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        YKK AP遮陽節能鋁合金門窗特點與節能效果

            文章來源: 發布時間:2016年04月13日 點擊數: 字號:

        YKK AP遮陽節能鋁合金門窗特點與節能效果

        YKK(中國)投資有限公司上海研發分公司物件設計高級經理  佐佐木啓人

        摘要

        伴隨著中國經濟的迅猛發展,城市化的更加深入,能源消耗總量也逐年遞增。在中國,建筑節能已經成為節能減排工作的重點。建筑節能的重點在門窗,隨著各地區對門窗保溫系數的要求不斷提高,門窗本身的保溫性能已經獲得很大的提高,可以有效提高門窗在冬季的節能效果。為了更好的實現夏季的節能效果,我們需要在保溫的基礎上,進一步的實現門窗的遮陽性能。

         

        本文將以YKK AP遮陽節能鋁合金門窗為例,詳細說明YKK AP遮陽節能鋁合金門窗的產品特點和優勢,就門窗和遮陽一體化提出YKK AP的解決方案。并以實際運用YKK AP遮陽節能鋁合金門窗的廣州、南京、北京的居住建筑為實例,從采暖、空調用電能耗方面,說明了使用YKK AP遮陽節能這一新型高節能性門窗對于降低建筑采暖、空調能耗有著顯著效果。

         

        1. 引言

        2011年是非常重要的一年,隨著“十一五”計劃的圓滿完成,第十二期五年計劃也開始啟動了。在能源日漸匱乏,低碳環保社會發展問題越來越嚴苛的當今,國家針對建筑行業節能環保的政策逐漸明朗起來。在2010年門窗幕墻高級論壇上,提出了中國門窗行業未來發展的三大重點,分別為:提高門窗的品質、推進節能的發展以及門窗標準化。并強調了節能將繼續成為中國門窗發展的重要一環。這無疑是中國門窗系統將向高隔熱化高節能化發展的方向標。

         

        2. YKK AP遮陽節能鋁合金門窗的特點

        2.1 產品特點

        針對高保溫和高遮陽標準的規定,YKK AP開發了遮陽節能一體化的新系列產品,彌補并克服了市面上各種遮陽產品的缺陷。其最大的特點是遮陽百葉單獨和斷橋鋁合金型材框體構成一個單元。并可直接和現有的YKK AP LD50斷橋鋁合金門窗產品相結合。通過一體化的設計,使其在提升遮陽性能的同時,也提高了門窗整體的保溫性能。且百葉可輕松的收納、展開、調節角度(圖1)。

        2.1.1 結構特點

            遮陽節能鋁合金門窗由可拆卸遮陽百葉組件和斷橋鋁合金門窗組成。遮陽百葉組件由斷橋鋁合金框型材和中空玻璃、百葉簾、單層玻璃組成。構成遮陽百葉組件的鋁合金框型材直接安裝在門窗的扇型材內,設計新穎,生產安裝便捷。

            遮陽組件采用模塊化的設計方式,一體化后窗的厚度只有80mm。通過不同的轉換料,遮陽組件可與不同開啟方式的門窗的窗扇型材進行連接,從而可實現固定、外平開、內平開、內平開下懸、上懸等多種開啟形式。

        2.1.2 節能特點

          遮陽節能鋁合金門窗保溫性能優異。一體化的門窗和遮陽單元設計、帶來系統化的保溫結構,配合中空玻璃與單層玻璃構成的三層玻璃結構,保證了門窗的保溫性能。據權威檢測機構檢測,遮陽節能鋁合金門窗在使用普通中空玻璃的情況下,保溫系數達到了五等級,與一般普通中空玻璃門窗相比,保溫性能優越。

        遮陽節能鋁合金門窗遮陽性能高,構造中使用普通中空玻璃和普通單玻,百葉顏色為象牙白色。遮陽簾關閉、門窗關閉的情況下,遮陽系數值可達到SC=0.24。能滿足江蘇省節能設計標準中最為嚴格的SC=0.3的要求。

          2.1.3 操作特點

        遮陽組件內百葉簾的收納和伸展操作由滑輪組構成的提升動滑輪結構來完成。在操作時頂端固定,在構成組件的斷橋鋁合金外框內設置有動滑輪組,滑輪組可以上下運動,滑輪運動時帶動繩索結構,實現百葉簾的收納與展開。

        遮陽節能鋁合金門窗的百葉簾角度是由轉向按鈕來操作,轉向按鈕與提升動滑輪按鈕分開設計,避免了使用時相互影響。葉片可在0-180度范圍內任意旋轉,滿足不同的遮陽和采光需求。

            2.1.4 人性化設計

        遮陽組件內的百葉簾收納和伸展的操作配件的高度為人性化設計,無論何種窗型組合,都能使百葉收納和伸展操作的配件設置在常人能夠到的高度,方便操作。

        遮陽節能鋁合金門窗的室內側單層玻璃單元可輕松拆卸,便于清洗和維修內部遮陽金屬百葉片。

        遮陽節能鋁合金門窗可安裝全半開裝置,在半開狀態下通風的同時可以遮陽,還可以防止盜竊或小孩子爬窗墜樓等安全問題。

            2.1.5 加工施工特點

            由于遮陽節能鋁合金門窗的遮陽單元和窗扇合為一體,施工和普通門窗的施工方式相同。相對于外遮陽的固定百葉和卷簾,可以節省施工的時間與成本,且無需對現有門窗的土建方式進行變更。

        2.2 其他特點

            而除了門窗本身的特點,遮陽節能鋁合金門窗的可為用戶帶來更多的好處。通過提高隔熱和保溫性能,來提高節能的效率;通過百葉來進行室內隱私的保護;通過葉片的調節來進行自由的采光與遮陽;同時還可提高整體的隔聲性,帶來室內安靜的環境等等。

         

            3. YKK AP遮陽節能鋁合金門窗的節能效果

        3.1 開發背景

        夏季,通過門窗進入室內的太陽熱量占全體能量的三分之一,因此從門窗流入的熱輻射對制冷能耗影響很大。為了提高門窗的節能效果,目前主要是對冬季保溫性能有比較嚴格的要求,從而降低冬季采暖的能耗。隨著節能需求的擴大,節能的需求,已經不僅限于冬季的保溫,夏季的隔熱也逐漸成為節能的主要手段。因此,通過門窗開口部實現優良的隔熱性能正在成為門窗節能的重點。

        3.2 保溫與遮陽

        保溫性能是指抑制陽光中紅外線所引發的輻射熱,以及室外熱空氣流入室內的熱傳遞的性能。另外夏季太陽光線中還包括強烈的紫外線,直射非常刺眼,而且會加速室內家具的老化,因為這對居住者的生活影響很大,所以門窗具備可以應對的遮陽與隔熱機能和性能就尤為重要。

        3.3 遮陽節能鋁合金門窗

        遮陽節能鋁合金門窗由外側5-A9-5的普通中空玻璃、內側3mm的單玻以及中間可收放百葉裝置構成。打開調整百葉就可抵擋熱輻射,達到遮陽效果。百葉葉片、立面圖及整窗斷面圖如圖2所示。表格1表示百葉葉片表面的遮陽性。

        3.4 保溫及遮陽性能的計算方法和結果

        本文依據建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程JGJ/T 151-2008,通過對窗框部截面進行模擬,計算出窗的熱工性能值(傳熱系數、太陽光總透射比)。通過簡化截面圖,構建模擬模型,再通過穩態2元傳熱解析求得窗框部的傳熱系數。解析所用的軟件是由LBNL(Lawrence Berkeley National Laboratory)和NFRC(National Fenestration Rating Council Incorporated)開發的?WINDOW?和?THERM?軟件。

        YKK AP斷橋鋁合金系列LD50及遮陽節能鋁合金門的外框部等溫圖、傳熱系數結果如表格2所示。表格3則是這兩種窗型的傳熱系數(K值)和遮陽系數(SC)的計算結果。例1是單獨采用普通中空玻璃和斷橋鋁合金型材時的計算結果。例2是遮陽節能鋁合金門窗。本文將計算并比較分別使用普通斷橋鋁合金LD50和遮陽節能鋁合金門窗的住宅節能效果。

         

         

                                                圖2. 遮陽節能鋁合金門窗的截面圖和立面圖

         

        3.5 建筑物采暖及空調能耗計算方法和結果

        采用表4中各個例子的熱性能值,計算不同的窗對住宅采暖、空調能耗的影響。計算建筑物采暖、空調能耗所使用的是以EnergyPlus作為引擎的建筑物能量模擬程序 DesignBuilder Ver.1.5(DesignBuilder Software Ltd)。

        3.5.1 計算對象

        本計算以圖3中圈出的公寓住宅大樓南側八樓最外側的住戶為計算對象。平面圖和窗的配置參照平面戶型圖圖4。鄰戶以及樓梯間視為絕熱界限。圖 5表示從南側觀看的計算對象的立體圖。

         

        所有計算部位的外墻都看作是相同的,采用30mm擠塑泡沫塑料作為隔熱材料。通風次數、采暖、空調能耗設定溫度遵從各個地區的居住建筑節能設計標準。設定值參照表4。在這里設定凌晨0點到 5點;工作日的9點到17點時間段空調不運行。

        3.5.2 各地氣象數據

        根據氣象條件的不同,采暖、制冷所需能耗也不同?;诟鞯夭煌臍庀髷祿?,模擬計算時采用對能耗有影響的平均室外氣溫、垂直面直接照射量、水平面擴散照射量的各月累計值,各數值參照圖6。

        以北京、南京、廣州為例,在冬季1月份的三地平均室外氣溫的差異為10℃左右,到了夏季的7月,三地間幾乎沒有差異。年度垂直面直接照射量北京最大,而相對的水平面擴散照射量北京最小。這是因為在北京,大氣中的水蒸汽等直接擴散照射的物質比其他地區都少得緣故。

         

         

        3.5.3 采暖、空調能耗計算結果

        把一年的氣象變化數據應用到住宅上,計算出一年的熱量流入和熱量損失,再換算成空調耗電量。

        表格3中的普通LD50及遮陽節能鋁合金門窗的節能效果對比正如圖7所示。根據上訴計算條件,通過解析我們計算出了南京、廣州、北京地區建筑每戶的年用電量。

         

        圖7. 使用遮陽節能鋁合金門窗的全年節能效果

        4. 結果總結

        本文通過對符合不同地區節能標準的門窗,以及相關的遮陽門窗系統進行熱工性能計算,并進行住宅的能耗模擬計算,明確了采用YKK AP的門窗對降低住宅采暖、空調能耗的效果是很明顯的。從而得到以下結論:

        ①  在夏熱冬冷的華東地區,以南京為例,每年可節省用電量10%,在夏季制冷時可以節省用電量16%。

        ②  在夏熱冬暖的華南地區,以廣州為例,全年幾乎無需采暖,制冷時每年可節省用電量12%。

        ③  在寒冷的華北地區,以北京為例,全年可節省用電量8%,而夏季效果明顯,可節省用電量21%。

         

            今后,國家對建筑節能將會更加重視,各種政策的實施也將接踵而至。為了中國建筑領域更好的發展,我們YKK AP還將繼續積極響應相關的法律、法規及標準,正確把握窗的熱工性能和其對各地區建筑物節能效果的影響,開發更多更好符合中國市場的產品,為推進中國的建筑節能事業做出貢獻。

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