太陽能冷卻加熱薄膜玻璃在降能耗窗戶中的研究與應(yīng)用*

牟秀軍 孫悅 孫曉瑋 張麗霞

1. 秦皇島市房屋維修管理處 河北 秦皇島 066002；2. 遼寧省技術(shù)工程大學(xué) 遼寧 阜新 123000；3. 河北建材職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北 秦皇島 066004

隨著國家經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，各種能源需求日益增大，能源供需矛盾日漸凸現(xiàn)，能源危機(jī)越來越突出。在這樣的背景下，消耗能源對環(huán)境污染問題引起人們的高度重視。擁有碧水藍(lán)天已成為整個(gè)社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問題。如果環(huán)境濡染得不到及時(shí)妥善地解決，必將直接影響人民群眾的根本利益，制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級。充分利用太陽能、風(fēng)能等再生綠色清潔能源，不但能提升我國科技進(jìn)步，更能破解我國能源不足現(xiàn)狀，使經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級、可持續(xù)發(fā)展得到有力保障。發(fā)展綠色節(jié)能建筑，提升建筑經(jīng)濟(jì)效益，對秦皇島定位旅游、避暑、康養(yǎng)海濱城市有著特殊的戰(zhàn)略經(jīng)濟(jì)意義[1]。

1 本地區(qū)現(xiàn)有建筑外窗調(diào)研與分析

窗戶是對外熱量交換的主要建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不僅與其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)有溫差傳熱問題，還有通過窗戶縫隙的空氣滲透進(jìn)行熱傳遞。現(xiàn)窗扇多采用塑鋼推拉單層普通玻璃式，隔熱性能差，密封不良，室內(nèi)熱量損失較重。盡管窗戶面積占建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積的比例較低，但在居住類以外建筑中，通過窗戶散失的采暖和制冷能，往往占到整個(gè)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗的一多半以上。基于窗戶對建筑節(jié)能突出重要性，建筑節(jié)能的關(guān)鍵是窗節(jié)能，作為對窗戶能量損失起決定作用的窗玻璃隨即發(fā)展成為建筑節(jié)能玻璃。目前，市場現(xiàn)有節(jié)能玻璃雖對建筑節(jié)能起到了一定作用，在一定程度上改善了室內(nèi)熱量損失問題，但隨著人們生活水平質(zhì)量的日益提高，對于節(jié)能玻璃的要求也越來越高[2]。

2 氣溶膠玻璃的研究

氣溶膠在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防等重點(diǎn)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，它存在形式有氣態(tài)和固態(tài)，本文通過物理方式對中空三層4mm玻璃密閉中間嵌入氣態(tài)氣溶膠，對注入的方式方法，不同注入計(jì)量玻璃吸收光譜、透光度及化學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和檢測，得出中空玻璃注入不同量氣溶膠與其他節(jié)能玻璃通過率遠(yuǎn)高于其他節(jié)能玻璃。

通過實(shí)驗(yàn)分析得出，玻璃間隙在4mm時(shí)，每平方米中空三層玻璃嵌入氣溶膠比例為70%時(shí)，在滿足《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》采光系數(shù)要求的同時(shí)，此時(shí)傳熱系數(shù)K值最佳，玻璃導(dǎo)熱系數(shù)U值較好。

此節(jié)能玻璃很好地利用了氣溶膠和中空玻璃各自的優(yōu)點(diǎn)，將太陽光的熱能進(jìn)行儲(chǔ)存，杜絕了熱量通過玻璃進(jìn)行傳熱，熱系數(shù)遠(yuǎn)低于Low-E玻璃和貼膜玻璃等節(jié)能玻璃，起到很好的隔熱保溫能力。同時(shí)對窗框與墻體構(gòu)筑物進(jìn)行保溫連接處里，杜絕因冷橋玻璃凝水造成采光降低影響，使保溫效果進(jìn)一步提高，同時(shí)降低了外界噪音[3]。

3 外窗玻璃節(jié)能改造的意義

近年來建成的住宅多為中高層、高層建筑，因樓間距小，致使冬季底層樓房遮光時(shí)間增加。室內(nèi)外溫差加大，致傳熱系數(shù)增大，熱損失嚴(yán)重，增加了冬季采暖負(fù)荷。因此，對外窗進(jìn)行節(jié)能改造勢在必行，主要從玻璃、窗框、窗型和安裝連接方式四個(gè)方面采取措施。本文主要從節(jié)能玻璃改造入手，通過對老舊小區(qū)和新建小區(qū)采用節(jié)能玻璃的推廣，來論述改造的重要意義。

2020年，市住建局對海港區(qū)某小區(qū)進(jìn)行窗戶、地面改造。窗框更換為斷橋鋁材質(zhì)，窗戶由推拉式改為平開，玻璃采用太陽能冷卻氣溶膠三層玻璃，同時(shí)連接縫隙采用耐候膠密封材料進(jìn)行封堵，窗框采用絕熱材料與墻體構(gòu)筑物固定，杜絕冷橋問題。改造案例：通過對某棟一單元東室6戶改造前后室內(nèi)溫度登記，溫度比改造前提升了2～4℃[4]。

4 結(jié)束語

本文通過玻璃、窗框、窗型、安裝等四方面對建筑外窗進(jìn)行節(jié)能改造，特別是對既有節(jié)能玻璃的轉(zhuǎn)型升級改造為加熱薄膜玻璃，不僅可以有效提高室內(nèi)溫度，還杜絕了冬季玻璃冷橋凝水影響采光，提高了居住舒適性和再生能源的利用率。同時(shí)也是充分利用清潔再生能源的典型實(shí)例，為保護(hù)自然環(huán)境做出積極貢獻(xiàn)。