如果你100平方米的家中有25平米的窗戶，在寒冷的冬季室內(nèi)外溫差40℃的情況下，這些窗戶一個(gè)小時(shí)耗能為2.0×25×40=2000瓦，這就相當(dāng)于2千瓦的大號(hào)電爐子24小時(shí)不間斷運(yùn)行（根據(jù)北京2013年1月1日推出的標(biāo)準(zhǔn)，Uw值要在1.5—2.0 W/m2K之間）。
沒有窗戶是不可能的，那么該怎樣將窗戶的能耗減少至最低？被動(dòng)式房屋，加上與之相配套的超級(jí)節(jié)能窗，是目前最具先導(dǎo)性的選擇。超級(jí)節(jié)能窗主要體現(xiàn)在保溫技術(shù)及傳熱系數(shù)上，整窗傳熱系數(shù)低于0.8才能算得上超級(jí)節(jié)能窗。超級(jí)節(jié)能窗采用以木材為主的多層復(fù)合框體，隱扇式的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)隱藏式排水技術(shù)、軟硬共擠膠條等技術(shù)。
從被動(dòng)房說起
被動(dòng)房屋是能源緊張時(shí)代的產(chǎn)物，全稱是被動(dòng)式低能耗建筑，是指無需通過供暖和空調(diào)降溫的方式，使冬季和夏季的室內(nèi)溫度能達(dá)到舒適效果的建筑。被動(dòng)式住宅最早誕生于德國(guó)，其標(biāo)準(zhǔn)是以當(dāng)?shù)貧夂驐l件為依據(jù)，主要目標(biāo)是使冬季采暖能耗降到最低甚至不必使用傳統(tǒng)的采暖方式。
“發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是我國(guó)‘十二五’規(guī)劃綱要的重要任務(wù)，住建部建筑節(jié)能中心正在著手從德國(guó)引入被動(dòng)房項(xiàng)目，為國(guó)內(nèi)開發(fā)商提供技術(shù)和管理支持。”住建部科技司處長(zhǎng)張小玲如是表示。
“與普通建筑相比，被動(dòng)式建筑能節(jié)省90%的能源消耗，它在中國(guó)的推廣有著非常重要的意義，而建筑外窗作為建筑中最重要的部件，也應(yīng)在節(jié)能上有更優(yōu)異的表現(xiàn)，以助力被動(dòng)式建筑在中國(guó)的發(fā)展。”邊書平是一家民營(yíng)企業(yè)的董事長(zhǎng)，他所在的森鷹窗業(yè)從2009年開始就研發(fā)與被動(dòng)式房屋相配套的窗產(chǎn)品。
我國(guó)城鄉(xiāng)房屋95%以上為高能耗建筑，從2009年開始我國(guó)住建部已開始著手被動(dòng)式房屋項(xiàng)目。節(jié)能窗可以用于普通住宅，降低能耗，將成為未來建筑業(yè)的一種趨勢(shì)。
在日前舉行的推介會(huì)上，作為PASSIVE 120和PASSIVE A+的設(shè)計(jì)者，森鷹窗業(yè)研發(fā)總監(jiān)王勇結(jié)合其作品，闡述了一款超級(jí)節(jié)能窗是如何一點(diǎn)點(diǎn)“煉成”的。
關(guān)于傳熱系數(shù)的新概念
先了解幾個(gè)概念，窗戶的傳熱系數(shù)是衡量節(jié)能的重要指標(biāo)。U值（傳熱系數(shù)）指的是1小時(shí)內(nèi)通過1平方米面積所傳遞的熱量。U值（傳熱系數(shù)）越低，則窗的隔熱效果就越好。在本文開頭的計(jì)算“2.0×25×40=2000”中，2.0就是U值。據(jù)介紹，由于窗是由型材和玻璃構(gòu)成，所以在描述U值時(shí)，往往也有區(qū)分：Ug是玻璃的傳熱系數(shù)，Uf表示窗框的傳熱系數(shù)，Uw則是指整體窗的傳熱系數(shù)。
而王勇和團(tuán)隊(duì)成員提出了一個(gè)新概念“Ψopaq值”，即不透明部分的線傳熱系數(shù)。在研發(fā)過程中證明，這個(gè)值被他們看作是衡量窗戶是否符合被動(dòng)房用窗的真正標(biāo)準(zhǔn)。
“Ψopaq=Ψg+Uf×Af/Lg”這個(gè)公式，外行人肯定是看不懂。但王勇告訴我們，根據(jù)公式，與Ψopaq有關(guān)的Ψg值已優(yōu)化至極限，因此只能在Uf值上突破，也就是說，降低Uf值才是被動(dòng)房配套用窗的真正難點(diǎn)所在。
“為了降低Uf值，我們首先想到的是增加框體厚度。”王勇說，研究人員曾把68mm的木材厚度改為78、88、92……但若想達(dá)到Uf值小于0.8，框體須增厚至150mm，這種方案采用木材過多十分不經(jīng)濟(jì)。他們也嘗試了特種木材，如三明治木材、蜂窩木等，結(jié)果經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性都很差。
“最終我們開發(fā)出木塑鋁多層復(fù)合框體，它的Uf值可低至達(dá)到0.73。由它制作而成的窗能夠滿足被動(dòng)式房屋用窗的基本要求。”王勇介紹到，PASSIVE120主體是木材所以仍是木窗，天生就具有一定的隔熱保溫能力。多腔工程塑料型材作為附件，又進(jìn)一步增強(qiáng)了框體的保溫隔熱效果。單鋁型材與塑料型材復(fù)合后起到防紫外線、密封以及美觀的作用，再配以0.65的三玻兩腔雙LOW-E雙暖邊充氬氣中空玻璃。而且采用的是單銀LOW-E玻璃，離線單銀LOW-E不但經(jīng)濟(jì)性、可靠性俱佳，得熱系數(shù)也很高，能夠獲得更多的太陽能，更符合節(jié)能理念。
最終，這款窗在經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性上都取得了成功。水密性能達(dá)到700Pa以上，屬于防臺(tái)風(fēng)級(jí)別，氣密性達(dá)到0.3m3/mh以下遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)最高級(jí)0.5m3/mh的標(biāo)準(zhǔn)。
另外，為革新工藝，研究人員還自行研制了世界首創(chuàng)的復(fù)合框體裝配線，為了提高密封性還組建了膠條四角焊接線、外鋁板框自動(dòng)化無縫焊接生產(chǎn)線；中空玻璃方面投資建設(shè)了自動(dòng)化三玻離線LOW-E中空玻璃生產(chǎn)線、SWISSSPACER暖邊間隔條自動(dòng)化焊接生產(chǎn)線，為這款產(chǎn)品真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)打下牢固的基礎(chǔ)。“同時(shí)，我們還創(chuàng)新地采用了軟硬共擠膠條技術(shù)和鋁窗臺(tái)披水板技術(shù)。”
框體和安裝方式的革新
PASSIVE A+的研制，是奔著被動(dòng)式房屋研究院（PHI）認(rèn)證最高級(jí)別A+去的，這也是這款產(chǎn)品名稱的由來。
據(jù)介紹，這款窗在框體上進(jìn)行了革命性的創(chuàng)造。把框體的看面寬度縮小到100mm，有效控制成本并提高美觀度，把厚度加大到157mm以提升框體的Uf值，框體的外側(cè)采用了7公分厚的熱導(dǎo)率只有0.031的EPS材料，它的外面以熱導(dǎo)率僅為0.63的FIBERGLASS材料包覆，再配以Ug值0.52的充氪氣的三玻兩腔雙離線LOW-E雙暖邊中空玻璃。
PASSIVE A+的安裝方式也很特別，“墻包框、框包扇、層層包裹”，被為轉(zhuǎn)角式安裝，最大程度地減少熱量的流失。
“基于這種想法，我們?cè)O(shè)計(jì)了隱扇式產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，拋棄了常用的明式轉(zhuǎn)軸合頁，采用了世界上先進(jìn)的隱藏式五金鉸鏈。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上最大程度減小框體的看面寬度，達(dá)到節(jié)能目的。”王勇說，這樣一來，PASSIVE A+整窗的傳熱系數(shù)Uw值真的就做到了0.6。
2014年4月份，該款窗在德國(guó)取得了PHI的A級(jí)認(rèn)證。盡管是A級(jí)認(rèn)證，未達(dá)到PHI最高等級(jí)A+級(jí)，“但名字再改回去也不太可能了，只有讓遺憾轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新的動(dòng)力了。”王勇笑道。
研究人員希望，適合極寒地區(qū)的Uw小于0.4的被動(dòng)窗早日問世。
張小玲則表示，被動(dòng)式建筑在我國(guó)還處于起步階段，然而我國(guó)每年巨大的新建建筑量和繼有建筑改造量警示我們，建筑節(jié)能刻不容緩。在政府、企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì)及社會(huì)民眾的關(guān)注下，被動(dòng)式房屋在中國(guó)必將得到快速的、長(zhǎng)遠(yuǎn)的、健康的發(fā)展，中國(guó)建筑[0.00% 資金 研報(bào)]節(jié)能將進(jìn)入被動(dòng)式房屋新紀(jì)元。
沒有窗戶是不可能的，那么該怎樣將窗戶的能耗減少至最低？被動(dòng)式房屋，加上與之相配套的超級(jí)節(jié)能窗，是目前最具先導(dǎo)性的選擇。超級(jí)節(jié)能窗主要體現(xiàn)在保溫技術(shù)及傳熱系數(shù)上，整窗傳熱系數(shù)低于0.8才能算得上超級(jí)節(jié)能窗。超級(jí)節(jié)能窗采用以木材為主的多層復(fù)合框體，隱扇式的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)隱藏式排水技術(shù)、軟硬共擠膠條等技術(shù)。
從被動(dòng)房說起
被動(dòng)房屋是能源緊張時(shí)代的產(chǎn)物，全稱是被動(dòng)式低能耗建筑，是指無需通過供暖和空調(diào)降溫的方式，使冬季和夏季的室內(nèi)溫度能達(dá)到舒適效果的建筑。被動(dòng)式住宅最早誕生于德國(guó)，其標(biāo)準(zhǔn)是以當(dāng)?shù)貧夂驐l件為依據(jù)，主要目標(biāo)是使冬季采暖能耗降到最低甚至不必使用傳統(tǒng)的采暖方式。
“發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是我國(guó)‘十二五’規(guī)劃綱要的重要任務(wù)，住建部建筑節(jié)能中心正在著手從德國(guó)引入被動(dòng)房項(xiàng)目，為國(guó)內(nèi)開發(fā)商提供技術(shù)和管理支持。”住建部科技司處長(zhǎng)張小玲如是表示。
“與普通建筑相比，被動(dòng)式建筑能節(jié)省90%的能源消耗，它在中國(guó)的推廣有著非常重要的意義，而建筑外窗作為建筑中最重要的部件，也應(yīng)在節(jié)能上有更優(yōu)異的表現(xiàn)，以助力被動(dòng)式建筑在中國(guó)的發(fā)展。”邊書平是一家民營(yíng)企業(yè)的董事長(zhǎng)，他所在的森鷹窗業(yè)從2009年開始就研發(fā)與被動(dòng)式房屋相配套的窗產(chǎn)品。
我國(guó)城鄉(xiāng)房屋95%以上為高能耗建筑，從2009年開始我國(guó)住建部已開始著手被動(dòng)式房屋項(xiàng)目。節(jié)能窗可以用于普通住宅，降低能耗，將成為未來建筑業(yè)的一種趨勢(shì)。
在日前舉行的推介會(huì)上，作為PASSIVE 120和PASSIVE A+的設(shè)計(jì)者，森鷹窗業(yè)研發(fā)總監(jiān)王勇結(jié)合其作品，闡述了一款超級(jí)節(jié)能窗是如何一點(diǎn)點(diǎn)“煉成”的。
關(guān)于傳熱系數(shù)的新概念
先了解幾個(gè)概念，窗戶的傳熱系數(shù)是衡量節(jié)能的重要指標(biāo)。U值（傳熱系數(shù)）指的是1小時(shí)內(nèi)通過1平方米面積所傳遞的熱量。U值（傳熱系數(shù)）越低，則窗的隔熱效果就越好。在本文開頭的計(jì)算“2.0×25×40=2000”中，2.0就是U值。據(jù)介紹，由于窗是由型材和玻璃構(gòu)成，所以在描述U值時(shí)，往往也有區(qū)分：Ug是玻璃的傳熱系數(shù)，Uf表示窗框的傳熱系數(shù)，Uw則是指整體窗的傳熱系數(shù)。
而王勇和團(tuán)隊(duì)成員提出了一個(gè)新概念“Ψopaq值”，即不透明部分的線傳熱系數(shù)。在研發(fā)過程中證明，這個(gè)值被他們看作是衡量窗戶是否符合被動(dòng)房用窗的真正標(biāo)準(zhǔn)。
“Ψopaq=Ψg+Uf×Af/Lg”這個(gè)公式，外行人肯定是看不懂。但王勇告訴我們，根據(jù)公式，與Ψopaq有關(guān)的Ψg值已優(yōu)化至極限，因此只能在Uf值上突破，也就是說，降低Uf值才是被動(dòng)房配套用窗的真正難點(diǎn)所在。
“為了降低Uf值，我們首先想到的是增加框體厚度。”王勇說，研究人員曾把68mm的木材厚度改為78、88、92……但若想達(dá)到Uf值小于0.8，框體須增厚至150mm，這種方案采用木材過多十分不經(jīng)濟(jì)。他們也嘗試了特種木材，如三明治木材、蜂窩木等，結(jié)果經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性都很差。
“最終我們開發(fā)出木塑鋁多層復(fù)合框體，它的Uf值可低至達(dá)到0.73。由它制作而成的窗能夠滿足被動(dòng)式房屋用窗的基本要求。”王勇介紹到，PASSIVE120主體是木材所以仍是木窗，天生就具有一定的隔熱保溫能力。多腔工程塑料型材作為附件，又進(jìn)一步增強(qiáng)了框體的保溫隔熱效果。單鋁型材與塑料型材復(fù)合后起到防紫外線、密封以及美觀的作用，再配以0.65的三玻兩腔雙LOW-E雙暖邊充氬氣中空玻璃。而且采用的是單銀LOW-E玻璃，離線單銀LOW-E不但經(jīng)濟(jì)性、可靠性俱佳，得熱系數(shù)也很高，能夠獲得更多的太陽能，更符合節(jié)能理念。
最終，這款窗在經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性上都取得了成功。水密性能達(dá)到700Pa以上，屬于防臺(tái)風(fēng)級(jí)別，氣密性達(dá)到0.3m3/mh以下遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)最高級(jí)0.5m3/mh的標(biāo)準(zhǔn)。
另外，為革新工藝，研究人員還自行研制了世界首創(chuàng)的復(fù)合框體裝配線，為了提高密封性還組建了膠條四角焊接線、外鋁板框自動(dòng)化無縫焊接生產(chǎn)線；中空玻璃方面投資建設(shè)了自動(dòng)化三玻離線LOW-E中空玻璃生產(chǎn)線、SWISSSPACER暖邊間隔條自動(dòng)化焊接生產(chǎn)線，為這款產(chǎn)品真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)打下牢固的基礎(chǔ)。“同時(shí)，我們還創(chuàng)新地采用了軟硬共擠膠條技術(shù)和鋁窗臺(tái)披水板技術(shù)。”
框體和安裝方式的革新
PASSIVE A+的研制，是奔著被動(dòng)式房屋研究院（PHI）認(rèn)證最高級(jí)別A+去的，這也是這款產(chǎn)品名稱的由來。
據(jù)介紹，這款窗在框體上進(jìn)行了革命性的創(chuàng)造。把框體的看面寬度縮小到100mm，有效控制成本并提高美觀度，把厚度加大到157mm以提升框體的Uf值，框體的外側(cè)采用了7公分厚的熱導(dǎo)率只有0.031的EPS材料，它的外面以熱導(dǎo)率僅為0.63的FIBERGLASS材料包覆，再配以Ug值0.52的充氪氣的三玻兩腔雙離線LOW-E雙暖邊中空玻璃。
PASSIVE A+的安裝方式也很特別，“墻包框、框包扇、層層包裹”，被為轉(zhuǎn)角式安裝，最大程度地減少熱量的流失。
“基于這種想法，我們?cè)O(shè)計(jì)了隱扇式產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，拋棄了常用的明式轉(zhuǎn)軸合頁，采用了世界上先進(jìn)的隱藏式五金鉸鏈。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上最大程度減小框體的看面寬度，達(dá)到節(jié)能目的。”王勇說，這樣一來，PASSIVE A+整窗的傳熱系數(shù)Uw值真的就做到了0.6。
2014年4月份，該款窗在德國(guó)取得了PHI的A級(jí)認(rèn)證。盡管是A級(jí)認(rèn)證，未達(dá)到PHI最高等級(jí)A+級(jí)，“但名字再改回去也不太可能了，只有讓遺憾轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新的動(dòng)力了。”王勇笑道。
研究人員希望，適合極寒地區(qū)的Uw小于0.4的被動(dòng)窗早日問世。
張小玲則表示，被動(dòng)式建筑在我國(guó)還處于起步階段，然而我國(guó)每年巨大的新建建筑量和繼有建筑改造量警示我們，建筑節(jié)能刻不容緩。在政府、企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì)及社會(huì)民眾的關(guān)注下，被動(dòng)式房屋在中國(guó)必將得到快速的、長(zhǎng)遠(yuǎn)的、健康的發(fā)展，中國(guó)建筑[0.00% 資金 研報(bào)]節(jié)能將進(jìn)入被動(dòng)式房屋新紀(jì)元。
