stringtranslate.com

Четырехкамерное остекление

Стандартное четырехкамерное стеклопакетное окно - открывающееся
Четырехкамерное остекление Q-Air в здании Deg 8 в Осло, Норвегия (2020). Реновация обеспечивает значение U g 0,29 Вт/(м 2 K) [R-value 20

Четырехкамерное остекление ( четырехкамерное изолирующее остекление ) — это тип изолированного остекления, состоящего из четырех стекол, обычно оснащенных низкоэмиссионным покрытием и изолирующими газами в полостях между стеклами. Четырехкамерное остекление является подмножеством многослойных систем остекления. Многокамерное остекление с количеством стекол до шести доступно в продаже. [1]

Многослойное остекление улучшает тепловой комфорт (за счет снижения нисходящих конвекционных потоков рядом с оконным стеклом), и может сократить выбросы парниковых газов за счет минимизации потребности в отоплении и охлаждении. Четырехслойное остекление может потребоваться для достижения желаемых уровней энергоэффективности в арктических регионах [2] или для обеспечения более высоких коэффициентов остекления в навесных стенах без увеличения потерь тепла зимой. Четырехслойное остекление позволяет проектировать элементы остекления зданий без модулируемого внешнего затенения, учитывая, что низкий коэффициент теплопередачи четырех или более слоев остекления позволяет адекватно управлять солнечным притоком непосредственно самим оконным остеклением. [3] В странах Северной Европы некоторые существующие здания с тройным остеклением модернизируются до остекления с четырьмя или более слоями. [4]

Функции

Измеренная и рассчитанная при ясном небе сезонная зависимость коэффициента пропускания прямой солнечной энергии в многослойном остеклении. [1]
Анализ холодного нисходящего потока в многослойном остеклении. [1]

При четырехслойном остеклении легко достижимо значение Ug в центре панели (Ug ) 0,33 Вт/(м2К ) [значение R 17]. [5] При шестислойном остеклении сообщалось о значении Ug всего 0,24 Вт/(м2К ) [значение R 24]. [1] Это дает несколько преимуществ, таких как:

Энергоэффективные здания без модулируемого солнцезащитного экрана
Желаемое общее значение теплопередачи окна ниже примерно 0,4 Вт/(м2К ) возможно без необходимости зависеть от модулированного внешнего затенения. Исследование Свендсена и др. показало, что при таких низких значениях U окна остекление с умеренным солнечным приростом работает сопоставимо с остеклением с сопоставимым значением U с переменным внешним затенением и высоким солнечным приростом. [3] Это так, потому что с улучшенными общими значениями U потребность здания в отоплении уменьшается до такой степени, что одного только солнечного тепла может быть достаточно для обогрева здания в зимний период.


Выраженная сезонная зависимость солнечного прироста
Из-за зависящих от угла падения отражений Френеля оптические характеристики многослойного остекления также заметно изменяются в зависимости от сезона. Поскольку средняя высота солнца меняется в течение года, эффективное солнечное усиление имеет тенденцию быть значительно меньше летом. [1] Эффект также виден в некоторой степени невооруженным глазом.


Комфорт для пассажиров
По сравнению с традиционными двух- или трехкамерными окнами с механическими или структурными затеняющими устройствами многокамерное остекление обеспечивает более легкий обзор между внутренней и внешней средой. Низкое значение U поддерживает температуру внутри стекла на более равномерном уровне в течение всего года. Зимой нисходящие конвекционные потоки (нисходящие потоки) очень малы, что позволяет людям, сидящим рядом с таким многокамерным окном, чувствовать себя так же комфортно рядом с окном, как если бы они сидели рядом со сплошной стеной. [1] Однако окклюзия или затенение все еще могут быть необходимы в целях обеспечения конфиденциальности.


Здание с почти нулевым отоплением
В 1995 году было предсказано, что при значении U остекления 0,3 Вт/(м2К ) можно достичь здания с нулевым нагревом. [6] Также было показано [3] , что потребность в отоплении может быть снижена почти до нуля для остекленных зданий с системными значениями U всего лишь 0,3 Вт/(м2К ) . Теоретически летом оставшаяся потребность в охлаждении может быть удовлетворена только за счет фотоэлектрической генерации, причем наибольшая потребность в охлаждении почти совпадает с самым сильным солнечным светом, падающим на солнечные панели. [1] Однако на практике временные задержки между потребностью в охлаждении и выходом солнечных панелей могут возникать из-за таких факторов, как влажность окружающей среды и необходимость осушения, а также тепловая инерция здания и его содержимого.

Инженерное дело

Пиковый нагрев солнечной радиацией, вызванный температурным профилем трех- и четырехкамерного остекления, включающего низкоэмиссионные покрытия и заполнение аргоном. [1]

Многослойное остекление часто проектируется с более тонкими промежуточными стеклами для экономии веса. [7] Чтобы предотвратить растрескивание промежуточных стекол под воздействием термических напряжений, иногда требуется использовать термоупрочненное стекло. [7] [5] При наличии более трех стекол необходимо уделять особое внимание температурам дистанционных рамок и герметиков, поскольку промежуточные стекла, контактирующие с этими элементами остекления, могут легко превысить расчетные температурные пределы соответствующих материалов из-за нагревания солнечным излучением ( излучением ). [8]

Вид в зависимости от угла обзора через квадратное остекление изнутри здания Deg 8 в Осло.

Нагрев промежуточных стекол солнечным излучением существенно увеличивается с увеличением количества стекол. [1] [9] Многослойное остекление должно быть тщательно спроектировано с учетом расширения изолирующих газов, которые помещены между слоями стекла, поскольку такое газовое расширение становится все более важным фактором по мере увеличения количества стекол. Специальные вентиляционные отверстия, а также небольшие вентиляционные отверстия, сообщающиеся между пространствами слоев, могут быть включены для управления этим эффектом выпячивания стекла. [10] [1] Анализ конечных элементов часто используется для расчета прочности соответствующих стеклянных листов. Расчет статического равновесия с тонкими стеклянными панелями, используемыми в многослойном остеклении, может включать нелинейную механику пластин. [11]

Производительность

Двойные стеклопакеты были отраслевым стандартом на протяжении десятилетий. Они представляют собой значительное улучшение по сравнению с одинарными окнами, но потенциал для еще большей экономии энергии с более высокоизолирующими окнами был неуловим. Однако недавнее снижение цен на тонкое стекло, используемое как в смартфонах, так и в телевизорах с плоским экраном, а также на газ криптон, используемый в галогенных лампах, позволило изготавливать более легкие, высокоэффективные четырехкамерные окна по более низкой цене. Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемой энергии оценили две конфигурации четырехкамерных окон Alpen High Performance (американский производитель) в офисном здании в Федеральном центре в Денвере. Обе конфигурации имеют ту же толщину и сопоставимый вес, что и стандартное коммерческое двухкамерное окно — в одной модели используются два слоя пленки, подвешенные между двумя панелями стандартного стекла, в другой пленка заменяется двумя панелями сверхтонкого стекла. Исследователи обнаружили, что в среднем четырехкамерные окна экономят 24% энергии на отопление и охлаждение по сравнению с высокопроизводительным двухкамерным окном. Для нового строительства и замены окон четырехкамерные окна окупаются от одного до шести лет в зависимости от климатической зоны и тарифов на коммунальные услуги. [12]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdefghij Краль, Алеш; Древ, Мария; Жнидаршич, Матяж; Черне, Боштян; Хафнер, Йоже; Йелле, Бьорн Петтер (май 2019 г.). «Исследования шестикамерного остекления: свойства и возможности». Энергия и здания . 190 : 61–68. дои : 10.1016/j.enbuild.2019.02.033 . hdl : 11250/2589488 .
  2. ^ Крик, Бенджамин. «Оптимальное остекление в регионах Европы с учетом встроенной энергии» (PDF) . Институт пассивного дома . Получено 3 мая 2019 г. .
  3. ^ abc Vanhoutteghem, Ложь; Скарнинг, Гуннлауг Сесилия Йенсен; Хвиид, Кристиан Анкер; Свендсен, Свенд (сентябрь 2015 г.). «Влияние конструкции фасадных окон на энергопотребление, дневное освещение и тепловой комфорт в домах с практически нулевым потреблением энергии» (PDF) . Энергия и здания . 102 : 149–156. doi :10.1016/j.enbuild.2015.05.018. S2CID  38055509.
  4. ^ Кристиансен, Эйвинд Мейер. «Höegh Eiendom forrst i Norge med innovativ fasadeløsning». Энова . Проверено 23 мая 2019 г.
  5. ^ ab Chmúrny, Ivan (январь 2016 г.). «Тройное или четверное остекление?». Applied Mechanics and Materials . 820 : 242–247. doi : 10.4028/www.scientific.net/AMM.820.242. S2CID  111693176.
  6. ^ Файст, Вольфганг (1995). Erfahrungen mit Häusern ohne aktives Heizsystem . Дармштадт: IBK-Institut für das Bauen mit Kunststoffen.
  7. ^ ab "Четырехкамерный стеклопакет". MEM4WIN . Получено 16 февраля 2020 г. .
  8. ^ Старман, Боян; Мачек, Андраж; Русь, Примож; Обид, Штефан; Краль, Алеш; Халилович, Мирослав (19 февраля 2020 г.). «Первичная деформация уплотнения в многокамерных стеклопакетах». Прикладные науки . 10 (4): 1390. дои : 10.3390/app10041390 .
  9. ^ Гриннинг, Стейнар; Йелле, Бьёрн; Густавсен, Арильд; Гао, Тао; Тайм, Берит (2016). Технологии многослойного остекления: ключевые параметры производительности и перспективы на будущее. Ольборг, Дания: CLIMA 2016 — Труды 12-го Всемирного конгресса REHVA, том 2. стр. Статья № 187. Получено 3 мая 2019 г.
  10. ^ Андерсон, Мартин; Саймон, Нильссон (2014). «Выпячивание стеклопакетов — численный и экспериментальный анализ». TVSM-5000 . Лунд, Швеция: Лундский университет.
  11. ^ Халилович, Мирослав; Мачек, Андраж; Моль, Николай; Коч, Пино; Плешник, Филип; Русь, Примож; Жнидаршич, Матяж; Краль, Алеш (1 декабря 2023 г.). «Точное определение статического равновесия в стеклопакетах при климатических нагрузках». Журнал строительной техники . 80 . дои : 10.1016/j.jobe.2023.107955 . hdl : 20.500.12556/RUL-152298 .
  12. ^ https://www.gsa.gov/cdnstatic/Applied_Research/GPG%20048-Findings-Quad%20Pane%20Windows.pdf [ пустой URL-адрес PDF ]

Внешние ссылки