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两种提高建筑能效的方法

由工程塑料制成的隔热条和间隔条优秀的隔热能力铸就高能效的窗户、门和外立面

中国的城市化进程举世瞩目。尽管目前中国建筑行业的增速有所放缓,但在未来几年,其仍将产生数量众多的新住宅和工作场所,以满足数百万进城人员的刚性需求。新建筑的能效将极具重要性。尤为重要的一点是,中国政府希望到 2020 年,中国城市中超过 50% 的新建筑能够符合“绿色建筑”标准。

除了专业、高效的建筑技术,门窗和外立面的最佳隔热性能亦是健康、环保和节能建筑的核心元素。

铝型材的高导热性

建筑师和规划师尤其钟爱在高层建筑中使用铝窗。铝型材具有极高的加工精度,允许进行个性化的造型设计且重量非常轻。此外,铝型材本身的特性决定了其具有较高的化学稳定性和机械负荷能力。但这也造成了铝材最大的“缺点”——导热性能优异。根据 DIN EN ISO 10077-2 标准,铝的导热性为 λ = 160 W/mK。因此必须对铝型材采取隔热措施。

如何实现隔热?

热量是一种能量,能够以传导、对流和辐射的方式持续往较低温度的方向流动。采取以下措施可以减少能量传输损耗:

  • 使用导热性低的材料,例如在铝框内部使用工程塑料制成的隔热条和在中空玻璃中使用暖边间隔条
  • 合理设计部件,最小化空气循环,例如使用带肋隔热条,或者在铝型材的框架内部使用带空腔隔热条
  • 使用辐射系数低的表面,例如在隔热条的带肋部位附上 Low-E 薄膜

有两种方法可有效实现铝窗、铝门和铝外立面隔热:

方法 1:在窗框中使用工程塑料制成的隔热型材

为了降低框架的导热系数(Uf 值),需要对窗框采取断热措施,让其内外层彼此隔热。

建议使用隔热塑料进行隔热,例如恩欣格(Ensinger)公司的怡塑宝(insulbar®)。该隔热型材由玻璃纤维增强尼龙 66 制成。玻璃纤维比例为 25%。该隔热材料的特点是导热性低,为 l = 0.30 W/mK,机械性能卓越,能够适应较高的温度。

示例

未采取隔热措施的铝窗框架导热系数 Uf 为 6.8 W/m²K(参见图 2)。如果使用宽度为 42 mm 的隔热型材对该窗户系统进行隔热处理(参见图 3),导热系数将下降到 1.3 W/m²K,即铝框架的能效改善幅度可超过 80%。

计算基于以下假设:玻璃面积为 5.1 m²,框架占比为 30%,计算温差为 20 K。

即,隔热措施越有效,热传导(传递)、热流(对流)和热辐射所造成的热损失就越小(参见图 4)。

在此可以采取针对性的措施,将各种类型的传热最小化。例如,通过缩小空腔,以达到减少热流的目的。可以使用空腔型材或者带肋隔热条来减小空腔。另一种行之有效的将热辐射损失最小化的方法是,在带肋隔热条的肋部上使用 Low-E 附膜。该薄膜令隔热条具有较高的热辐射反射性。

方法 2:在玻璃边缘区域使用暖边间隔条

中空玻璃旨在实现玻璃边缘区域的热桥最小化:传统上,玻璃片之间的间隔条采用铝制,用作边缘组合的一部分。其被称为“冷边”。与此相对,“暖边”间隔条的导热性明显小得多,玻璃边缘的热损失明显减少。室内侧的窗户边缘因此更暖和。

暖边间隔条由高性能塑料和不锈钢复合材料制成,例如恩欣格(Ensinger)的添益隔(Thermix®),导热性比铝减少很多倍(例如添益隔(Thermix®) 的导热性可减小 700 倍以上)。不锈钢制成的超薄防扩散阻隔层可确保持久的气密性。例如添益隔(Thermix®)所用的不锈钢,导热性比铝减小 10 倍。

在玻璃边缘组合中使用该间隔条后,窗户的 Uw 值可减小 0.1 至 0.2 W/(m²K)。隔热措施不仅降低了能源成本和结露的风险,还可抑制霉菌生长:更高的窗户表面温度亦提高了居住舒适性。

总结

中国对建筑物可持续性和能效的要求较为严苛。这对门窗和外立面供应商产生了巨大影响。供应商们需要更好的隔热产品,减少制冷和供暖能量从窗户散失。门窗和外立面上的热桥最小化,可显著降低供暖和制冷能量消耗,以及相关的 CO2 排放量。恩欣格(Ensinger)专为窗户制造研发的怡塑宝(insulbar®) 和添益隔(Thermix®)产品由高效隔热的塑料制成,已历经数十年的使用考验和优化。使用这两款产品可将冷凝水对建筑材料的危害和住户所面临的健康风险降到最低。对投资者和项目开发商来说,给窗户采用最佳的隔热措施则是一项极具价值的投资建议:居住质量越好,售价越高。

2014世界能源效率记分卡

支持提高能效方面,中国位列世界前 5。在建筑业,这些框架条件被视为指导原则。源自:American Council for Energy Efficient Economy (美国促进节能经济委员会)

一排怡塑宝(insulbar®)隔热型材

图 1:恩欣格(Ensinger)的怡塑宝(insulbar®)隔热型材确保铝窗具有最佳的隔热性能。不仅可以提高建筑内部的居住舒适度,还能有效节省能源,减少 CO2 排放以及供暖和制冷成本

无隔热措施的窗户系统的图示

图2:无隔热措施的窗户系统

有隔热措施的窗户系统的图示

图 3:有隔热措施的窗户系统,例如采用怡塑宝(insulbar®)隔热型材

窗框隔热区域内的热流图示

图 4:窗框隔热区域内的热流图示

一组添益隔(Thermix®)暖边间隔条

图 5:使用添益隔(Thermix®)暖边间隔条后,玻璃边缘的热损失明显减少

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