窗户耗能=大号电炉子?超级节能窗堵上这扇窗

http://www.youth.cn  2014-07-04 11:26:00  中国青年网

1990年德国达姆施塔特最早的被动式节能住宅

  由图可看出,在玻璃的边部最低温度值可达到13.2°C,结露系数达到0.773,这是非常好的数值

窗户也耗能?相当于大号电炉子?没错。

  如果你100平方米的家中有25平米的窗户,在寒冷的冬季室内外温差40℃的情况下,这些窗户一个小时耗能为2.0×25×40=2000瓦,这就相当于2千瓦的大号电炉子24小时不间断运行(根据北京2013年1月1日推出的标准,Uw值要在1.5—2.0 W/m2K之间)。

  没有窗户是不可能的,那么该怎样将窗户的能耗减少至最低?被动式房屋,加上与之相配套的超级节能窗,是目前最具先导性的选择。超级节能窗主要体现在保温技术及传热系数上,整窗传热系数低于0.8才能算得上超级节能窗。超级节能窗采用以木材为主的多层复合框体,隐扇式的产品结构隐藏式排水技术、软硬共挤胶条等技术。

  从被动房说起

  被动房屋是能源紧张时代的产物,全称是被动式低能耗建筑,是指无需通过供暖和空调降温的方式,使冬季和夏季的室内温度能达到舒适效果的建筑。被动式住宅最早诞生于德国,其标准是以当地气候条件为依据,主要目标是使冬季采暖能耗降到最低甚至不必使用传统的采暖方式。

  “发展低碳经济是我国‘十二五’规划纲要的重要任务,住建部建筑节能中心正在着手从德国引入被动房项目,为国内开发商提供技术和管理支持。”住建部科技司处长张小玲如是表示。

  “与普通建筑相比,被动式建筑能节省90%的能源消耗,它在中国的推广有着非常重要的意义,而建筑外窗作为建筑中最重要的部件,也应在节能上有更优异的表现,以助力被动式建筑在中国的发展。”边书平是一家民营企业的董事长,他所在的森鹰窗业从2009年开始就研发与被动式房屋相配套的窗产品。

  我国城乡房屋95%以上为高能耗建筑,从2009年开始我国住建部已开始着手被动式房屋项目。节能窗可以用于普通住宅,降低能耗,将成为未来建筑业的一种趋势。

  在日前举行的推介会上,作为PASSIVE 120和PASSIVE A+的设计者,森鹰窗业研发总监王勇结合其作品,阐述了一款超级节能窗是如何一点点“炼成”的。

  关于传热系数的新概念

  先了解几个概念,窗户的传热系数是衡量节能的重要指标。U值(传热系数)指的是1小时内通过1平方米面积所传递的热量。U值(传热系数)越低,则窗的隔热效果就越好。在本文开头的计算“2.0×25×40=2000”中,2.0就是U值。据介绍,由于窗是由型材和玻璃构成,所以在描述U值时,往往也有区分:Ug是玻璃的传热系数,Uf表示窗框的传热系数,Uw则是指整体窗的传热系数。

  而王勇和团队成员提出了一个新概念“Ψopaq值”,即不透明部分的线传热系数。在研发过程中证明,这个值被他们看作是衡量窗户是否符合被动房用窗的真正标准。

  “Ψopaq=Ψg+Uf×Af/Lg”这个公式,外行人肯定是看不懂。但王勇告诉我们,根据公式,与Ψopaq有关的Ψg值已优化至极限,因此只能在Uf值上突破,也就是说,降低Uf值才是被动房配套用窗的真正难点所在。

  “为了降低Uf值,我们首先想到的是增加框体厚度。”王勇说,研究人员曾把68mm的木材厚度改为78、88、92……但若想达到Uf值小于0.8,框体须增厚至150mm,这种方案采用木材过多十分不经济。他们也尝试了特种木材,如三明治木材、蜂窝木等,结果经济性和实用性都很差。

  “最终我们开发出木塑铝多层复合框体,它的Uf值可低至达到0.73。由它制作而成的窗能够满足被动式房屋用窗的基本要求。”王勇介绍到,PASSIVE120主体是木材所以仍是木窗,天生就具有一定的隔热保温能力。多腔工程塑料型材作为附件,又进一步增强了框体的保温隔热效果。单铝型材与塑料型材复合后起到防紫外线、密封以及美观的作用,再配以0.65的三玻两腔双LOW-E双暖边充氩气中空玻璃。而且采用的是单银LOW-E玻璃,离线单银LOW-E不但经济性、可靠性俱佳,得热系数也很高,能够获得更多的太阳能,更符合节能理念。

  最终,这款窗在经济性和实用性上都取得了成功。水密性能达到700Pa以上,属于防台风级别,气密性达到0.3m3/mh以下远低于国标最高级0.5m3/mh的标准。

  另外,为革新工艺,研究人员还自行研制了世界首创的复合框体装配线,为了提高密封性还组建了胶条四角焊接线、外铝板框自动化无缝焊接生产线;中空玻璃方面投资建设了自动化三玻离线LOW-E中空玻璃生产线、SWISSSPACER暖边间隔条自动化焊接生产线,为这款产品真正实现工业化量产打下牢固的基础。“同时,我们还创新地采用了软硬共挤胶条技术和铝窗台披水板技术。”

  框体和安装方式的革新

  PASSIVE A+的研制,是奔着被动式房屋研究院(PHI)认证最高级别A+去的,这也是这款产品名称的由来。

  据介绍,这款窗在框体上进行了革命性的创造。把框体的看面宽度缩小到100mm,有效控制成本并提高美观度,把厚度加大到157mm以提升框体的Uf值,框体的外侧采用了7公分厚的热导率只有0.031的EPS材料,它的外面以热导率仅为0.63的FIBERGLASS材料包覆,再配以Ug值0.52的充氪气的三玻两腔双离线LOW-E双暖边中空玻璃。

  PASSIVE A+的安装方式也很特别,“墙包框、框包扇、层层包裹”,被为转角式安装,最大程度地减少热量的流失。

  “基于这种想法,我们设计了隐扇式产品结构,抛弃了常用的明式转轴合页,采用了世界上先进的隐藏式五金铰链。这样做的优点是可在结构设计上最大程度减小框体的看面宽度,达到节能目的。”王勇说,这样一来,PASSIVE A+整窗的传热系数Uw值真的就做到了0.6。

  2014年4月份,该款窗在德国取得了PHI的A级认证。尽管是A级认证,未达到PHI最高等级A+级,“但名字再改回去也不太可能了,只有让遗憾转化为创新的动力了。”王勇笑道。

  研究人员希望,适合极寒地区的Uw小于0.4的被动窗早日问世。

  张小玲则表示,被动式建筑在我国还处于起步阶段,然而我国每年巨大的新建建筑量和继有建筑改造量警示我们,建筑节能刻不容缓。在政府、企业、行业协会及社会民众的关注下,被动式房屋在中国必将得到快速的、长远的、健康的发展,中国建筑节能将进入被动式房屋新纪元。

编辑:刘金魁 来源:科技日报 

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