超級節能窗：堵上耗能這扇窗戶
1990年德國達姆施塔特最早的被動式節能住宅
由圖可看出,在玻璃的邊部最低溫度值可達到13.2°C，結露系數達到0.773，這是非常好的數值
窗戶也耗能？相當于大號電爐子？沒錯。
如果你100平方米的家中有25平米的窗戶，在寒冷的冬季室內外溫差40℃的情況下，這些窗戶一個小時耗能為2.0×25×40=2000瓦，這就相當于2千瓦的大號電爐子24小時不間斷運行（根據北京2013年1月1日推出的標準，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？被動式房屋，加上與之相配套的超級節能窗，是目前最具先導性的選擇。超級節能窗主要體現在保溫技術及傳熱系數上，整窗傳熱系數低于0.8才能算得上超級節能窗。超級節能窗采用以木材為主的多層復合框體，隱扇式的產品結構隱藏式排水技術、軟硬共擠膠條等技術。
從被動房說起
被動房屋是能源緊張時代的產物，全稱是被動式低能耗建筑，是指無需通過供暖和空調降溫的方式，使冬季和夏季的室內溫度能達到舒適效果的建筑。被動式住宅最早誕生于德國，其標準是以當地氣候條件為依據，主要目標是使冬季采暖能耗降到最低甚至不必使用傳統的采暖方式。
“發展低碳經濟是我國‘十二五’規劃綱要的重要任務，住建部建筑節能中心正在著手從德國引入被動房項目，為國內開發商提供技術和管理支持。”住建部科技司處長張小玲如是表示。
“與普通建筑相比，被動式建筑能節省90%的能源消耗，它在中國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，也應在節能上有更優異的表現，以助力被動式建筑在中國的發展。”邊書平是一家民營企業的董事長，他所在的森鷹窗業從2009年開始就研發與被動式房屋相配套的窗產品。
我國城鄉房屋95%以上為高能耗建筑，從2009年開始我國住建部已開始著手被動式房屋項目。節能窗可以用于普通住宅，降低能耗，將成為未來建筑業的一種趨勢。
在日前舉行的推介會上，作為PASSIVE 120和PASSIVE A+的設計者，森鷹窗業研發總監王勇結合其作品，闡述了一款超級節能窗是如何一點點“煉成”的。
關于傳熱系數的新概念
先了解幾個概念，窗戶的傳熱系數是衡量節能的重要指標。U值（傳熱系數）指的是1小時內通過1平方米面積所傳遞的熱量。U值（傳熱系數）越低，則窗的隔熱效果就越好。在本文開頭的計算“2.0×25×40=2000”中，2.0就是U值。據介紹，由于窗是由型材和玻璃構成，所以在描述U值時，往往也有區分：Ug是玻璃的傳熱系數，Uf表示窗框的傳熱系數，Uw則是指整體窗的傳熱系數。
而王勇和團隊成員提出了一個新概念“Ψopaq值”，即不透明部分的線傳熱系數。在研發過程中證明，這個值被他們看作是衡量窗戶是否符合被動房用窗的真正標準。
“Ψopaq=Ψg+Uf×Af/Lg”這個公式，外行人肯定是看不懂。但王勇告訴我們，根據公式，與Ψopaq有關的Ψg值已優化至極限，因此只能在Uf值上突破，也就是說，降低Uf值才是被動房配套用窗的真正難點所在。
“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濟。他們也嘗試了特種木材，如三明治木材、蜂窩木等，結果經濟性和實用性都很差。
“最終我們開發出木塑鋁多層復合框體，它的Uf值可低至達到0.73。由它制作而成的窗能夠滿足被動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，又進一步增強了框體的保溫隔熱效果。單鋁型材與塑料型材復合后起到防紫外線、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不但經濟性、可靠性俱佳，得熱系數也很高，能夠獲得更多的太陽能，更符合節能理念。
最終，這款窗在經濟性和實用性上都取得了成功。水密性能達到700Pa以上，屬于防臺風級別，氣密性達到0.3m3/mh以下遠低于國標最高級0.5m3/mh的標準。
另外，為革新工藝，研究人員還自行研制了世界首創的復合框體裝配線，為了提高密封性還組建了膠條四角焊接線、外鋁板框自動化無縫焊接生產線；中空玻璃方面投資建設了自動化三玻離線LOW-E中空玻璃生產線、SWISSSPACER暖邊間隔條自動化焊接生產線，為這款產品真正實現工業化量產打下牢固的基礎。“同時，我們還創新地采用了軟硬共擠膠條技術和鋁窗臺披水板技術。”
框體和安裝方式的革新
PASSIVE A+的研制，是奔著被動式房屋研究院（PHI）認證最高級別A+去的，這也是這款產品名稱的由來。
據介紹，這款窗在框體上進行了革命性的創造。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，框體的外側采用了7公分厚的熱導率只有0.031的EPS材料，它的外面以熱導率僅為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”，被為轉角式安裝，最大程度地減少熱量的流失。
“基于這種想法，我們設計了隱扇式產品結構，拋棄了常用的明式轉軸合頁，采用了世界上先進的隱藏式五金鉸鏈。這樣做的優點是可在結構設計上最大程度減小框體的看面寬度，達到節能目的。”王勇說，這樣一來，PASSIVE A+整窗的傳熱系數Uw值真的就做到了0.6。
2014年4月份，該款窗在德國取得了PHI的A級認證。盡管是A級認證，未達到PHI最高等級A+級，“但名字再改回去也不太可能了，只有讓遺憾轉化為創新的動力了。”王勇笑道。
研究人員希望，適合極寒地區的Uw小于0.4的被動窗早日問世。
張小玲則表示，被動式建筑在我國還處于起步階段，然而我國每年巨大的新建建筑量和繼有建筑改造量警示我們，建筑節能刻不容緩。在政府、企業、行業協會及社會民眾的關注下，被動式房屋在中國必將得到快速的、長遠的、健康的發展，中國建筑節能將進入被動式房屋新紀元。
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