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摘要：本文通過對目前市場上傳統(tǒng)明裝式外遮陽窗、Low-E中空玻璃窗和百葉中空玻璃窗三種遮陽節(jié)能窗產品的特點進行分析對比。本文采納市場上主要的三種節(jié)能產品的優(yōu)點，通過對型材結構和遮陽裝置進行創(chuàng)新設計，采用密封排水系統(tǒng)和5+12A+5，5mm三層玻璃結構，單片玻璃扇室內側可開啟的設計方式，研發(fā)出了設計新穎，成本較低，具有良好抗風壓性能、氣密性、水密性能的新型遮陽節(jié)能一體窗產品。
關鍵詞：百葉遮陽;隔熱;節(jié)能;成本低;平開窗
1、研發(fā)背景
統(tǒng)計資料表明，建筑能耗約占全國總能耗的25%。為此，我國把建筑節(jié)能列為國家可持續(xù)發(fā)展的重要工作，隨著國家建筑節(jié)能政策的實施，人們充分認識到建筑節(jié)能的重要性。門窗透光建筑構件的能耗，在整個建筑物能耗中占相當大的比例。我國大多數(shù)高耗能建筑中，門窗的能源消耗約占了50%，通過玻璃的能量損失約占門窗能耗的75～80%。因此門窗節(jié)能是建筑節(jié)能的重要組成部分和關鍵部位。為緩解能源矛盾，國家發(fā)改委發(fā)布了《鋁中長期專項規(guī)劃》，要求逐步提高鋁環(huán)保型門窗的使用比率。根據(jù)國家節(jié)能減排的發(fā)展方針政策，結合江蘇一帶夏熱冬冷地區(qū)的實際情況，研發(fā)適合夏熱冬冷地區(qū)使用的新型遮陽節(jié)能一體窗產品，具有廣泛的市場需求。夏熱冬冷地區(qū)，在夏天需要采用遮陽隔熱以達到節(jié)能的目的;在冬天則需要最大限度地利用太陽能采暖，以實現(xiàn)降低能耗。
2、普遍的遮陽節(jié)能產品特點分析
目前，市場上主要有傳統(tǒng)明裝式外遮陽、Low-E中空玻璃和百葉中空玻璃三種遮陽節(jié)能產品。三種遮陽節(jié)能產品的特點如下。
2.1、傳統(tǒng)明裝式外遮陽產品
傳統(tǒng)明裝式外遮陽產品顧名思義就是將百葉等遮陽物裝在玻璃窗的外側，通過調整遮陽物高低或角度來達到遮陽的目的。該產品的安裝、維修簡單、成本低，遮陽物易積塵、遮陽物的材質、安裝距離等對節(jié)能效果有影響，總體節(jié)能效果較差。國內城鎮(zhèn)建筑大部分為高層建筑（詞條“高層建筑”由行業(yè)大百科提供），采用傳統(tǒng)明裝式外遮陽產品還會給安裝、維修、清潔等都帶來了很大困難，而且影響建筑物的美觀。
2.2、Low-E中空玻璃
Low-E 玻璃是在玻璃基片上鍍制功能性金屬或者金屬化合物膜層以及其它非功能性介質層，使其具有高可見光透過率（詞條“可見光透過率”由行業(yè)大百科提供），較高的熱輻射反射率，阻止因溫差引起的熱輻射的傳遞。Low-E 玻璃即低輻射鍍膜玻璃，一種對波長范圍在4.5μm ～ 25μm 的遠紅外線具有較高反射比的鍍膜玻璃。由輻射率表示對紅外熱反射能力的高低，物體的輻射率等于物體在一定溫度下輻射的能量與同一溫度下黑體輻射能量之比。輻射率越低，表示其反射的輻射熱越大。
中空玻璃就是由兩片玻璃用灌滿分子篩的鋁間隔框將其周邊分開并用密封膠條密封，在玻璃層間形成干燥氣體空間或灌入惰性氣體的產品。中空玻璃的另一大使用功能就是能大幅度減低噪音的分貝數(shù)。一般的中空玻璃可減低噪音30-45dB。其隔音原理是:中空玻璃的密封空間內的空氣，由于鋁框內灌充的高效分子篩的吸附作用，成為導聲系數(shù)很低的干燥氣體，從而構成一道隔音屏障。中空玻璃密封空間內若是惰性氣體，還可以進一步提高其隔音效果。
Low-E中空玻璃就是Low-E玻璃和中空玻璃相結合的產物。因此使用Low-E中空玻璃既能有效減少夏季太陽的熱輻射進入室內，冬季有效抑制室內的采暖熱向室外傳導，可以節(jié)約夏季空調制冷和冬季室內采暖的費用，從而達到節(jié)能的目的;也可以達到很好的隔音效果。
這種涉及高端節(jié)能技術玻璃，其性能較好的 Low-E中空玻璃價格昂貴。Low-E中空玻璃雖然夏天可遮擋太陽輻射熱，但是冬天也遮擋部分可采暖的熱能，達不到主動利用太陽熱能的目的，并且Low- E玻璃的隔熱功能幾年后會慢慢退化。
2.3、百葉中空玻璃
百葉中空玻璃窗就是百葉片固定設于中空玻璃中間的一種新型節(jié)能型產品。把傳統(tǒng)的百葉窗簾與中空玻璃結合為一體。因中空玻璃內的氣體是干燥的，因而具有隔熱、隔音、防結霜、降低冷輻射及增強玻璃安全性等功能。而百葉中空玻璃技術是將百葉安裝在中空玻璃內，在保持中空玻璃各項技術要求基礎上，增加了百葉的功能，通過磁力控制閉合裝置和升降裝置，完成百葉升降和翻轉的功能動作。即節(jié)省了使用空間與不便，可實現(xiàn)百葉的升降、翻轉，結構合理，操作簡便，又實現(xiàn)中空玻璃保溫和百葉窗簾遮陽綜合性能。該產品集保溫、隔熱、隔聲、安全和裝飾性于一身，具有良好的遮陽性能，提高了中空玻璃保溫性能，改善了室內光環(huán)境，特別是通過調整百葉角度實現(xiàn)傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)（詞條“遮陽系數(shù)”由行業(yè)大百科提供）可控的目的，保溫性能和遮陽性能廣泛適用于我國各地。在使用相同厚度原片玻璃的情況下，中空玻璃的抗風壓強度是普通單片玻璃的1.5倍，百葉中空玻璃則采用鋼化玻璃，更具有安全性。
但是該產品的不足之處是當太陽輻射熱穿過玻璃外層，在中空玻璃內的百葉上會產生二次輻射熱，同時影響室內通風，舒適度不高，造價和維護成本較高。
根據(jù)以上三種遮陽節(jié)能產品的分析，立足于國家的發(fā)展方針政策，結合夏熱冬冷地區(qū)的實際情況，進行研發(fā)一套適合夏熱冬冷地區(qū)使用的新型遮陽節(jié)能一體窗產品是順應市場需求和必需的。
3、總體思路
本項目主要是針對夏熱冬冷地區(qū)的氣候特征，開發(fā)具有良好的氣密性、水密性能、保溫性能和遮陽性能的夏熱冬冷地區(qū)用建筑窗新系統(tǒng)產品。
針對上述目的和要求，本項目的總體思路為：技術環(huán)境與市場調研→用料選擇的調研→單元鋁合金型材（詞條“鋁合金型材”由行業(yè)大百科提供）的研發(fā)設計→鋁合金窗結構設計研究與試驗、產品試制→技術性能指標測試→實施應用研究→工藝技術性能試驗→產業(yè)化應用。
4、技術方案和特點分析
4.1、技術方案
本項目的具體實施方案和實施步驟為：鋁合金窗型材結構的設計→遮陽裝置設計→隔熱條的選擇→玻璃的選用→密封膠條的選用配置→五金配件（詞條“五金配件”由行業(yè)大百科提供）的選擇→加工組裝→產品檢驗→安裝應用。
本項目的技術方案，針對夏熱冬冷地區(qū)的實際情況，采用新的技術方法進行設計：
4.1.1在型材結構設計方面：結構設計采用密封排水系統(tǒng)，排水腔設計在外側，其具有獨立的腔體與其他功能的腔體分隔，避免了雨水的滲透，利用壓力平衡原理，窗框和窗扇之間采用三道彈性（詞條“彈性”由行業(yè)大百科提供）密封條鑲嵌密封，顯著提高窗的水密性和氣密性;
4.1.2在遮陽裝置設計方面：采用5+12A+5，5mm三層玻璃結構，將百葉置于中空玻璃和單片玻璃扇之間;單片玻璃扇室內側采用可開啟的設計方式，設計新穎，生產安裝便捷，且便于對里面的遮陽金屬百葉片進行清洗和維修;維修更換成本低。產品節(jié)點圖見下圖1。
圖1 新型遮陽節(jié)能一體窗(拉珠)的節(jié)點（詞條“節(jié)點”由行業(yè)大百科提供）圖
4.2、技術特點分析
(1)開啟扇組合是由中空玻璃(5+12A+5)mm、遮陽百葉和單片玻璃扇(5mm)通過不銹鋼合頁（詞條“合頁”由行業(yè)大百科提供）和卡扣合并組成，再用歐標合頁直接安裝在窗框上。單片玻璃扇室內側可開啟的設計方式，設計新穎，生產安裝便捷。可輕松地對里面的遮陽金屬百葉片進行清洗和維修。
(2)固定扇是由中空玻璃(5+12A+5)mm、遮陽百葉和單片玻璃扇(5mm)用可拆卸的扣條固定。室內側中空玻璃可輕松拆卸，以便對里面的遮陽金屬百葉片進行清洗和維修。
(3)遮陽百葉簾收納和伸展的操作采用電動和拉珠兩種方式，適用任何窗型組合與安裝高度，葉片可在0-180度范圍內任意旋轉，滿足不同的遮陽和采光（詞條“采光”由行業(yè)大百科提供）需求。其價格適宜，最為廣大家庭用戶接受，顏色可與鋁型材表面顏色相匹配。
(4)五金配件槽口為歐標20C槽，可選擇國產、合資或進口品牌的配件。配件通用，可以減少庫存。根據(jù)不同窗型可選擇不同開啟方式的五金配件，取得適宜的室內通風效果，多點鎖緊五金配件，啟閉操作靈活，堅固耐用。
(5)采用20mm的“T”型隔熱條，室內與室外型材采用合理的多腔結構，多道密封，節(jié)能密封效果非常好，保證隔熱窗的中空玻璃、窗扇型材、窗框型材的隔熱部分處于同一接口上，杜絕了冷熱室的導熱現(xiàn)象，提高了窗的保溫性和隔聲性。
(6)結構設計采用密封排水系統(tǒng)，利用壓力平衡原理，窗框和窗扇之間采用三道彈性密封條鑲嵌密封，密封材料（詞條“密封材料”由行業(yè)大百科提供）為三元乙丙膠條，使整窗具有良好的氣密性和水密性能。
(7)固定、開啟扇玻璃均為干式密封鑲嵌美觀大方，為更換玻璃和百葉提供方便。玻璃嵌裝時，有可調高度的玻璃墊塊將玻璃邊緣與型材槽底間隙擠牢，可保證窗扇不會掉角下沉。
(8)排水腔設計在外側，其具有獨立的腔體與其他功能的腔體分隔，避免了高風壓雨水的滲透。對于內平開窗，在雨水沖擊時，內等壓腔壓力小于外等壓腔壓力，這樣，連接內、外等壓腔的鴨嘴型密封膠條在外壓力的作用下將更加貼緊，使得雨水無法進入內等壓腔體，并且在負壓的作用下迅速從外等壓腔排水口排出。所以，整窗具有優(yōu)異的排水性能。
這種遮陽節(jié)能一體化的解決策略是中空玻璃居于室外側，實現(xiàn)保溫隔音功能，可調節(jié)遮陽百葉居于中央，起到遮陽和調光的作用，單片玻璃靠內側，兩層窗中間可以打開，可以隨時打開便于清潔、維修遮陽百葉。
5、產品性能實測
對新型遮陽節(jié)能一體窗的相關性能進行測試，具體結果如下。
5.1、抗風壓性能
采用(5+12A+5)mm中空玻璃普通窗型抗風壓性能測試結果可達到GB/T7106-2008，第9級。
5.2、氣密性能
普通窗型氣密性能測試結果均可達到國家標準GB/T7106-2008 第6級。
5.3、水密性能
普通窗型水密性能測試結果均可達到國家標準GB/T7106-2008第5級。
5.4、隔音性
新型遮陽節(jié)能一體窗采用(5+12A+5)mm+5mm的中空玻璃，其隔聲性能測試結果均可達到國家標準GB/T8485-2008第5級。
5.5、傳熱系數(shù)
新型遮陽節(jié)能一體窗采用(5+12A+5)mm+5mm的透明白片中空玻璃時，整樘(1.5mX1.5m)窗的傳熱系數(shù)K值可達(2.0w/cm2.k)。
6、結束語
綜上所述，根據(jù)國家發(fā)展方針政策，結合夏熱冬冷地區(qū)的實際情況，通過對市場上主要的三種遮陽節(jié)能窗產品的特點進行分析對比，總結吸取好的優(yōu)點，專門對型材結構和遮陽裝置進行創(chuàng)新的設計，研發(fā)出具有良好抗風壓性、氣密性、水密性、隔音性的新型遮陽節(jié)能一體窗產品，在設計和生產上遵循標準化、通用化、系統(tǒng)化原則，使型材和配件通用，密封膠條、連接角碼的統(tǒng)一化，可減少庫存，降低成本。產品具有經濟實用、應用市場廣泛等特點。
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作者單位：廣東偉業(yè)鋁廠集團有限公司
