“碳”索！内置百叶＋中空玻璃｜节能一体化设计

  建筑遮阳在欧美国家应用得十分普遍，有些欧洲国家几乎家家户户都用上了遮阳，记载着遮阳发展的历史足迹，而中国的建筑遮阳起步比较晚，并且结合我国的国情属于高层/超高层建筑居多，与欧美国家的建筑遮阳技术方法还存在着很明显的区别。另一方面，我国建筑遮阳市场非常大，年新建建筑量占世界新建建筑量的一半左右，这给了我国建筑遮阳行业一个发展契机，结合国外先进经验和我们的自身实践，能够赶上并与世界领先水平同步，并有机会世界领先。

  建筑外围护结构主要由外墙/楼板和门窗/幕墙组成，其中外墙/楼板作为不透明结构，以保温效果为先，保温效果越高越好。常见的保温技术如增加墙体厚度，改善墙体材料，增设外墙保温层等，现在应用已经很广泛和成熟。而门窗/幕墙作为透明结构，则需要兼具保温和通风的功能，需要在冬夏冷暖的动态中调节建筑内部的舒适度，外遮阳系统作为门窗/幕墙系统的补充，已经独立出来，作为外围护结构建筑节能的新颖有效的手段。

  随着城市化的发展和设计水平的提高以及节能环保观念的增强，加之“双碳”目标的提出，“碳”索一条符合中国建筑节能之路迫在眉睫。中空玻璃内置遮阳产品是传统的遮阳产品与新型技术的结晶，它具备了中空玻璃和遮阳产品的综合性功能，包括：遮阳、保温、隔音、调节采光、防火、抗寒、私密性、节约空间、便于清理等。

  对于建筑玻璃节能，可以定义为在一定周期时间的条件下，使建筑能耗降到较低的程度下同时获得较好的热舒适度、照明舒适度和视觉舒适度。动态调节任何具有各种各样的性能的功能玻璃，不管是超白玻璃或高效选择性透光Low-E玻璃，由于其性能是不可改变的，都不可能同时满足一年四季，一天24小时建筑内对热舒适性和视觉舒适性的需求[1]。建筑玻璃节能的重点是对热辐射透过率和透光率的双向动态调节控制，只有这样才有机会最终实现“零耗能建筑”。

  根据中国建筑协会能耗统计专业委员会2018年11月发布的《中国建筑能耗研究报告》，指出：建筑能耗占全国能源消耗比重的20.6%，建筑碳排放占全国能源碳排放的19.4%，并且住宅建筑碳排放量占比达到了41%，还尚有增加趋势。经统计，电力仍是建筑碳排放的大多数来自，并且全国建筑碳排放总量整体呈现出持续增长趋势，2016年达到19.61亿t，较2000年6.68亿t增长了约6.68亿t，增长了约3倍，年均增长6.96%。针对住宅建筑，冬冷夏热地区的节能改造是建筑节能的重点工作。随着城镇化水平的提高，住宅建筑比例将逐步扩大，而冬冷夏热地区是我国主要采暖特征之一，因此本文以冬冷夏热地区住宅建筑为例，分析外围护结构的节能技术。

  严格意义上讲，冬冷夏热地区由于地理特殊，并不是传统意义上的采暖区划，并且，根据我们国家历史等原因，冬冷夏热地区住宅建筑的集中供暖未施行，仅秦岭淮河以北区域进行了集中供暖，因此针对未集中供暖区域，节能设计材料方式等多样化，导致冬冷夏热地区住宅建筑外围护结构形式各异，热工性能较差。由于冬冷夏热地区供暖期短，很难实现全空间集中供暖。然而，冬冷夏热地区在我国分布较广，夏季闷热多雨，冬季湿冷，年降水量大，从气候特点和历史情况看，该地区应加强建筑外围护结构的节能技术应用，以解决建筑能耗问题。住宅建筑，顾名思义是指供家庭居住使用的建筑。是人们休息和日常活动的主要场所，因此，住宅建筑构造的热工性能直接影响到人们的生产生活[2]。

  众所周知，门窗是住宅建筑外围护构件中热工性能最差的构造之一，降低了建筑室内的热舒适性，增加住宅能耗。考虑门的占比很少，因此本节以外窗为例，外窗是房间通风采光必不可少的构造，夏冬季传热方向不同，门窗的节能主要从传热系数，遮蔽系数，空气渗透性以及可见光透过率等指标考虑，材料参数不同，热工性能就不同，因此可通过材料调整达到外窗节能需要。而建筑节能设计主要从以下方面控制。

  控制窗墙比。窗墙比主要由建筑朝向确定，外窗是建筑节能的软肋和短板，因此从节能方面出发，应限制窗墙比，窗墙比越大，建筑的能耗也就越多，在满足采光需要的前提下，应控制窗墙比。

  提高窗户气密性能。窗户是否密封，直接决定了室内外冷热交换的途径与速度的不同，窗户的气密性能是影响能耗的重要方面，气密性并不是绝对的密不透风，达到一定的要求标准就可以，从节能角度看，可通过改善外窗与窗框的接触方式与密闭方式实现。

  提高外窗保温性能。主要是通过材质和构造形式实现，材质不同，保温性能不同，因此可选用保温隔热指标较好的材料。但构造形式的不同，能明显提高外窗的保温性能，例如可将薄壁实腹型构造替换为空心型构造，特殊条件下可采用多层中空构造。当然，也可从外穿遮阳方面入手，通过内遮阳和外遮阳或结合的手段，在炎热天气时，吸收入射的太阳热能，避免太阳辐射直接射入室内，有利于减弱对室内温度的影响，达到节能目的[3]。

  外墙是住宅建筑的主要构件之一，占比很大，是建筑内外环境进行能量交换的主要媒介，外墙的节能构造设计除墙体材料性能外，主要通过在不同位置设置保温层，常见的主要包括外墙外保温，外墙内保温和夹心保温形式(如图1)。

  内置可调遮阳中空节能玻璃(如图2)，由于在中空玻璃中内置有不同的遮阳帘，不论其什么遮阳形式，遮阳帘面料的遮阳系数可以再一次进行选择。面料的最小遮阳系数都可低于0.1。当遮阳帘关闭完全伸展时，通常都可以遮挡太阳辐射的60%及以上，遮阳系数能调节到0.25在夏季能够完全满足建筑节能设计的基本要求。就能够更好的降低空调制冷能耗的25%，当遮阳帘开启或者收回时，其遮阳系数最大值能够达到玻璃的遮阳系数。在冬季可以同样满足建筑节能设计的基本要求0.6。通常能够更好的降低供暖能耗10%。如果对控制辐射得热有进一步要求时，中空玻璃还能够使用低辐射镀膜玻璃，镀膜面的辐射率能够达到0.08-0.15，同时低辐射膜层对长波有较高的反射能力，从而将室内的长波能量反射回建筑中。中空玻璃也能够使用吸热玻璃，吸收的太阳光能能转换为热能，通过对流进行扩散，减少进入室内的能量，中空玻璃还能够使用热反射镀膜玻璃，减少太阳能透射率。但一般中空玻璃配上遮阳帘已经满足使用上的要求[4]。

  中空玻璃的隔热能力一般主要受空气层中空气，空氧层厚度，及气体导热系数影响，现在在中空玻璃中置入遮阳帘，将会改变隔热性能。以内置百叶的5+19A+5中空玻璃为例：帘片全部闭合时传热系数一般在2.47W/m2K，如果用传热系数更低的遮阳面料，将空气层分割为两部分，无论对空气层的传导还是对流都有所降低，隔热效果将有所提高。

  中空玻璃装置在铝合金窗中，其安全性表现在抗风压、气密性、水密性、防火性等方面。由于中空玻璃和铝合金窗采用硅胶密封，与其他外遮阳相比，抗风压，抗冲击力，气密性，水密性体现出明显优点，一般外遮阳只限于20m高度以下，如果超过20m的一定要经过遮阳设计校核。而目前使用可调遮阳中空玻璃铝合金窗，已经很安全地使用到50m以上。由于内置可调遮阳玻璃的内置遮阳帘被玻璃保护，不会受楼层上方的烟头，火种及节日焰火、爆竹等影响防火性能是安全的。从安全性能的角度看，可调遮阳中空玻璃，非常适合于高层建筑，沿海建筑。

  目前的内置百叶中空玻璃基本上仍然采用磁控把手型式的手工操作(如图3)，操作者动作必须柔和，加速度不能过大，否则往往会出现把手脱落现象，对不了解操作要领的第一次操作者，往往造成失误。手控的区间受人体的身高和臂长制约，因而中空玻璃面积及尺寸受到制约，一般最大宽度或高度均不超过2m，提高操作性能的出路在于电机驱动。如果采用电动驱动，电机的最小径向尺寸决定了中空玻璃空气层的最大厚度，为此，适合16A、19A的电机还需开发，应用成熟的遮阳帘电机其玻璃中空气层厚度将需要增厚到21A、27A、60A。当前开发的太阳能遮阳帘电机不需要与市电网连接，开辟了广阔的应用空间。太阳能遮阳帘电机的光伏板与电机一体，初次使用可以太阳光充电也可以市电充电，充电后连接遮阳帘，电池工作时限可以1-2小时，由于遮阳帘电机是间歇式工作，每次1-2分钟，电池拥有很大余量，可以在无光的时段里继续工作，光伏电板不需要太阳强辐射，只要有光亮的时间段就可充电蓄电，这种新能源驱动的内置可调遮阳节能玻璃，更节能、更安全、更方便，更便于操作[5]。

  可调遮阳节能玻璃中的遮阳可调，其伸展、收回、开启、闭合在很大范围内调节光线，理论上可以在全亮光到无光的区间内调整，适当的调节可以在遮挡太阳强辐射的同时确保室内的良好采光，不产生眩光还保持和室外优美自然的沟通，取得视觉舒适度。可调遮阳节能玻璃在采光性能上明显优于卷闸窗，同样也优于使用吸热玻璃和热反射膜玻璃，由于这些遮阳产品的可见光透光率很低，室内会采光不足，往往出现在大太阳的天，室内另行开灯的现象，显然没有利用好太阳能，到了寒冷地区的冬季又无法有效地利用太阳能作为室内热源之一。作为镀膜中空玻璃有各种节能方式，无论如何其控制或减低辐射的节能方式是静态的，单向的，其最佳的节约能源的效果只是针对某个时段而言的，在实际使用中受地域，受季节影响，有一定局限性，而使用内置可调遮阳中空玻璃成为动态的，双向的，在一年四季综合节约能源的效果上显然优于前者。在视觉舒适性方面，一般镀膜中空玻璃是有色的，颜色且是凝固的，而内置可调遮阳的是自然的，能调节的[6]。

  中空玻璃是用硅胶、丁基胶等密封胶合片的，对内置的遮阳帘的机械耐久性有较高的要求，所有的零部件都应该经受10000次操作循环以上的考验，对尺寸小的手动的要求伸展收回超过30000次，开启闭合超过60000次。绳子、面料、塑料件均要承受得起阳光强辐射。虽然中空玻璃的玻璃往往通过钢化、双钢化、半钢化但在特殊状况下，造成破损的可能性依然存在。但破损后迅速采取售后服务响应至为重要，如果生产厂重新来上门量尺寸，量规格，再回去复制，这样修复的周期会很长。有的公司已建立了追溯识别系统，或者芯片读码系统，一旦破损，通过物业管理，使用读码器就不难得知什么公司，何时，什么款式，什么尺寸，可以在第一时间要求供应商搜索库存信息，尽快发运，安排人员上门修复，提供售后服务。尽管普通中空玻璃也会发生类似的问题，但内置可调遮阳节能玻璃具有不一样规格，不同款式，尽管已经具有相当的机械耐久性，采取更完善的售后服务，将增强使用者信心。

  参见图4，这款拉绳卷帘窗，包括框体1、驱动组件2、传动组件3、卷帘组件4，所述框体1包括上框11和侧框12，所述传动组件3设于所述上框11内，所述侧框12连接于所述上框11的两侧，所述驱动组件2包括拉手21和卷绳22，所述卷绳22首尾连接并绕于所述拉手21上，所述驱动组件2还包括控制机构23，所述卷绳22的两头分别缠绕于所述拉手21和所述控制机构23上，所述卷绳22能够在所述拉手21和所述控制机构23中循环移动，所述卷绳22可以正向或反向移动。

  驱动组件2设于所述侧框12的外部，所述驱动组件2不与所述侧框12连接，所述侧框12上无需设有给所述拉手21导向的导轨和凹槽。所述传动组件3设于所述驱动组件2和所述卷帘组件4之间，用于使所述驱动组件2能够带动所述卷帘组件4。具体地，所述传动组件3包括转向机构31和齿轮组32，所述转向机构31设于所述上框11内，所述控制机构23与所述转向机构31相连接，所述转向机构31能够将所述卷绳22的旋转方向转化为所述卷帘组件4的旋转方向，所述转向机构31与所述齿轮组32连接，所述转向机构31能够带动所述齿轮组32进行转动，所述卷帘组件4包括卷帘管41和帘体42，所述卷帘管41的两端与所述齿轮组32连接，所述卷帘管41的侧部与所述帘体42连接，所述卷帘管41旋转时，能够带动所述帘体42绕着所述卷帘管41转动，所述卷绳22带动所述转向机构31旋转时，所述齿轮组32能够带动所述卷帘管41转动，所述卷帘管41转动时能够带动所述帘体42展开或卷收，以此来实现对所述帘体42的手动控制。

  拉绳卷帘传动装置包含驱动组件和传动组件，所述驱动组件设于所述中空卷帘窗的中空玻璃的外侧，所述传动组件设于所述中空卷帘窗的中空玻璃的内侧，所述驱动组件包括卷绳、第一传动机构和第二传动机构，卷绳卷绕于所述第一传动机构上，第二传动机构与所述第一传动机构连接，第二传动机构上设有第一磁吸件，传动组件包括转向机构，转向机构包括第二磁吸件，第二磁吸件的位置与第一磁吸件的位置相对应，第二磁吸件能够跟随所述第一磁吸件转动。采用本实用新型，能够从中空玻璃的外部对卷帘机构来控制，能节约安装空间，而且控制便捷。

  所述驱动组件设于所述中空玻璃的外部，所述传动组件设于所述中空玻璃的内部，所述传动组件包括转向机构和齿轮组，所述转向机构设于所述上框内，所述控制机构与所述转向机构相连接，所述转向机构与所述齿轮组连接，组件包括卷帘管和帘体，两端与所述齿轮组连接，侧部与所述帘体连接，齿轮组能够带动卷帘管转动，卷帘管转动时能够带动帘体展开或卷收。

  从价格角度看，可调遮阳中空玻璃可以和LOW-E玻璃(如图5)作比较，使用内置百叶中空玻璃比中空LOW-E玻璃增加320元/m2，通常一半的窗，要增加遮阳设施，如果一半使用内置中空玻璃窗，那就只增加110元/m2，如果以6m2建筑面积使用1m2窗计成本，即每平方米建筑面积增加18元。相对于节约能源的效果，这个增加的成本可完全在以后使用的成本中收回。

  在建筑遮阳系统中，大致上可以分为内遮阳和外遮阳两类。外遮阳能更有效地阻挡辐射热，因此被认为是更有效地遮阳形式而在欧美国家大范围的应用，与之相比内遮阳更偏向私密性，功能性和装饰性，其节能属性弱化。传统的外遮阳产品有室外铝合金百叶帘，室外织物帘/篷，室外铝合金硬卷帘等。内置可调遮阳中空节能玻璃作为一种比较新颖的外遮阳产品，已经在江苏，上海，福建等地进行了项目实践，其节约能源的效果和美观性等优点得到了用户的普遍认可。