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【新闻】泰诺风中国首个被动式铝合金用窗是怎么诞生的自动剥线机

发布时间:2020-10-19 06:39:04 阅读: 来源:压铸锌铝件厂家

林深见鹿 | 从想法到实践,中国首个被动式铝合金用窗是怎么诞生的?

鹿在林深处,鲸在海蓝中。

若是想见鹿,必至深林中。

疲于奔命的城市节奏让人们日益浮躁起来,而学术却是一个不得不沉下心来坚定前行的过程。

就像一条从宽阔平原走进幽静深林的路,一路上有杏花春雨,也有塞北秋风,有山重水复,也有柳暗花明。行至深处你会发现,鹿,原来就在这里。

这便是我们的初衷。

忠实的粉丝应该早已发现,整一个十月泰叔都在为大家普及被动房知识。参加了北京FBC展会的各位,看到现场如此多优秀门窗企业展出的被动房产品,应该暗自窃喜“老师这题我复习过!”吧。全国的节能政策越来越严格,U值具有绝对优势的被动房应运而生。今天泰叔想和大家聊聊中国被动式铝合金用窗的起源之路。研发过程也许并不如想象中的顺利,但结果仍是让人欣喜。

第二十讲:

从想法到实践,中国首个被动式铝合金用窗是怎么诞生的?

1. 前言

一颗种子,需要精心的呵护,才能长成一棵参天大树。

一个想法,需要专业的研发,才能成为一个可行的方案。

世界上从来不缺等待发芽的种子,但如何让它们成功长大,才是我们应该思考的。

2.1 起源之路

众所周知,德国对门窗节能规范的要求近乎严苛,所以被动式房屋的发展在德国尤为迅速,得益于此,作为德国企业的泰诺风,自然有更多机会接触到这项新兴技术,在欧洲参与了众多企业的被动用窗的开发研究工作,积累了相当丰富的经验。

青岛中德生态园是由中德两国政府建设的首个可持续发展示范合作项目,其中被动房项目意在建设被动房中国技术中心,建立相关产业联盟和产业基地。青岛乐克来新型门窗有限公司希望拿下这个项目,一个专业的合作伙伴自是如虎添翼。拥有丰富研发经验的泰诺风此时成为了首选。于是,泰诺风联合德国诺托,与乐克来一起踏上了长达半年的被动式铝合金用窗研发之路。

那中国第一款通过德国被动房研究所认证的被动式铝合金用窗Rocky110+的诞生究竟经历了些什么?且听泰叔与你细细道来。

2.2 中道遇阻

最开始,我们的设计方案是使用Ug=0.5 W/(m 2·K)的中空玻璃,搭配使用暖边间隔条,型材复合了54 mm的隔热条。模拟计算后得到了整窗Uw值小于0.8 W/(m 2·K)的结果。正当所有人为这个结果欢呼的时候,与PHI的沟通却给我们浇了一盆凉水。PHI把全球划分成了7个气候区,每个气候区都有规定的Ug值,青岛对应的气候区只能采用Ug=0.7 W/(m 2·K)配置的玻璃。所以想要Uw值小于0.8 W/(m 2·K),Uf值也应该小于0.8 W/(m 2·K)才能达到PHI的认证要求。

2.3 一探究竟

本以为翻过了山就可以看见海,但漫漫研发之路还远不止于此。

除了整窗U值、玻璃U值等常见热工性能参数外,德国被动房研究所提出了一个新的概念:“值”—不透明部分的线传热系数,计算公式为:

▲表1.PHI节能等级划分标准

整窗Uw值达标的被动窗是依据通过不透明部分的热量流失进行评级的,其性能等级的影响因素有型材的Uf值、型材可视面积Af、玻璃边部的线传热系数和玻璃边部周长Lg。根据PHI的节能评级标准,当≤0.110 W/(m·K)时,节能等级评定为A;当≤0.155 W/(m·K)时,节能等级评定为B;当≤0.220 W/(m·K)时,节能等级评定为C。

按照这种评级方法,在被动窗开发过程中,仅仅考虑Uw值是不全面的。因为依靠高性能中空玻璃甚至真空玻璃来降低Ug值,以实现Uw值小于0.8 W/(m 2·K)的设计,会因为不透明部分线传热系数值超标而降级甚至无法通过认证。所以型材Uf值和玻璃Ug值应该同步提升,共同完成被动窗的设计优化。换言之,被动房用窗追求的是同时兼顾使用优质的型材、玻璃和间隔条,而不是仅仅通过取长补短来实现Uw值达标。

根据计算公式可知,值选用暖边间隔条后,已经无法再大幅降低,且影响比例不足10%。要想通过认证必须在Uf值上有所突破,所以我们就开始了为期半年的研发之路。

2.4 屡试屡验

总结了之前的经验,泰叔和同事们变得更加严谨,理论与实践结合,不断地改进和优化设计。

我们首先尝试将隔热条从54mm加大到64mm,Uf值降低了将近0.3W/(m 2·K)。为了进一步降低Uf值,我们便又对密封胶条和泡沫填充进行了优化,此时的Uf值已达到1.0W/(m 2·K)左右,更加接近了我们的目标值。接着,我们对型材结构和密封胶条进行了大幅升级调整,并且使用了导热系数更低的发泡进行填充,终于使Uf值达到了0.888W/(m 2·K)。

但我们并未仅仅满足于Uf值达到0.888W/(m 2·K),为了得到更低的Uf值,泰叔又从可视面角度出发,研究了可视面高度的变化对Uf值的影响,135~168 mm部分结果如下表:

▲表2.可视面高度的变化对Uf值的影响

由表2可知:随着可视面高度的增大,Uw值随之下降。结果和我们传统认知恰恰是相反的。通过热工模拟和对整窗Uw计算公式的分析,泰叔认为主要是因为在传统认知中,玻璃的Ug值一般比Uf值低很多,降低可视面高度可以增大玻璃可视面积占比,有利于降低Uw值。但是被动房用窗Uf值一般会达到0.8 W/(m 2·K)左右,和Ug=0.7 W/(m 2·K)几乎相差无几,所以“玻璃可视面积占比增加”带来的改善并不大。

▲表3.热工计算报告1

▲表4.热工计算报告2

大胆假设,小心求证。为此泰叔进行了一系列的模拟,通过对比两份热工计算书的数据我们可以发现,可视面高度从135 mm提高到168 mm后,计算结果变化如下:

● Af·Uf的计算结果增大了0.0507 W/K;

● Ag·Ug的计算结果减小了0.0972 W/K;

● Lg·ψg的计算结果减小了0.0047 W/K;

● Af·Uf+Ag·Ug+Lg·ψg的计算结果结果减小了0.0513 W/K。

根据上述公式计算可得,Uw值减小了0.0282 W/(m 2·K)。

2.5 云开见日

通过大量的计算,一次次的实验,最终我们选用了168 mm的可视面高度。它的Uf值达到了0.797 W/(m 2·K),整窗Uw值达到了0.78 W/(m 2·K),满足德国被动房研究所的要求!

▲图1.德国被动房部件认证书截图

注:图片来自德国被动方研究所(PHI)

适用在寒冷地区的Uw值为0.8 W/(m 2·K)的被动窗通过PHI认证后,青岛乐克来新型门窗有限公司又提出了一个想法,那就是开发适用在温暖地区的Uw值为1.0 W/(m 2·K)的被动窗。

有了前期的经验,这次的进程便顺利得多。我们试用前文提及的135 mm 可视面高度的方案。它的Uf值达到了0.888 W/(m 2·K),配上Ug值为0.9 W/(m 2·K)的玻璃,整窗Uw值达到了0.94 W/(m 2·K),轻松地满足德国被动房研究所的要求,并且达到了phB级别的节能评级认证。

▲图2.德国被动房部件认证书截图

注:图片来自德国被动方研究所(PHI)

3. 结束语

目前我国的节能建筑发展蒸蒸日上,但是在技术标准和产品性能方面和被动房还存在很大差距,随着被动房在中国的迅速普及和大力推广,被动窗的研发和推广也势在必行。Rocky110+被动用窗的研发打破了国产铝合金窗无法满足被动房需求的言论,减少房建项目碳排放,开创了节能建筑事业的新篇章。

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