顶级商店博览会
窗口股票图像。

照片Credit:Getty Images

Windows,无论是在家庭还是商业建筑,都是一种臭名昭着的能源效率低,让夏天过多的炎热,或者在冬天过多的热量。几个世纪以来,这一效率受到了威力,因为窗户向人类传达:进入阳光,外面的世界看法以及强大的设计审美。简而言之,窗户在这里留下来。

鉴于Windows的建筑持久性,在过去的几十年里,重点放在了几十年里,让他们更绝缘和高效。这已采用各种材料和设计进行。例如,双窗玻璃首先在20世纪初开发但未广泛使用,直到20世纪80年代,在窗口系统中添加了一层绝缘空气(窗格之间)。铝和乙烯基在窗框中的应用,UV阻挡膜的出现和第三窗格的添加也提高了效率。

在窗户制造业中,增加窗口效率的最大努力之一已经围绕使用先进材料从内部窗框结构中的外窗框结构进行热分离,从而最大限度地减少通过窗口系统的能量传递。

悄然而顽强地追求过去几十年的这一挑战是越来越复杂的挤压或拉挤型曲线,旨在将纤维增强的复合垫圈与外部和内部框架的结构相结合到直接下方的空间中。这些“热断裂”是领先的窗口系统,以能量效率的新时代。

测量,调节窗口效率

Windows提供无数的热量损失或在建筑物或家中获得的机会。Bill Blazek,Technoform(Twinsborg,Ohio,U.)的3种方式中,窗户外部或窗户内外的热能可以很容易地通过窗户系统传输。对流是腔内的空气循环,占能量流量的约35%。传导,即能量流过固体材料,占传输的约50%。最后,辐射发生从较高的表面到较冷的表面,占能量流量的约15%。因此,窗口设计和施工材料的质量对窗口的整体能源效率产生了重大影响。

在过去的20年左右,随着对全球气候变化和能源效率的担忧,政府监管机构越来越多地瞄准了窗口能源效率作为一种工具,以帮助中度能源消耗,办公室建筑物和其他结构。因此,所承担的每一个新的建筑或改造项目都提供了逐步增加窗口的机会 - 以及扩展,建筑 - 能源效率。

每个国家都以不同的方式接近这一挑战。在美国,窗口抵抗热传输的能力,其特征在于U因子,测量为BTU / HR-FT2°F。在欧洲,效率的特点是具有类似的术语,U值测量为W / M2K。在两个地区,U形因子/值越小,越好。窗口在直接阳光下的性能的测量特征在于太阳能热增益系数(SHGC),其值可以为0.0-1.0;再次,越来越越好。

有一个复杂的建筑规范网络,管理和规范世界各地的窗口能效。领导方式是国际建筑守则(IBC)和国际住宅守则(IRC),由此管理国际委员会(ICC)。但是,每个国家,在美国,每个国家也开发自己的代码,可能会从ICC规范中脱颖而出。Further, although regulations vary from country to country, European efficiency standards, guided by aggressive energy conservation and greenhouse gas mitigation goals, are more strict than those in the U.S. For example, in Finland, one of the more strict EU countries, the U-value requirement is 1.0, which converts to a U-factor in the U.S. of 0.18.

在美国,相反,能效标准由地区定义。有四个地区,每个地区都覆盖了全国西部的西北地区:南部,南北,南部北部。在北部地区,U形标标准为0.27-0.30。在北部和南部地区,它是0.30,在南部地区,它的0.40。这些标准使用欧洲U值,范围为1.5-2.3。

Schüco铝制窗框框架,显示出热休息

Schüco铝制窗框的这种切屑显示了一系列聚酰胺/玻璃纤维(黑色)和泡沫(白色)热断裂,其从框架(右)的内部隔离框架(左)的外部,以最大限度地减少能量转移并最大限度地提高效率。请注意,这是一个三个窗格窗口。照片学分:Schüco

热休息出生

窗户和窗帘墙体制造商的工程和项目服务副总裁David DesutterEFCO(Joplin,Mo.,美国)说,铝合金框架窗户普遍偏好,特别是在商业建筑中。铝比获得和挤出相对便宜,因为它易于涂装,它可以满足各种颜色要求。此外,DESTRATHS说,可以容易地调节铝框架以满足各种架构需求 - 例如,强调或去除框架,从而强调或去强调窗口本身中的玻璃。其中一个铝也特别良好地进行能量。“铝是地球上最好的热导体之一,”他说。“它具有很大的特性,但热效率不是其中之一。”

如上所述,多窗格玻璃和其他技术在铝合金窗口内部有效地减轻能量损失,但仍然存在挑战以减轻铝框架周围的能量损失。这样做的方式,说:脱光,是将铝框架的外部和内部分离在高度绝缘的聚合物材料中完全分离,以使其周围的能量转移最小化。

这种绝缘间隙或热断裂表示脱光,通常用聚酰胺制备,并且具有挤出,具有多向玻璃纤维增​​强,或(不太常见的)与连续玻璃纤维增​​强件。Blazek, at Technoform, which extrudes thermal breaks for EFCO, says polyamide is frequently the material of choice for thermal breaks because its CTE is similar to aluminum’s, it has good thermal and structural characteristics, reliable quality, enables precision parts with tight tolerances and it’s readily recyclable. He adds that glass fiber loading in a thermal break typically ranges from 25-40%, depending on structural requirements.

在其最基本的设计中,热断裂包括具有空心中心的管状轮廓。大约十年前发展的EFCO的首次热休息时间约为12毫米宽,5毫米厚,但今天说,脱近,EFCO的热断裂宽度可能超过25毫米;Blazek说Technoform可以产生甚至更宽的热休息。EFCO在EFCO的热断裂设计中的大部分演变都是由越来越受欢迎的美国建筑规范驱动。裂开指出,多年来,美国U-Infact标准为0.45,但随着当今逐渐减少到0.27-0.40的范围,EFCO被迫采用更复杂的热断裂设计。“我知道窗口效率下降0.33到0.31的大变化似乎并没有,但我可以告诉你这是一个非常大的交易,”德坦德说。

铝窗框的Technoform热断裂

Technoform提供了各种热折叠设计到窗户制造商。这里显示的是两种公司的挤出聚酰胺/玻璃纤维热断裂(黑色)两种铝框架结构。照片信用:Technoform

驾驶热断裂设计

使用挤出与挤压来制造热突发,归结为纤维增强型 - 不连续(多向)与挤出和连续用挤压的价值和益处。DESTRATH表示,EFCO的热衰竭是挤出的,具有不连续的纤维增强聚酰胺66,这符合公司寻求的强度和热性能要求。

At Technoform, which extrudes EFCO’s polyamide 66/glass thermal breaks, Blazek says thermal break design is influenced by a variety of factors: “The size and complexity of the thermal break is very system dependent and is chosen based on desired level of thermal performance, thermal transmittance — also known as the U-value — structural requirements, other system design characteristics such as window type, hardware, glass makeup, the function of the part within the system and overall system cost targets.”

当然,随着热分析设计复杂性的增加,成本所以Blazek:“相关成本往往抵消了它为系统带来的价值和长期节能,建筑物及其占用者的健康益处。通过我们的全球网络和广泛的资源克服了设计和工具挑战,以不断创新和发展合适的解决方案以满足任何挑战。“Blazek补充说,对于北美的许多项目,价值工程(尽管强调“价值”)通常会导致接受较低的成本/降低性能系统。“采用先进的热破坏材料的最大障碍是北美市场对短期成本的重点,而不是与建造节能,健康结构相关的长期价值,”Blazek说。

什么可能更先进的热休息看起来像?在欧洲,更严格的热效率要求促使开发高度复杂,多腔热断裂。例如,窗户制造商Schüco(Bielefeld,德国) - ThewSoform还为哪种技术提供热休息 - 和Thermeco(维多利亚,澳大利亚)展示固定和打开窗口系统,该系统具有多个热断裂,每个断裂都旨在适合特定的空间框架。此外,这种断裂通常具有多个腔室增强绝缘的腔室。

一个问题是,如果和拉挤成都可能成为热破坏制造的选择。复合材料制造商膨胀物复合材料(Vantaa,芬兰)专门用于制造各种终端市场的复合零件和结构,包括住宅和商业建筑和基础设施应用。Gert De Rover,Group Semment Owner Building和Exel的基础设施表示,具有有时添加的聚酰胺/玻璃纤维型材的挤出,用于额外的绝缘材料,是窗户热破坏制造的标准材料和工艺组合。然而,他承认,随着窗户系统变得更加复杂并且随着框架变宽,对可能增加结构性能的热衰退的需求。

温泉铝窗框,具有热休息

欧洲建筑规范决定了窗口能效的严格标准,该标准正在推动开发和使用更复杂的热断裂设计,包括拉挤结构。美国标准落后于欧盟标准,但在未来几年可能变得更加严格。这里显示的是澳大利亚的Thermeco的窗口,具有绿色的热休息。照片信用:Thermeco

例如,DE ROOVER说,EXEL开发了一系列布鲁德玻璃纤维/聚酯门刀片和门楣,提供绝缘和结构性。这些属性可能会在窗口系统中吸引人 - 特别是借助铝框架的广泛使用。“在刀片和门楣中,你看到了保温的好处,以及材料的结构完整性,”他说。“刀片和门楣具有一定的跨度和一定的重要性,并占据了我们满足这些要求。”

一些自定义窗口系统的制造商,特别适用于住宅应用,已经转向被拉挤出的热断裂。例如,基于U.S.的窗口制造商Arcadia Custom特别呼叫在其热断点系统中使用拉挤。和聚氨酯(PU)树脂供应商Covestro(Pittsburgh,Pa。,美国)是针对其Baydur PU的窗户热休息专门为中国市场而定。

进化热休息进入未来

无论这个过程如何,Technoform的Blazek表示,美国建筑业应期望看到未来几年在热休息中提高设计复杂性的趋势。“建筑规范以缓慢而稳定的节奏进展,允许增量系统开发,”他说。“在美国,这个国家的几个地区是加利福尼亚州和纽约等的方式。在加利福尼亚州,标题24是鼓励创新和提高系统热性能的催化剂。在纽约,NYC本地法律97和WA国家HB1257将强烈推动现有的建筑改造,以避免超过碳,能量排放限制的罚款。这在2024年开始与最糟糕的建筑物,扩大到2030年的覆盖范围明显更多。“

此外,他说,加拿大建筑物的2020年国家能源守则(NECB)正在接近出版,并将包括非常激进的U-Factor变化。Similarly, the U.S. government is moving more aggressively to encourage the adoption of more energy-efficient systems with the Energy Act of 2020, which is included as part of the COVID-19 relief and appropriations package that passed the U.S. Congress in December 2020. Globally, says Blazek, the 2024 International Building Code (IBC), 2024 International Energy Conservation Code (IECC) and the ASHRAE 90.1 and 189.1/International Green Construction Code all have strong initiatives to advance codes for more energy-efficient systems. Blazek concludes: “I would expect this evolution in the U.S. to continue with slight market shifts toward long-term energy efficiency and healthy building practices, increased adoption and enforcement of codes requiring improved energy efficiency and performance.”

相关内容

Vericut复合应用程序