隨著《中華人民共和國節(jié)約能源法》和《民用建筑節(jié)能條例》的貫徹落實，國內(nèi)對建筑節(jié)能的要求不斷提高，節(jié)能環(huán)保意識逐漸深入人心。注重建筑行業(yè)的綠色節(jié)能環(huán)保，有效實現(xiàn)建筑工程的生態(tài)效益，是新形勢下國家以及全民對環(huán)境質(zhì)量提出的更高要求。
一般建筑中通過門窗流失的能量基本在45%~50%左右，冬季門窗的散熱量占據(jù)建筑耗能的37%，而夏季通過門窗進(jìn)入室內(nèi)的熱量高達(dá)53%。目前市場上陸續(xù)推出并不斷升級各種單一遮陽隔熱的玻璃產(chǎn)品，其中不乏價格昂貴、采用電致變色的魔幻產(chǎn)品。這些產(chǎn)品基本能夠不同程度地滿足夏季遮陽隔熱的要求。對于玻璃本身沒有遮陽功能的門窗，有些還需要額外增加外遮陽或內(nèi)遮陽，增加了建筑的成本，遮陽的同時也阻隔了可見光，既擋住了光線又擋住了窗外的風(fēng)景。
青島至慧新材料科技有限公司研制的STG是一種溫致變色遮陽玻璃，它不需要電源和電控裝置，而是吸收太陽光熱自主變色。該產(chǎn)品使用至慧科技專利產(chǎn)品——溫致變色遮陽PVB膠膜STI生產(chǎn)夾膠玻璃，并與常規(guī)玻璃深加工配置如鋼化、半鋼化、中空、真空、Low-E等配套使用，組成一腔或多腔的中空或真空玻璃，為客戶提供整套遮陽玻璃解決方案。
STI可吸收太陽光中85%左右的紅外線及99.5%以上的紫外線，首先實現(xiàn)遮陽隔熱功能。同時利用吸收的太陽光熱產(chǎn)生變色，動態(tài)調(diào)節(jié)可見光透射比，減少強(qiáng)烈太陽光形成的炫目，可保證室內(nèi)光線舒適。STG充分發(fā)揮STI的優(yōu)勢，并結(jié)合普通建筑玻璃的應(yīng)用，讓窗戶實現(xiàn)遮陽、隔熱、保溫、通透、節(jié)能的效果，并避免了普通Low-E玻璃因反射太陽光而形成的光污染，也不需要其它內(nèi)外遮陽設(shè)施。
STI動態(tài)調(diào)節(jié)可見光透過率，調(diào)節(jié)寬度STI-B1：約15個百分點；STI-B2：約27個百分點。這進(jìn)一步提高了遮陽效果——遮陽系數(shù)降低約0.1。
圖１為STI-B1分別在25℃、40℃、60℃、80℃的可見光透過率光譜曲線。
圖1
圖２為（6超白+0.76B1+6超白）STG-B1玻璃在25℃及65℃時的光譜曲線。
圖2
至慧玻璃優(yōu)異的夏日遮陽性能已逐漸被國內(nèi)外客戶所認(rèn)可，本文闡述的新設(shè)計的翻轉(zhuǎn)窗實現(xiàn)了至慧玻璃的另一個特性功能——冬季取暖。
1、設(shè)計思路：
在常規(guī)的STG玻璃應(yīng)用中，為起到遮陽隔熱的作用，STI夾膠層一般放在外面（如圖3，單腔隔熱），STI吸收的紅外線熱量會隨空氣流動而散發(fā)。Low-E和中空層對熱量起到反射和阻隔作用，以減少能量向室內(nèi)的輻射。
圖3
圖4
對有更高要求的場合，可采用三玻兩腔的玻璃結(jié)構(gòu)（如圖4），同時也可采用雙Low-E結(jié)構(gòu)，這樣隔熱效果會更好。
這種STG玻璃做成固定扇或開啟扇，實現(xiàn)了夏季遮陽，不足之處是冬季在人們需要取暖、希望陽光能夠進(jìn)入室內(nèi)的時候，它仍然是遮陽的。有太陽的時候，它的外層玻璃仍然是很熱的，如果把玻璃的吸熱面翻轉(zhuǎn)到室內(nèi)，讓STI吸收的熱能向室內(nèi)釋放，則可以最大限度地利用太陽的能量達(dá)到冬季取暖的目的。
要將玻璃翻轉(zhuǎn)過來，并保證無論冬季夏季都能正常使用，需要比較特殊的翻轉(zhuǎn)窗。現(xiàn)有的各類翻轉(zhuǎn)門窗產(chǎn)品，有的可以翻轉(zhuǎn)到175°左右，主要目的是便于門窗清潔；有的因為結(jié)構(gòu)方式的原因，難以徹底解決門窗密封問題。目前還沒有一種門窗能夠真正達(dá)到夏季遮陽隔熱和冬季采光取暖一體化的效果。
至慧翻轉(zhuǎn)窗的設(shè)計理念源自至慧玻璃，沒有翻轉(zhuǎn)窗，至慧玻璃只能實現(xiàn)夏日遮陽這一個優(yōu)勢。在不同的季節(jié)將玻璃翻轉(zhuǎn)過來（如圖5），可同時實現(xiàn)夏日遮陽和冬日取暖。尤其在部分夏季炎熱、冬季寒冷又沒有集中供暖的區(qū)域，至慧翻轉(zhuǎn)窗可借助太陽的光熱，在炎熱的夏季為其呈現(xiàn)陰涼，并在寒冷的冬季為他們送去溫暖。
圖5
2、方案確定：
經(jīng)過各種方案的設(shè)計和樣品的對比試驗，翻轉(zhuǎn)窗最終選定了圖6所示的中心旋轉(zhuǎn)方式，并據(jù)此設(shè)計了鋁型材和滑動密封結(jié)構(gòu)（如圖7）。
圖6 圖7
出于安全考慮，經(jīng)過試驗在旋轉(zhuǎn)軸上加裝適當(dāng)?shù)淖枘崞鳎煞乐勾吧纫馔廪D(zhuǎn)動。為此設(shè)計的轉(zhuǎn)軸安裝結(jié)構(gòu)（如圖8），可將轉(zhuǎn)軸和阻尼器結(jié)合到一起。
圖8
圖9
密封結(jié)構(gòu)的傳動先后設(shè)計了電控傳動方式（圖9）、齒輪齒條傳動方式（圖10）以及曲柄連桿傳動方式（圖11），并在設(shè)計之初考慮了上下滑塊及滑塊間的連桿可以共用。
圖10
圖11
這樣，翻轉(zhuǎn)窗整體結(jié)構(gòu)包括全新設(shè)計的斷橋鋁合金型材、固定安裝的外框、安裝在外框上可拆卸的窗扇、溫致變色玻璃、活動式隔熱密封及鎖止裝置、電動或手動密封傳動裝置、轉(zhuǎn)軸及阻尼裝置等（如圖12）全部設(shè)計完成。參照某設(shè)計院的建筑設(shè)計中固定扇的大小，目前翻轉(zhuǎn)窗的設(shè)計尺寸W1230*H1450mm，可根據(jù)不同的設(shè)計尺寸進(jìn)行修改。利用翻轉(zhuǎn)窗替代目前建筑窗戶中的固定扇，玻璃約有1.2平，夏季用來遮陽，冬季翻轉(zhuǎn)過來，相當(dāng)于室內(nèi)放一個1.2平的暖氣片。這樣在冬季白天只要有太陽，至慧玻璃吸收的太陽熱量就會一直向室內(nèi)釋放。晚上則可發(fā)揮其保溫隔熱性能。
圖12
其中：1—外框，2—扇，3—密封膠條，4—密封托桿，5—外框轉(zhuǎn)軸固定支架及阻尼裝置，6—密封底座，7—密封傳動裝置，8—溫致變色遮陽玻璃，9—窗扇轉(zhuǎn)軸固定支架
3、可選配置：
按照目前70mm鋁合金的設(shè)計，至慧翻轉(zhuǎn)窗可安裝玻璃厚度最大為36mm。
安裝單腔玻璃最低配置厚度24.5mm（4mm+STI0.76+4mm+12A+4mm）。
如果玻璃面積較大，可使用5mm厚的玻璃加單腔隔熱，即玻璃總厚度約27.5mm(5mm+STI0.76+5mm+12A+5mm)。
以上兩種也可選擇中空厚度16A。
如果對隔熱隔音要求較高，建議采用雙腔玻璃配置，總厚度約為34.5mm（4mm+STI0.76+4mm+9A+4mm+9A+4mm）。
以上均可根據(jù)客戶要求，增加Low-E、真空、填充惰性氣體等配置。
至慧翻轉(zhuǎn)窗代替固定扇，可與目前最常用的平開內(nèi)倒窗結(jié)合，產(chǎn)生多種組合方式，如1翻轉(zhuǎn)+1平開內(nèi)倒（圖13），1翻轉(zhuǎn)+2平開內(nèi)倒（圖14），2翻轉(zhuǎn)+1平開內(nèi)倒，2翻轉(zhuǎn)+2平開內(nèi)倒及并列多個翻轉(zhuǎn)窗等等，分別適用于臥室、陽臺、陽光房、寫字樓等不同場合。平開內(nèi)倒部分不能翻轉(zhuǎn)，只實現(xiàn)變色遮陽和保溫隔音效果。
圖13
圖14
4、熱工參數(shù)對比：
（為便于計算和比較，以下配置統(tǒng)一采用5mm玻璃）
從熱工參數(shù)的對比中基本能看出溫致變色遮陽玻璃在夏天和冬天翻轉(zhuǎn)前后遮陽及取暖效果的變化。
5、結(jié)論：
至慧翻轉(zhuǎn)窗不管哪一面玻璃朝外，均可以根據(jù)實際環(huán)境需要，自主調(diào)節(jié)室內(nèi)光線強(qiáng)度，保證室內(nèi)光線充足而柔和。夏天時，將可感知氣候變化的溫致變色遮陽玻璃置于室外，可將超過70%左右的太陽能阻止在室外，減少空調(diào)的使用。冬天時，通過門窗的翻轉(zhuǎn)將可感知氣候變化的溫致變色遮陽玻璃置于室內(nèi)側(cè)，可以吸收太陽能得熱，將超過60%的太陽能轉(zhuǎn)化為黑體輻射熱釋放于室內(nèi)，充分利用太陽能達(dá)到取暖的目的，減少其它主動取暖能耗。自主性高、造價低、節(jié)能效率高、門窗翻轉(zhuǎn)方便，并克服了傳統(tǒng)內(nèi)外遮陽影響視線的問題，把人們通過玻璃實現(xiàn)夏季遮陽和冬季取暖的愿望變成了現(xiàn)實。翻轉(zhuǎn)窗的整體結(jié)構(gòu)及專門設(shè)計各零部件已申請國家專利。
青島至慧新材料科技有限公司 謝心忠
