根据美国能源部的统计,建筑物中25%。35%的能耗是由于窗户性能的不足。我国的统计数据,窗户的能耗占整个建筑能耗的一半左右。按照加州能源委员会的估算,通常建筑制冷需求中的40%是来自通过窗户进入的太阳辐射热。而我国单位建筑面积能耗是发达国家的2—3倍以上,我国窗户单位面积能耗也同样是发达国家的2~3倍。因此,为了节约能耗,改善外窗的性能是非常有效的措施,这也是国内外同行的共识。对于建筑外窗,减少太阳辐射热,从而减少室内空调的消耗,节约建筑能耗,这样的措施多种多样,如各种玻璃,各种内遮阳和外遮阳。玻璃贴膜也是其中一种有效的方式。而从改善窗户冬季的保温性能来看,普通中空玻璃、三玻两腔中空玻璃、悬浮膜中空玻璃或者真空玻璃等,都是很好的选择。Low E镀层的发展和上述应用组合,可以进一步提高窗户的保温性能。从保温|生能、初始投入、投资回收期、施工、质保和对建筑外观的影响等几个方面考察普通隔热窗贴膜、Low E
窗贴膜和LowE玻璃。
(1)保温性能:在寒冷季节,窗户的保温性能直接影响到室内环境的舒适度。窗户的保温性能越好,冬季室内的舒适性就越好。根据美国Emcient WindowsCollaborative的研究,通常当玻璃表面的温度下降到11℃以下时,室内人员开始逐步感受到不舒适。
(2)初始投入:对于商业建筑或写字楼来说,初始投入对于最终选择起到非常重要的影响。
(3)投资回收期:对于不同的改造手段,投资回收期也很关键。经济适用、见效快、能帮助您快速收回投资的选项将是明智的选项。
(4)施工:对于商业建筑和写字楼的改造,施工方法和施工工期是必须考虑的因素。施工可能会导致部分区域在部分时段不可用,因此往往需要解决室内人员临时搬迁或调整工作时间等变动。
(5)质保:质保期内您的权益能有较好的保障,发现的问题有相对较好的解决方法。质保期的长短必须明确。
(6)对建筑外观的影响:节能很重要,但通常建筑改造都不希望带来较大的外观改变。另一方面,室内人员也不希望因为节能改造而影响室内外的通透。窗户是建筑的眼睛,眼睛是心灵的窗户。窗户、自然光、室内外的沟通,这些对于室内工作人员有着潜在的而且重要的影响。
1常规隔热型窗贴膜
1.1保温性能
不同品种的常规窗贴膜有着不同的u值和辐射率,辐射率的范围可能在0.67到0.87之间。按照GB仃一2680,Ot h=l一丁h—p h一1一p h,这里仅h表示热辐射率,下。表示热辐射透过率,p。表示热辐射反射率。因此,辐射率0.67到0.87,即表示产品可以反射1 3%。33%的室内热量。常规窗贴膜也具有一定的保温效果,能够减少室内的热量损失,从而在冬季减少室内取暖的耗能。
1.2初始投资和投资回收期
普通窗贴膜产品在夏季阻隔太阳辐射热,从而节约制冷费用,在冬季也一样会减少太阳辐射热进入室内。有些区域在冬季太阳辐射热会帮助室内取暖,但贴了窗贴膜之后,减少了进入室内的太阳辐射热,这部分热量由空调系统提供,因此反而可能导致冬季取暖能耗的增加。但由于夏季减少了制冷费用,从全年来看,窗贴膜仍可获得能量的净节约,从而仍可获得较有吸引力的投资回报期。
一般说来,使用窗贴膜或者更换窗玻璃的投资回报期受到多种因素的影响,比如产品类型、窗墙比、现有玻璃的种类、能源价格、制热和制冷系统的类型、室外遮阳或者相邻建筑的遮挡等等。
美国Luxresearch公司使用美国能源部的软件,对隔热膜进行节能模拟,每年每平方米节约能耗约合20到30美元。在不同气候区域的城市,比如洛杉矶,投资回收年限为2v,在东京和慕尼黑需要3y。美国Consol的研究报告则表明,商业建筑使用玻璃隔热膜,如果是
普通中空玻璃,每平方英尺每年可节约用电12 kW·h,而如果是普通单片玻璃,则可达到19 kW·h。使用美国能源部的Energy Plus软件,模拟一栋新建建筑的能耗状况。模拟的建筑共有10层,建筑面积15万1T12。能源价格采用平均值,对不同品种的窗贴膜和不同的气候区域逐个进行模拟。从模拟结果来看,窗贴膜的投资回收年限在2~6y。其中,反射型贴膜相对来说投资回收年限较短,约2~5v,而反射较低的相对来说投资回收年限较长,约3~6y。模拟所使用的窗贴膜价钱是200-350元/m2。
1.3施工
窗贴膜通常安装在玻璃的室内侧。因此,在施丁时,室内人员很可能需要临时撤离。但通常这一时间会很短,甚至短到只需要几分钟到十几分钟即可。窗贴膜施工时所占用的空间相当有限,基本上一个人可以站立的空间就可以满足贴膜施工。从贴膜的工序来说,首先看现场情况,可能需要移动一些室内家具以便腾出施工区域,必要时会对部分家具或区域进行遮挡;然后施工人员会先在窗台和地面铺毛巾,避免清洗玻璃和贴膜的施工用水扩散;接下来是对要贴膜的玻璃进行清洗(清洗和贴膜都使用专门配制的施工液,清洗玻璃和贴膜也都有专用的施工工具)。贴膜的施工过程不会产生噪音和粉尘,不会对周边环境或人员造成不适。一旦贴膜结束,室内状态可以马上恢复原状。这时窗贴膜在窗户玻璃上自行干燥养护,因环境和产品的不同,这一时问可能从几天到几十天。通常施工完毕的玻璃表面不建议再粘附挂钩或黏贴其他物品。
1.4质保
通常商业建筑使用的窗贴膜品种的质保年限在10—15y。
1.5对室内室外的影响
不同品种的贴膜将产生不同的外观视觉效果,一方面由颜色起作用,另一方面由反光程度起作用。透光率较低的窗贴膜外观较暗,减少室外光线进入室内。对于大多数的贴膜产品,通常情况下并不会对室内环境产生较大影响。对于部分透光率低于20%而反光率高于30%的产品,当叠加天气阴暗的条件,贴膜后的玻璃会表现出一些镜面效果,从室内观察室外时,
会因镜面现象而影响对室外景物的观察。
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Low E窗贴膜
2.1保温隔热性能
不同型号的Low E窗贴膜有着不同的u值和辐射率。一般Low E窗贴膜表面辐射率约在0.33到O.37左右,意味着冬季室内热量的63%一67%将被反射回室内。Low E窗贴膜的表面辐射率最低可达O.09,意味着91%的室内热量可以被膜保留在室内。常规Low E窗贴膜
将现有窗户的保温隔热性能提高了约49%,而这一保温隔热性能的最高改善比例可达75%。
u值(K值)由辐射率计算而来。单片玻璃贴Low E窗贴膜之后,U值(K值)将发生明显变化。以某Low E膜为例,见下表。
配置 | K值(W/m2--K) | U值(Btu/fl2-F) |
普通单片玻璃 | 5.8 | 1.03 |
单通单片玻璃贴LowE膜 | 3.6 | 0.62 |
普通中空玻璃 | 2.7 | 0.45 |
普通中空玻璃贴LowE膜 | 2 | 0.35 |
三玻中空 | 1.8 | 0.31 |
从表中数据可以看出,普通单片玻璃贴Low E膜后,保温性能明显改善,中空玻璃贴膜之后,性能甚至接近三玻中空。
Low E窗贴膜平衡了普通窗贴膜在取暖期由于太阳辐射热被膜阻挡而带来的影响,可以实现既节约制冷费用也节约取暖费用。Low E窗贴膜虽然仍然会在冬季减少太阳辐射热进入室内,但只是在晴朗的天气造成影响,并且由于冬季白天短暂,负面影响的时长将大大小于夏季隔热正面影响的时长。另一方面,太阳隔热膜仅在太阳照射的时候才阻挡太阳辐射热,但Low E膜在冬季,不论白天还是黑夜,都在发挥着保温隔热作用,而在夏季,则既可以减少太阳辐射热,也可以减少室外非太阳辐射热进入室内。
2.2初始投资和投资回收期
LowE膜的投资回收期通常在2~5y。由于可以在一年四季都发挥作用,并且通常这种类型的产品都有着比传统隔热膜更好的隔热性能,因此LOw E膜通常会
有更短的投资回收期。基本上商业建筑空间都可以采用Low E膜做节能改造或舒适性改造,造价一般在350~500元/m2。一些Low E膜的新产品,可见光透过率达到或超过70%,却同时具有优异的隔热性能和保温性能,相应地价格也会更高。对于这类性能更好而相应
成本更高的产品,投资回收期将会相应延长。
2.3施工
Low E窗贴膜的施工与普通窗贴膜施工方法和步骤是一样的。需要注意的是,部分Low E窗贴膜为了保证表面辐射率的效果能充分发挥,其防刮涂层比普通隔热膜会更薄,因此施工中应注意环境的清洁和施工用水的清洁,防止挤水过程中细小颗粒物对膜的表面造成的划伤。部分Low E窗贴膜的金属镀层相对较脆,在膜弯卷的时候可能会发生镀层的断裂,因此施工时需要注意避免膜的卷折。
2.4质保
Low E窗贴膜的质保年限一般在5~7y。随着技术的改进,将会进一步延长。
2.5对室内室外的影响
较新推出的Low E窗贴膜产品通常都具有光谱选择性,在让可见光通过的同时,选择性反射红外线。这样,膜的通透性较好,室外的自然光就能进人室内,发挥照明作用,同时,最大限度减少进入室内的太阳辐射热。一些比较老的Low E窗贴膜在特定的照明条件下会显现出比较明显的彩虹现象,但是新推出的产品逐渐解决了这一问题。而从膜的外观来说,由于具有Low E特性的金属自身的特点,Low E窗贴膜通常会呈现一定的琥珀色,对于颜色有偏好的人来说,会对产品选择构成一定的影响。
3 Low E中空玻璃
3.1保温隔热性能
LOw E玻璃可以获得相当低的辐射率,达到0.2以下,甚至能低于0.02,这将意味着80%。98%的室内热量
会被保留在室内,在冬季将极大节约取暖的花销。极低的辐射率将大大改善窗户的保温隔热性能,使得玻璃的温度在冬季得到有效的提升,让室内的人员获得最高的舒适性。普通中空玻璃K值约为2.67,LOw E中空玻璃则可以达到1.7及以下。
3.2初始投资和投资回收期
对于建筑改造,要将现有的中空玻璃拆除,更换成LOw E中空玻璃,成本将在500元/m2或更高;如果是将原有的单片玻璃换成Low E中空玻璃,则涉及到更换窗框等型材,投资进一步加大;如果是在现有的中空玻璃基础上再增加一道Low E中空玻璃,将获得更好的节能
效果和舒适性,但相应的投资也更高。这类改造的投资回收期甚至可能会达到20~30y。
3.3施工
当商业建筑在安装新的窗户时,室内人员必须安置到新的地方。施工周期的长短受到现有窗户状况的影响,更换数量的影响,更换方式的影响(彻底更换,还是要保留窗框)。对于每一扇窗户,视窗户类型、尺寸和复杂程度不同,施工时间可能需要数十分钟甚至数小时。在改造施工的过程中,建筑可能会由于部分窗户已经拆除,而新窗户尚未安装,从而导致部分区域无法使用。
3.4质保
中空玻璃质保通常在10v。
3.5对室内和室外的影响
LOw E玻璃和Low E窗贴膜一样,都采用了光谱选择技术,对于可见光高透过,而对于红外线则可以实现高反射。因此室内可以好的利用自然光,而不会引入不必要的热量,从而减轻了空调制冷的负荷。比较新的Low E玻璃技术可以做到非常好的光谱选择性,对于可见光实现极低的反射和极高的透过。这类Low E玻璃在应用上需要考虑实际环境,合理设计,避免给室内带来过多的可见光,造成眩光的问题。
4小结
在现有低效能窗户的改造中,无论是选择贴膜还是更换玻璃,都是朝向节能环保做出的努力。经过对保温隔热性能、初始投资和投资回报期、施工、质保、对室内和室外的影响等因素,应该能最终做出合理的选择。能改善窗户的保温隔热性能,就是向成功的方向迈进了
一步。
参考文献
[1]杜宗翰.建筑节能的关键是门窗节能.中国建材报,2005年8月1日,第B04版.
f2】龙文志.建筑玻璃贴膜.新型建筑材料,2009(1):72-74.