發(fā)布時間:2014-6-27 9:57:17 來源:中華網(wǎng) 編輯:中國家裝家居網(wǎng)
各位領(lǐng)導、各位嘉賓，大家下午好!我今天分享的主題是“森鷹PASSIVE120和PASSIVE A+是怎樣煉成的”，關(guān)鍵詞是“保溫性能”。所以我今天就著重圍繞著窗在寒冷和嚴寒地區(qū)保溫性能這一關(guān)鍵詞，詳細介紹一下這兩款產(chǎn)品在研發(fā)過程中背后的故事。
談到窗的保溫性能，就不得不研究Uw值，它代表整窗的傳熱系數(shù)。單位是W/(m2K)，它表示在穩(wěn)定傳熱條件下，外門窗兩側(cè)溫差為1K，單位時間內(nèi)通過單位面積的傳熱量。北京2013年1月1日推出的新標準，窗Uw值要在1.5-2.0 W/(m2K)之間。
為了更好地理解Uw值這一概念，我舉個例子：假設(shè)各位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度的情況下，這些窗戶的耗能為2.0*25*40=2000瓦，這是什么概念，這就相當于2千瓦的大號電爐子每天24小時不間斷運行。可見Uw值2.0 W/(m2K)這個新標準并不高。
那么如何才能有效降低Uw值，讓我們先來看一個常用的公式：
Uw=Uf* (Af/ Aw ) +Ug* (Ag/ Aw ) +Ψg* (Lg/ Aw)
一樘窗可以劃分為透明部分和非透明部分，透明部分指的是中空玻璃，而非透明部分指的是框體及中空玻璃邊部。那么Ug是代表透明部分的參數(shù)，而Uf、Ψg則代表非透明部分的參數(shù)。Uw就是由Uf、Ug、Ψg三個參數(shù)再乘以各自的權(quán)數(shù)而得來，如果這三個參數(shù)數(shù)值降低，就可降低Uw值。所以我下面分別從這三個參數(shù)入手談一下如何降低Uw值。
首先來看中空玻璃邊部與框體之間的線傳熱系數(shù)Ψg，它對Uw值產(chǎn)生影響最小，大概在10%左右，絕對值也只有0.1-0.2 W/(m2K)大小。但在寒冷和嚴寒地區(qū)它對人民生活的影響卻很大，由于邊部溫度最低，導致結(jié)露通常發(fā)生在中空玻璃的邊部。如果Ψg值過高，玻璃邊部就會結(jié)露;就會滋生霉菌，影響人體健康，減少建筑材料壽命。我們通常是通過采用暖邊間隔條以及中空玻璃與框體間縫隙填充絕熱材料等措施加以解決。暖邊條又分為硬條和軟條，硬條有不銹鋼的、泰諾風TGI的、瑞士SWISSSPACER的，軟條有TPS的、EDGETECH的。根據(jù)BF的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，瑞士SWISSSPACER暖邊間隔條的效果最好，可以把Ψg值降低到0.03 W/(mK)左右。暖邊間隔條增加成本也不大，也是做被動房用窗的必選項所以我們用就好了。
第一個參數(shù)Ψg毋庸贅述，讓我們還是來看看第二個參數(shù)Ug值。
由于玻璃占據(jù)整窗面積的60-70%，降低Ug值對整窗傳熱系數(shù)的改善會達到立竿見影的效果。這是玻璃Ug值一覽表，我們可以看到單玻的Ug值為5.6，后來被2.8的雙白玻代替，LOW-E玻璃的出現(xiàn)，又使得中空玻璃的Ug值提高到1.5-1.8之間，如果使用好一點的LOW-E玻璃再充上氬氣，雙玻的最好效果能達到1.2。三玻兩腔代替兩玻一腔又進一步提升了Ug值，采用兩片LOW-E玻璃充氬氣，Ug值最好可以達到0.65。那么用0.65的這種中空玻璃再配以IV68標準的鋁包木框體，整窗的傳熱系數(shù)就可以達到1.1左右，如果再換上云杉這樣更為保溫的木材，整窗的傳熱系數(shù)Uw值就會接近1.0。
因為我們是生產(chǎn)木窗企業(yè)，木窗又天生保溫節(jié)能，所以我們很早就關(guān)注被動房用窗了。2009年我接到公司任務要取得PHI的認證，當時我對被動窗的認識還很膚淺，我以為只要Uw值低于0.8就OK了，所以我當即打保票，保證順利完成任務。我心里盤算，框體不變我把0.65的三玻換成0.2的真空加真空的玻璃，損失點經(jīng)濟效益也無所謂，還是把認證先拿下來重要，怎么也能把Uw值給拉到0.8以下。就在我沾沾自喜的時候，PHI給我的回復是“NO WAY”，Ug值只能采用0.7的，Uw值要想做到小于0.8，Uf值最次也要小于0.8才行。
并且提出了一個很新鮮的概念“Ψopaq值”即不透明部分的線傳熱系數(shù)，這個值才是衡量一樘窗是否符合被動房用窗的真正標準。
Ψopaq=Ψg+Uf*Af/Lg
因為涉及到的是玻璃的邊部線傳熱系數(shù)Ψg和框體的傳熱系數(shù)Uf值，所以歸結(jié)為不透明部分的線傳熱系數(shù)。當Ψopaq≤0.065時，被動房配套用窗的節(jié)能等級定為A+級，用于極寒地區(qū);當Ψopaq≤0.11時，節(jié)能等級定為A級，適用于嚴寒地區(qū);當Ψopaq≤0.155時，節(jié)能等級定為B級，適用于寒冷地區(qū)。如果Ψopaq大于0.155，將不予認證。這種分級方式表明，一樘窗僅僅Uw值達到要求是不夠的，還要考慮不透明部分的線傳熱系數(shù)，也就是說只依靠玻璃達到Uw要求是不合乎標準的，框體和玻璃要均衡發(fā)展。
根據(jù)Ψopaq=Ψg+Uf*Af/Lg這個公式，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，才能取得認證，這也是被動房配套用窗的真正難點所在。從這時起我們總算踏上漫長而艱辛的被動窗研發(fā)之路。
為了降低Uf值，我們首先想到的是增加框體厚度。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(jīng)濟。其次，我們也嘗試了特種木材，如三明治木材、蜂窩木等，分析下來其經(jīng)濟性和實用性都很差，這個方案也被放棄了。再次，我們也研究了塑鋼框體和鋁合金框體，看看能不能得到些啟發(fā)。塑料框體保溫沒有問題，但加上鋼襯保溫性能大打折扣，這款6腔的塑料框體就因為鋼襯的緣故Uf值只做到了0.97，聽說不加鋼襯的特種塑料框體價格是普通框體的7、8倍;鋁合金框體就更讓人瞠目結(jié)舌!斷熱橋的寬度做到了45mm，Uf值也只能做到1.6，一款PHI認證的鋁合金框體的窗價格至少要每平米價格萬元以上。不過給我們最大的啟示是何不開發(fā)一種鋁、塑型材和木窗框復合在一起的復合框體，以增加斷熱的效果哪!經(jīng)過三年的努力，我們最終開發(fā)出了木塑鋁多層復合框體，它的Uf值達到了0.73之低。由它制作而成的窗能夠滿足被動式房屋用窗的基本要求。
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美觀、防紫外線、密封的作用，再配以0.65的三玻兩腔雙LOW-E雙暖邊充氬氣中空玻璃。我們這里采用的是單銀LOW-E玻璃，因為離線單銀LOW-E它的經(jīng)濟性、可靠性俱佳，最可取的是它的得熱系數(shù)很高，能夠獲得更多的太陽能，更符合PHI的理念。所以這款窗無論在經(jīng)濟性還是實用性上都取得了成功。
2012年7月20日，森鷹PASSIVE120作為中國第一款通過德國PHI認證的被動房用窗，實現(xiàn)了中國被動式窗零的突破。近日還順利通過了住建部科技計劃項目的驗收。
然而，如何保證產(chǎn)品達到性能要求的同時，還能兼顧美觀實用?產(chǎn)品如何落地，生產(chǎn)工藝尤為關(guān)鍵!為此在工藝上森鷹進行了大量革新，自行研制了世界首創(chuàng)的復合框體裝配線，為了提高密封性我們還組建了膠條四角焊接線、外鋁板框自動化無縫焊接生產(chǎn)線;中空玻璃方面投資建設(shè)了自動化三玻離線LOW-E中空玻璃生產(chǎn)線、SWISSSPACER暖邊間隔條自動化焊接生產(chǎn)線，為這款產(chǎn)品真正實現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)打下牢固的基礎(chǔ)。同時還創(chuàng)新地采用了軟硬共擠膠條技術(shù)和鋁窗臺披水板技術(shù)。
在森鷹的門窗三性檢測中心檢測PASSIVE 120水密性能達到700Pa以上，屬于防臺風級別。氣密性達到0.3m3/mh以下遠遠低于國標最高級0.5m3/mh的標準。四道密封輕松地通過被動房n50的氣密性檢測，足以擋住空氣中任何微小的霧霾顆粒。
這是國家建筑工程質(zhì)量檢驗中心和國家建筑材料測試中心給出的鑒定，PASSIVE120的傳熱系數(shù)均低于0.8 W/(m2K)，這是有歷史上最好的檢測數(shù)據(jù)，讓在場專家們驚嘆不已!
PASSIVE120良好的性能、大氣嚴整的外觀，一經(jīng)推出就贏得了很多客戶的青睞，短短的兩年時間從華東到東北已經(jīng)在三十多個項目中采用，例如朗詩的布魯克被動房、哈爾濱辰能溪樹庭院被動房等等，在談的項目還有幾十個。
這就是PASSIVE120的由來，然而遺憾的是它的Ψopaq值僅達到了0.14，符合B級標準，只能適用于寒冷地區(qū)的被動式房屋。我們公司就處于嚴寒地區(qū)，黑龍江省也會有極寒天氣，況且我們還要建設(shè)世界上最大的被動式工廠，不能生產(chǎn)出符合自己被動房的窗戶，作為我們技術(shù)人員是一件非常懊惱的事!有了PASSIVE120的經(jīng)驗和德國專家的支持，這回我們主動請纓，立項研制符合被動式房屋研究院最高級別A+的認證窗，名字都直接起好了就叫“PASSIVE A+”，專利申請、名稱注冊等等都一步到位，萬事具備只欠東風了!
說干就干，在框體上進行了革命性的創(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”，我們稱之為轉(zhuǎn)角式安裝，最大程度地減少熱量的流失。基于這種想法我們設(shè)計了隱扇式的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，拋棄了常用的明式轉(zhuǎn)軸合頁，采用了世界上先進的隱藏式五金鉸鏈。它的優(yōu)點是可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計上最大程度地減小框體的看面寬度，達到節(jié)能目的。
這樣一來，PASSIVE A+整窗的傳熱系數(shù)Uw值真的就做到了0.6，可以應用到嚴寒地區(qū)。采用上述轉(zhuǎn)角式安裝方式，整窗的安裝U值也僅為0.62。
經(jīng)過2年的奮斗，最終在2014年4月份的德國紐倫堡門窗展上取得了PHI的認證。但這里向大家匯報一下小小的遺憾，它的Ψopaq值是0.089，取得的是A級認證，沒有達到PHI最高等級A+級。名字再改回去也不太可能了，只有讓遺憾轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新的動力了。不過說句老實話，A+級的難度可真是太大了!
由上圖我們可以看出PASSIVE A+的水平還是極高的。在玻璃的邊部最低溫度值可達到13.2°C，結(jié)露系數(shù)達到0.773，這是非常了不起的數(shù)值。因為在嚴寒地區(qū)室內(nèi)相對濕度達到50%，室內(nèi)溫度在22°C的情況下，若要實現(xiàn)玻璃不結(jié)露，玻璃內(nèi)表面的最低溫度值要達到11.1°C，能滿足要求的窗系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)寥寥無幾。而PASSIVE A+完全超過了這個露點溫度，這是中空玻璃邊部處理、框體保溫隔熱處理、玻璃與框體間的EPS填充共同作用的結(jié)果。真正實現(xiàn)嚴寒地區(qū)在不結(jié)露的狀態(tài)下，使人們生活在溫濕度最適宜、舒適性最高的環(huán)境中。
另外，PASSIVE A+非常簡潔美觀，從室外看，就像一塊玻璃幕墻;從室內(nèi)看，窗框筆直纖細， 改變?nèi)藗儗δ敬按翱虼执蠛裰氐挠∠蟆Ｊ澜绫粍臃恐肝譅柗驅(qū)┦空J為PASSIVE A+產(chǎn)品是他見過的結(jié)構(gòu)最合理的被動式建筑用窗，并在德國亞琛舉辦的世界第18屆被動房大會上做了專題介紹。
然而，人類技術(shù)創(chuàng)造的道路永無止境，世界上還有極寒地區(qū)，希望森鷹適合極寒地區(qū)的Uw小于0.4的被動窗早日問世，但真正的難度還在于Ψopaq，實現(xiàn)真正的A+級，這才是真正技術(shù)關(guān)鍵所在!
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