第一篇：环境友好型铝木塑复合新型节能窗产业化及前景分析
环境友好型铝木塑复合材料新型节能窗
产业化及前景分析
一、申请单位情况
安徽省家好家节能门窗有限公司始创于2006年8月，位于安徽省宁国市省级经济技术开发区千秋南路，占地130余亩，公司固定资产达8000万余元，拥有标准厂房2万余平方米，生产、检测设备80余台/套，职工总数500余人，工程技术人员160余人，年生产能力达15万余平方米，产值达1亿多元。本公司已通过ISO9001国际质量管理体系认证，荣获省级民营科技企业称号，被列入宁国市建筑节能示范区重点企业，与东北林业大学和北新建材集团开展了产研合作。
东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点开放实验室，拥有1个林业工程一级学科博士点，木材科学与技术、林产化学工程、生物材料工程、机械设计及理论4个博士点和林业工程、机械工程2个博士后流动站，生物材料工程、木材科学与技术、机械设计及理论、控制理论与控制工程、高分子化学与物理等7个硕士点。在这些学科专业中，有多年从事教学和科研工作多年的教师和研究人员90余人，其中拥有长江学者特聘教授、国家级突出贡献专家、黑龙江省优秀中青年专家，有丰富研究工作经验的教授和研究员15人，朝气蓬勃、锐意创新的中青年副教授等副高职人员26人，还有许多青年研究人员和博士后、博士生等参加研究工作。生物质材料实验室建拥有总面积为6000m2的生物材料工程实验中心，其中配备大型精密仪器设备总价值7000多万元，装备有国际先进水平的傅立叶变换红外光谱仪-傅立叶变换红外显微镜（Magna 560 E.S.P.Inspect IR）、电子显微镜、动态热分析仪、电子能谱仪、X-射线衍射仪、锥形量热分析仪、旋转流变仪、氙灯老化仪等为代表的大型分析仪器，2条木塑复合材料型材中试生产线，以及木塑复合材料性能评价的配套检测装备。可见，东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室，具有一流的研发队伍、良好实验装备和相对稳定的工业性试验基地，为本产品的研发工作提供了极为有利的人才和硬件支撑。
北新建材集团（以下简称“北新集团”）是国务院国资委直属管理中央企业中国建筑材料集团有限公司旗下的最大企业之一。北新集团现已发展成为集建材产业投资、木制品开发、物流贸易以及集成房屋业务为一体，总资产逾600亿元，销售额超300亿元的综合性大型企业集团。作为中国新型建材工业的摇篮，北新集团多年来一直在品牌、质量、技术、规模等方面引领中国新型建材工业的发展，致力于为社会大众提供健康、环保、节能的绿色建筑建材产品。目前，北新集团建材产业投资的业务触角从新型建材行业延伸到水泥、新型复合材料、房屋建设及工程服务的领域，并依托产业、品牌和资本等优势，以全球化为视角，致力于大木业、大物流格局的构建和节能省地型生态集成房屋的开发和应用。北新集团在强化自主创新的同时，开发具有自主知识产权的轻质钢结构、木结构抗震节能房屋及成套生产线技术，积极开展轻质集成房屋的标准建设，开展多层轻型钢结构、木结构、钢木混合结构房屋的设计、开发及应用施工研究。北新集团一方面加快推进国际、国内贸易、物流、电子商务物联网体系，推进产业和产品向利润曲线的两端延伸；另一方面，大力发展新型节能房屋和建材，降低建筑能耗，通过节能房屋示范区引导低碳消费观念；同时，探索木材、木质复合材料等生物质绿色材料的利用方法和途径，培育低碳建材市场需求。
二、门窗行业发展分析 我国城乡建筑房屋每年以20%的速度增长，年竣工面积为20亿平方米。在既有的400亿平方米的房屋中，95%以上为高能耗建筑，其能耗为发达国家的2-3倍。有关资料表明，通过门窗传热损失能源消耗占建筑能耗的28%，通过门窗空气渗透能源消耗约占建筑能耗的27%，两项总计占建筑能耗的50%以上。
2009年底，哥本哈根联合国气候变化大会提及节能环保的问题成为全世界人们关注的热点话题，同时成为人类进入低碳经济时代重要转折点。据行业人士分析，不断推动节能、环保、降耗才是门窗行业未来的必由之路。在建筑材料中门窗是耗能大户，节能降耗减少门窗窑炉污染是门窗生产的大势所趋，也是门窗行业可持续发展的重要条件。预计在不长的时间内，建筑门窗的节能环保要求国家将以强规的形式推行，引导门窗行业采用先进的技术、工艺、设备等，向节能、环保、低碳的方向发展。保护生态，节约能源，创造可持续发展人类生存的环境，实现21世纪建筑行业的基本任务。
1．铝木复合门窗发展情况
铝木复合门窗产品大约于上世纪七十年代末，在欧洲、北美地区等发达国家开始出现。随着近代科技的发展，铝合金门窗、塑料门窗的出现对传统的木门窗产生了很大的冲击。挤出铝型材技术使得门窗的物理性能得到有效的提高，铝合金型材易成形、好加工、强度高是建筑门窗行业的一个重大变革。随着铝合金门窗的广泛使用，对传统木质门窗的生产发生影响，因为铝合金门窗也存在部分缺点，其节能保温较差，装饰性也不如传统木窗亲和，于是大家便把铝合金门窗与木质门窗结合起来设计出了铝木复合门窗。
铝木复合门窗外表具有铝合金的强度和良好的门窗耐候性能，室内部分具有优质的节能保温性能和极好的装饰性能，同时减少风雨对木材的侵蚀。这种门窗一出来就得到了建筑师和部分高端客户的支持。目前在德国、意大利、法国、比利时、美国、加拿大等国家的中、高档建筑中始终为主线产品。
在国外，不同地区门窗物理性能要求不同，铝木门窗的结构差异也有所不同。例如：气候较冷地区如美国北部、加拿大北部地区、北欧的芬兰、丹麦、冰岛等国家的气温多在-20℃至-35℃，门窗的节能保温要求高，这种门窗一般采用铝合金型材小、木型材较大的复合结构方式（国内企业俗称为铝包木窗）；在意大利、西班牙、美国等南方气候炎热国家，门窗的结构形式主要以铝合金型材大，木型材小的复合门窗结构形式（企业俗称为木包铝窗）。
中国引进铝木复合门窗产品大约在90年代末。开始为成品门窗代理产品，后来逐步开始生产加工门窗产品。中国的铝木复合门窗技术其一部分来源于欧洲，以德国、意大利、西班牙为主；另一部分来源于北美洲，主要是美国、加拿大等国家。从铝木门窗引进的国家来看，所涉及的气候区域甚广。
从国外的铝木复合门窗使用的材料来看，铝合金型材与普通的铝门窗材料没有差异，主要还是氧化铝型材、粉末喷涂、氟碳喷涂。木型材根据不同国家和不同地区主要是使用针叶林或阔叶林的木材经加工处理后制成的集成木、指接材。也有部分木材较多的国家也使用经过加工处理后的原材。按目前的使用普遍性和环保利用性，使用集成材、指接材是今后铝木复合门窗的发展趋势。中国同样也是木材严重缺乏的国家，使用次生林和再生林是基本出发点。
铝木复合门窗的材料连接形式，目前在国际上主要采用连接卡件的连接方式。连接卡件把铝合金型材与木型材两个材料性质区别很大的东西结合到了一起，有效地解决了铝合金型材与木型材两种材料线膨胀系数相差大的问题，同时有效的解决了木材惧怕长期潮湿、浸水、腐烂、霉变等问题。门窗的使用不可能不接触水，室外的雨水，室内玻璃结露，使得门窗长期处在内外潮湿的环境过程中，采用卡件式的连接形式，会将进入到铝型材和木型材中间的雨水、结露等，通过空气腔的自然循环把水气带走，从而有效的保护了木材的自然生存条件，提高了门窗使用寿命。
从目前中国的铝木复合门窗的使用情况来看：严寒地区的哈尔滨、齐齐哈尔、佳木斯；寒冷地区的北京、天津；夏热冬冷地区的上海、杭州；夏热冬暖地区的深圳、三亚等都有铝木门窗的工程使用。在中国还有些铝木门窗使用到了高层建筑上，因此对门窗强度、水密性能都有了新的更高的技术要求。
2．木塑复合门窗发展情况
木塑复合材料（简称木塑），是采用木材加工剩余物、森林抚育剩余物、废旧木材、农作物秸秆等生物质纤维材料和废旧热塑性塑料为主要原料，添加少量助剂，通过挤出、注射等成型方式生产的复合材料，耐腐朽、耐蛀蚀、防水、防潮、不开裂、木质感强、无污染、保温性能好，可广泛应用于室内外环境，制品使用寿命长、废弃后可回收循环利用。作为生物质资源和废旧塑料大规模高效利用的一个新途径，木塑复合材料以利用废弃物为产品原料、在生产和使用中无污染物排放、制品节能保温的特性，将成为战略性新兴产业的重要增长点。
近十几年来，木塑复合材料由于在资源综合利用、环境保护和产品性能等方面所表现出的独特优势，在国内发展势头迅猛，2009年国内总产量20万吨，2010年60万吨，预计到2016年可超过300万吨。相关研究方面，东北林业大学自2000年以来在国家“863”、“948”、国家自然科学基金重大国际合作项目、农业科技成果转化项目，林业科技推广项目、黑龙江省攻关项目，以及浙江丝夫特家具公司、南京赛旺科技发展有限公司、湖北普辉塑料模具有限公司等企业的支持下，由长江学者王清文教授带领生物质复合材料研究团队，近十年来针对木塑复合材料深入开展基础和应用研究，并取得了一系列研究成果，部分成果已成功工业化应用。
在木塑复合材料的众多应用领域中，木塑门窗的发展潜力尤为突出。木塑材料和制品的生产以木材加工剩余物、森林抚育剩余物、废旧木材、农作物秸秆等生物质纤维材料和废旧热塑性塑料为主要原料，具有废物利用和清洁环境的特点；木塑材料和制品具有优异的综合性能，尤其是强度高、寿命长、导热率低、保温密封性能好等耐久节能特点；木塑材料和制品在生产和应用过程中无甲醛、苯酚、溶剂等有害和污染物质排放，产品可循环利用，再加上木塑材料制品的优良保温性能，可有效减少建筑因为供热和制冷能耗产生的碳排放，具有减排的特点。因此木塑复合材料是典型的生态环境材料，由之生产的绿色节能木塑门窗符合国家产业政策，在中高档门市场中竞争具有突出的优势。
木塑的产业化始于20世纪80年代，目前全球总产量约200万吨，其中北美100万吨、中国60万吨，呈快速增长态势。北美是目前世界上木塑市场最大的地区，主要用于室外铺板；而在欧洲采用麻纤维增强的木塑则大量用于汽车工业；国内的木塑产品主要用于园林景观、排椅和内装修等。目前聚烯烃木塑材料尚未在门窗行业中应用。
目前全国直接从事木塑研发和生产的机构逾300家，产业技术来源主要是2000年前后自北美和德国引进，经过10余年的消化吸收和改进，基本上实现了设备国产化、技术通用化。近年来通过校企合作、院企合作，我国木塑产业技术创新的能力已初步形成。
我国木塑材料的研发力量主要集中在重点林业院校和中国林科院。其中在东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室有一支由长江学者牵头、7名中青年教授为骨干、青年教师和博士后博士生为主体的30人研究团队。针对木塑复合材料，从多个角度开展了系统的基础研究、重大技术创新、重点产品的中试和产业化，在国际期刊发表论文50余篇，申请授权发明专利14项，出版著作3部，为本产品的开发提供了很好的知识储备、技术基础和人才支撑。
中国林科院木工所在木塑基础理论和应用技术研究方面取得系列研究成果；南京赛旺科技发展有限公司是专业从事木塑生产设备设计和制造，有提供交钥匙工程的能力；湖北普辉塑料科技发展有限公司具有木塑专用模具的设计开发能力。
可见，我国在木塑复合材料知识储备、技术基础、研发力量、校企合作等方面有很好的工作基础，开展木塑门窗技术研究并实现产业化的条件已经成熟。
三、发展规划
铝木塑复合新型节能窗符合国家产业政策。随着人们生活水平的不断提高，市场需求量逐渐加大，为本产品的发展带来了机遇。根据国家“十二五”发展规划，公司将2011年-2015年发展目标定为：进一步加大铝木塑复合新型节能窗新产品和新技术的研发力度，优化产业化的生产技术和相关配套技术，完善产业技术体系，争取到2013年进一步扩大规模，到2014年建成年生产能力达到1200万平方米、产值达到20个亿的铝木塑新型节能窗型材的生产线；加强科技研发的投入和队伍建设，不断研发新产品，适应国内不同地区的需求，针对国外需求的“标窗”，开发国外市场，提高出口创汇的能力，到2015年建成全国门窗建材行业中的支柱产业。
四、国家产业政策分析
能源问题现已成为当今世界的最大课题。全国人大、国务院先后发布了一系列的规划纲要，确立了将节约资源作为基本国策。明确提出建材工业要以节约能源与资源，包括保护生态环境和提高产品质量档次为重点，促进产品结构调整和产业升级。《中华人民共和国节约能源法》和《民用建筑条例》中明确对新建建筑的节能标准进行设置，同时要求对既有居住建筑进行节能改造。早在1996年建设部就制定了《建筑节能“九五”目标和2010年规划》，规划中的“科技任务”一条对建筑节能门窗提出了明确的要求：“建筑围护结构中，窗户是保温的薄弱环节，随着其他围护结构部分保温隔热能力提高，窗户的这个缺陷越来越突出。为此，参考国外先进技术，结合国情进行研究，务求提高窗户档次，增加玻璃层数，阻断窗框热桥，加强密封性，做到坚固耐用美观。”新型铝木塑节能窗的研发与生产完全适应了国家的一系列产业政策，符合建材行业发展方向。
本产品属于科技部制定的《国家重点新产品计划支持领域（2012）》重点支持领域中“先进环保技术设备及环保”领域，以及支持领域第二节新材料中环境友好材料“生态建材及其产品”领域。本产品所采用的一步法挤出成型技术生产木塑复合材料，避免了先造粒后挤出成型的两步法中所造成的二次加热能源浪费；同时设备采用电磁加热的技术，既提高了加热效率，又降低了能耗。由于采用以上技术，在生产中可节能高达60%。木塑复合材料生产过程中除少量水蒸气和木材热解产物外不产生任何有害气体，不产生废液，更无废渣产生，在使用过程中不挥发有害气体，对环境无污染，制品废弃后其材料可回收循环利用，其生产原料来自于工农业生产和人民生活的废弃物。可见木塑复合材料是典型的生态环境材料。新型木塑节能窗是木塑复合材料高附加值利用的重要途径，因而也是发展绿色建筑的重大新产品，属于生物基材战略性新兴产业，是国家产业政策鼓励发展的方向。
五、市场分析
随着生活水平的不断提高，人们对室内环境居住的舒适性要求日益迫切。首先，安装铝木塑复合新型节能窗的住房更舒适、健康。一是铝木塑复合新型节能窗的保温性能，改进了门窗热工性能和密闭性，使得能耗降低，室温得以保证，舒适度大大提高。二是铝木塑复合新型节能窗设置了两层乃至三层玻璃，使隔音性能有了很大提高。三是铝木塑复合新型节能窗采取了密闭措施，使室外的尘土难以进入室内，便于保持室内的清洁卫生，有利于居民的身体健康。四是铝木塑复合新型节能窗的高装饰性，将充分吸引着人们的视觉感官，满足人们对于美的追求。其次，使用铝木塑复合新型节能窗维持费用低，因为铝木塑复合材料的耐久性远高于木材，并且基本不需要维护。铝木塑复合新型节能窗由于保温隔热性能好，“冬暖夏凉”，大大降低供热和制冷的能耗，为国家节约了能源，为用户节约了费用。铝木塑复合新型节能窗以其保温、隔音、耐腐朽、耐蛀蚀、防水、防潮、不开裂、木质感强、寿命长、可回收循环利用等优点，进入市场后，受到了广大用户的青睐，需求量会逐年增长。
目前，我国建筑业正处于鼎盛时期，每年建成的房屋高达20亿平方米，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和，预计到2020年，全国房屋建筑面积将接近2000年数量的2倍。同时，我国已建房屋400亿平方米高能耗建筑需要改造，节能门窗面临的市场非常之大。2010年，我公司与绍兴绿城宝业房地产开发有限公司、浙江佳源房地产集团、浙江众安房地产集团等建立了战略合作伙伴关系，产品进入了“嘉兴英伦都市项目”、“悦龙湾项目”、“绍兴玉园项目”、“上海东郊宾馆项目”和“黄山市松柏高尔夫阅松庄项目”等，取得了良好的经济效益和社会效益。据了解，2011年，绍兴宝业房产、苏州皇家整体住宅系统公司、浙江佳源房产集团、中国绿城房产集团等几家公司需求铝木塑复合新型节能窗近100万平方米，产值近20亿元，为铝木塑复合新型节能窗的快速发展带来了无限生机。
六、经济效益分析
铝木复合新型节能窗是由铝型材、木指接集成材、中空玻璃及五金件通过高分子尼龙件连接和胶条密封复合而成的产品。根据按公司2011-2015年发展规划，该产品不仅给企业创造巨大的经济效益，为地方经济发展带来新的增长点，同时，还会带动木材、玻璃、五金件、铝合金、油漆、尼龙橡胶、包装、运输等相关产业的发展。
木塑复合新型节能窗的型材以废旧塑料和木材加工剩余物为主要原料，其成本低于PVC型材和铝合金型材，不仅在中高档门窗市场中具有突出的竞争优势，而且在低端市场也有竞争力。我国门窗产业在年产量5亿m2和产值1900亿元的市场规模，仅以20%的市场份额计算，则木塑复合新型节能窗的市场空间为1亿平方米，产值380亿元，需要木塑型材120-150万吨。本产品拟建设年产1200万延长米（2万吨）高强度新型木塑节能窗型材的产业化规模，合计新增产值6亿元、利税1.48亿元。
七、社会效益分析
铝木塑复合新型节能窗的突出性能是良好的节能与隔音。据测算，每40平方米的节能门窗，在取暖和制冷时每天平均可节约3度电。到2015年可生产节能窗约300万平方米，由此每年可节约用电8212.5万度电，每度电平均0.56元计算，可为用户节约电费4600万元。可见，我国建筑节能潜力非常之大，它对于缓解我国能源状况将起到举足轻重的作用。而每公斤标准煤可生产3度电，则每年节约8212.5万度电计算，可节约标准煤约27.4万吨，可减少排放二氧化碳57.8万吨，二氧化硫0.69万吨。因此，节能窗在节能降耗的同时也能够减少了二氧化碳、二氧化硫的排放量，起到了环保的作用。
木塑复合新型节能窗的型材生产原料是木材加工剩余物、森林抚育剩余物、废旧木材、农作物秸秆等生物质废弃物和废旧热塑性塑料，通过生产木塑节能窗每年可消耗大量的生物质废弃物和废旧塑料，在清洁环境的同时，减少碳排放，又能创生良好的经济效益。
同时，铝木塑复合新型节能窗良好的隔声性、气密性能使用户住房的舒适度大大提高，有利于居民的身体健康；其产品寿命长和废弃后可循环再利用的特点，能够减少的资源消耗，为国家节约大量的资源。
因此，本产品的推广将对废弃生物质资源的大规模高效利用、废旧热塑性塑料的循环利用、清洁环境、减少碳排放、建筑节能、绿色建材创制和门窗产业的未来发展，都产生深远影响。
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