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节能窗如何让家冬暖夏凉(1)
http://www.100md.com 2020年7月1日 《百科知识》 202013
     据统计,很多发达国家60%的电力消耗于取暖、制冷和照明。如今,大多数都市居民在室内生活的时间远远超出了在室外活动的时间,人们越来越看重生活和工作环境的舒适度,因此所消耗的能源也与日俱增。

    随着环保理念深入人心,节能方式、节能技术也在不断创新,在建筑材料领域,节能窗就是其中之一。为了降低建筑物能源消耗,技术专家各出高招,在节能窗的材质上下功夫,开发了形形色色的节能窗。

    变色玻璃和吸热玻璃

    随着光线变强,玻璃的颜色就会变暗,根据这种需求,研究者开发了光致变色玻璃,简称变色玻璃。变色玻璃的制作过程听起来比较简单,就是在普通玻璃中掺入氯化银等光致变色材料,普通玻璃就变成了变色玻璃,光线越强,玻璃就变得越暗。

    在夏季太阳辐射强时,安装了变色玻璃的窗户颜色会变暗,可使室内更加凉爽,减轻空调机的负担。但这种变色玻璃窗有明显的缺点,即在寒冷而阳光很强的日子里也会阻挡阳光进入室内,因而其应用具有很大的局限性。
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    吸热玻璃能在一定程度上弥补变色玻璃的不足。吸热玻璃可吸收热辐射线(即红外线),这种玻璃的热辐射线透过率只有20%左右。太阳光中既有可见光又有红外线,吸热玻璃能阻隔大部分红外线,同时却能透过75%的可见光。在普通玻璃的原料中加入一定量的有吸热性能的着色剂,就可以制成吸热玻璃。

    中国南方地区的建筑很适合安装吸热玻璃窗,因为在漫长的夏天,这种窗户不仅能令室内凉爽,也能让可见光射入房间,不影响屋内亮度。为了克服这种玻璃在吸收热辐射之后容易升温爆裂的缺点,生产商往往将其做成夹网玻璃或者双层玻璃。这种玻璃窗多用于航空控制塔台、警亭、特殊仓库和特殊厂房等建筑中。

    低E窗:双层玻璃有玄机

    为了冬季保暖,中国北方的建筑物窗户一般由双层玻璃组成,中间由一层空气隔开,两层玻璃的间隔约为1.2厘米。低E窗便是一种双层玻璃窗。在制作低E窗的过程中,生产者会在两层玻璃之一的内表面上,加上一层低辐射薄膜涂层。涂层由多层金属或者金属氧化物组成。这种涂层极薄,一般仅有纳米级的厚度,可见光可以穿过涂层,而热辐射无法通过,因此室内的热辐射被低E窗的里层阻隔。在普通的双层窗户中,室内的热辐射会穿过两层玻璃间的空气层,辐射到外层玻璃,再由此耗散到室外。但是由于低E窗的低辐射涂层使热辐射难以到达空气层,热量在玻璃上聚集起来,最后又辐射回室内,这种现象就是低E窗的热镜效应。低E窗的热镜效应会将热量限制于室内,起到保温作用。
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    低E窗也经历了多次技术迭代。第一代低E窗由于其低辐射涂层采用真空淀积法形成,非常脆弱、易损坏,运输安装都不方便。后来,研究者发明了一种“热解”工艺,将低辐射材料注入到玻璃表层,使其强度大大提高,这样的低E窗可用于没有任何防护的场合,如屋顶窗、温室等。

    低E窗虽然主要用于冬季保持建筑物内部的热量不外逸,但是,只要窗户不受太阳光的直射,其热镜效应在夏季也是十分有益的。炎热的夏天,由沥青路面、车辆、建筑物等发出的长波热辐射形成热浪,照在窗户上,低E窗会在热镜效应的作用下将热浪反射回室外。在阳光充足的地区,玻璃制造厂商常常将低辐射涂层和吸热玻璃或变色玻璃相结合,进一步减少阳光直射的热量进入室内。与普通双层玻璃窗相比,这种复合型低E窗的隔热性能增加了约50%。

    最近,一种改进型低E窗也进入了节能窗市场,它的低辐射涂层不是敷于玻璃表面,而是敷于薄薄的聚脂膜片上,聚脂膜片则被置于两层玻璃框之间。这种设计增加了第二个空气层,隔热效果更好。从生产的角度来讲,处理柔性的聚脂塑料膜也要比处理玻璃容易得多。
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    气溶胶也能变出隔热窗

    提到“气溶胶”你会想到什么?恐怕你很难将这三个字和隔热窗联系起来,但的确有一种节能窗就叫气溶胶隔热窗。

    制造气溶胶隔热窗离不开二氧化硅。将透明的纯二氧化硅颗粒黏结在一起,使得颗粒之间形成许多直径仅有几纳米的微孔,这就是“气溶”,这种二氧化硅颗粒黏结物质被称为硅气溶胶。硅气溶胶中这些极为细小的微孔內充满了空气分子。由于微孔之间是相互隔绝的,因此其中的空气分子不能流通,这就阻隔了热量的传递。由于这些微孔的直径比可见光的波长还要小得多,不影响光线的通过,因此硅气溶胶是清澈透明的。将硅气溶胶夹进透明的硬塑料或者普通玻璃之间,使其结构稳定坚固,可用来制作较为理想的既隔热又透明的气溶胶窗户。

    气溶胶隔热窗的阻热效率是普通双层玻璃窗的5倍,低E窗的3倍,所以采用这种窗户的建筑物冬暖夏凉,可节省许多空调用电。德国的一个太阳能研究所就利用了气溶胶隔热材料建造图书馆。图书馆整块墙面采用落地双层玻璃窗,夹层内填充了硅气溶胶,这使图书馆内温度舒适,光线充足而柔和。
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    自动调节“开关”的电致变色窗

    自动调节“开关”窗采用了一种基于电致变色现象的最新技术。它可以自动地连续调节窗户的透明度和隔热系数,有着更加广泛的适应性。

    自动调节“开关”窗是由多层结构的电致变色板做成的。变色板的最外层是透明的平板电极,实际上是极薄的导电膜。两个平板电极内各有一块活性材料板,两块活性材料板之间夹着一层电解质夹层,在没有电压作用的情况下,这三层是透明的。在两个平板电极上加上电压的时候,电解质中的一些离子会进入一块活性材料板中,使得这块活性材料板的透明度下降,呈现“关”的状态。当加上反向电压时,离子又从活性材料板中被拉出来,回到电解质夹层中,活性材料板恢复其清澈透明状态,即呈“开”的状态。这个过程可以反复重复400万次。, 百拇医药(陶诗秀)
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