太陽能冷卻加熱薄膜玻璃在降能耗窗戶中的研究與應用*

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. 遼寧省技術工程大學 遼寧 阜新 123000；3. 河北建材職業技術學院 河北 秦皇島 066004

隨著國家經濟的持續快速發展，各種能源需求日益增大，能源供需矛盾日漸凸現，能源危機越來越突出。在這樣的背景下，消耗能源對環境污染問題引起人們的高度重視。擁有碧水藍天已成為整個社會關注的熱點問題。如果環境濡染得不到及時妥善地解決，必將直接影響人民群眾的根本利益，制約我國經濟發展和轉型升級。充分利用太陽能、風能等再生綠色清潔能源，不但能提升我國科技進步，更能破解我國能源不足現狀，使經濟轉型升級、可持續發展得到有力保障。發展綠色節能建筑，提升建筑經濟效益，對秦皇島定位旅游、避暑、康養海濱城市有著特殊的戰略經濟意義[1]。

1 本地區現有建筑外窗調研與分析

窗戶是對外熱量交換的主要建筑結構構件，不僅與其他圍護結構有溫差傳熱問題，還有通過窗戶縫隙的空氣滲透進行熱傳遞。現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，室內熱量損失較重。盡管窗戶面積占建筑外圍護結構面積的比例較低，但在居住類以外建筑中，通過窗戶散失的采暖和制冷能，往往占到整個建筑圍護結構能耗的一多半以上。基于窗戶對建筑節能突出重要性，建筑節能的關鍵是窗節能，作為對窗戶能量損失起決定作用的窗玻璃隨即發展成為建筑節能玻璃。目前，市場現有節能玻璃雖對建筑節能起到了一定作用，在一定程度上改善了室內熱量損失問題，但隨著人們生活水平質量的日益提高，對于節能玻璃的要求也越來越高[2]。

2 氣溶膠玻璃的研究

氣溶膠在農業、工業、國防等重點領域有著廣泛的應用，它存在形式有氣態和固態，本文通過物理方式對中空三層4mm玻璃密閉中間嵌入氣態氣溶膠，對注入的方式方法，不同注入計量玻璃吸收光譜、透光度及化學穩定性進行了實驗研究和檢測，得出中空玻璃注入不同量氣溶膠與其他節能玻璃通過率遠高于其他節能玻璃。

通過實驗分析得出，玻璃間隙在4mm時，每平方米中空三層玻璃嵌入氣溶膠比例為70%時，在滿足《公共建筑節能設計標準》采光系數要求的同時，此時傳熱系數K值最佳，玻璃導熱系數U值較好。

此節能玻璃很好地利用了氣溶膠和中空玻璃各自的優點，將太陽光的熱能進行儲存，杜絕了熱量通過玻璃進行傳熱，熱系數遠低于Low-E玻璃和貼膜玻璃等節能玻璃，起到很好的隔熱保溫能力。同時對窗框與墻體構筑物進行保溫連接處里，杜絕因冷橋玻璃凝水造成采光降低影響，使保溫效果進一步提高，同時降低了外界噪音[3]。

3 外窗玻璃節能改造的意義

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間增加。室內外溫差加大，致傳熱系數增大，熱損失嚴重，增加了冬季采暖負荷。因此，對外窗進行節能改造勢在必行，主要從玻璃、窗框、窗型和安裝連接方式四個方面采取措施。本文主要從節能玻璃改造入手，通過對老舊小區和新建小區采用節能玻璃的推廣，來論述改造的重要意義。

2020年，市住建局對海港區某小區進行窗戶、地面改造。窗框更換為斷橋鋁材質，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，同時連接縫隙采用耐候膠密封材料進行封堵，窗框采用絕熱材料與墻體構筑物固定，杜絕冷橋問題。改造案例：通過對某棟一單元東室6戶改造前后室內溫度登記，溫度比改造前提升了2～4℃[4]。

4 結束語

本文通過玻璃、窗框、窗型、安裝等四方面對建筑外窗進行節能改造，特別是對既有節能玻璃的轉型升級改造為加熱薄膜玻璃，不僅可以有效提高室內溫度，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。同時也是充分利用清潔再生能源的典型實例，為保護自然環境做出積極貢獻。