对玻纤增强聚氨酯材料的研究和开发，提高其生产工艺水平和产品质量，降低生产成本。同时，应加强对玻纤增强聚氨酯门窗幕墙系统的标准化设计和施工技术研究，推动其在建筑行业的广泛应用，为实现“双碳”目标和建筑行业的绿色发展做出更大的贡献。
在“双碳”战略的推动下，建筑门窗幕墙材料的选择将更加注重节能环保和可持续发展。玻纤增强聚氨酯材料作为一种新型的高性能复合材料，有望成为未来超低能耗建筑门窗幕墙的主流材料，引领建筑行业向绿色、低碳、高效的方向发展。
