森鷹PASSIVE120和PASSIVE A+是怎樣煉成的

??各位領(lǐng)導(dǎo)、各位嘉賓，大家下午好！我今天分享的主題是“森鷹PASSIVE120和PASSIVE A+是怎樣煉成的”，關(guān)鍵詞是“保溫性能”。所以我今天就著重圍繞著窗在寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)保溫性能這一關(guān)鍵詞，詳細(xì)介紹一下這兩款產(chǎn)品在研發(fā)過(guò)程中背后的故事。

??談到窗的保溫性能，就不得不研究Uw值，它代表整窗的傳熱系數(shù)。單位是W/(m2K)，它表示在穩(wěn)定傳熱條件下，外門(mén)窗兩側(cè)溫差為1K，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的傳熱量。北京2013年1月1日推出的新標(biāo)準(zhǔn)，窗Uw值要在1.5-2.0 W/(m2K)之間。

??為 了更好地理解Uw值這一概念，我舉個(gè)例子：假設(shè)各位100平方米的家中有25平米的窗戶(hù)，在寒冷的冬季室內(nèi)外溫差40度的情況下，這些窗戶(hù)的耗能為 2.0*25*40=2000瓦，這是什么概念，這就相當(dāng)于2千瓦的大號(hào)電爐子每天24小時(shí)不間斷運(yùn)行。可見(jiàn)Uw值2.0 W/(m2K)這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)并不高。

??那么如何才能有效降低Uw值，讓我們先來(lái)看一個(gè)常用的公式：

??Uw=Uf* (Af/ Aw ) +Ug* (Ag/ Aw ) +Ψg* (Lg/ Aw)

??一 樘窗可以劃分為透明部分和非透明部分，透明部分指的是中空玻璃，而非透明部分指的是框體及中空玻璃邊部。那么Ug是代表透明部分的參數(shù)，而Uf、Ψg則代 表非透明部分的參數(shù)。Uw就是由Uf、Ug、Ψg三個(gè)參數(shù)再乘以各自的權(quán)數(shù)而得來(lái)，如果這三個(gè)參數(shù)數(shù)值降低，就可降低Uw值。所以我下面分別從這三個(gè)參數(shù) 入手談一下如何降低Uw值。

??首先來(lái)看中空玻璃邊部與框體之間的線(xiàn)傳熱系數(shù)Ψg，它對(duì)Uw值產(chǎn)生影響最小，大概在10%左右，絕對(duì)值也只有0.1-0.2 W/(m2K) 大小。但在寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)它對(duì)人民生活的影響卻很大，由于邊部溫度最低，導(dǎo)致結(jié)露通常發(fā)生在中空玻璃的邊部。如果Ψg值過(guò)高，玻璃邊部就會(huì)結(jié)露；就會(huì)滋生 霉菌，影響人體健康，減少建筑材料壽命。我們通常是通過(guò)采用暖邊間隔條以及中空玻璃與框體間縫隙填充絕熱材料等措施加以解決。暖邊條又分為硬條和軟條，硬 條有不銹鋼的、泰諾風(fēng)TGI的、瑞士SWISSSPACER的，軟條有TPS的、EDGETECH的。根據(jù)BF的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，瑞士SWISSSPACER暖 邊間隔條的效果最好，可以把Ψg值降低到0.03 W/(mK)左右。暖邊間隔條增加成本也不大，也是做被動(dòng)房用窗的必選項(xiàng)所以我們用就好了。

??第一個(gè)參數(shù)Ψg毋庸贅述，讓我們還是來(lái)看看第二個(gè)參數(shù)Ug值。

??由 于玻璃占據(jù)整窗面積的60-70%，降低Ug值對(duì)整窗傳熱系數(shù)的改善會(huì)達(dá)到立竿見(jiàn)影的效果。這是玻璃Ug值一覽表，我們可以看到單玻的Ug值為5.6，后 來(lái)被2.8的雙白玻代替，LOW-E玻璃的出現(xiàn)，又使得中空玻璃的Ug值提高到1.5-1.8之間，如果使用好一點(diǎn)的LOW-E玻璃再充上氬氣，雙玻的最 好效果能達(dá)到1.2。三玻兩腔代替兩玻一腔又進(jìn)一步提升了Ug值，采用兩片LOW-E玻璃充氬氣，Ug值最好可以達(dá)到0.65。那么用0.65的這種中空 玻璃再配以IV68標(biāo)準(zhǔn)的鋁包木框體，整窗的傳熱系數(shù)就可以達(dá)到1.1左右，如果再換上云杉這樣更為保溫的木材，整窗的傳熱系數(shù)Uw值就會(huì)接近1.0。

??因 為我們是生產(chǎn)木窗企業(yè)，木窗又天生保溫節(jié)能，所以我們很早就關(guān)注被動(dòng)房用窗了。2009年我接到公司任務(wù)要取得PHI的認(rèn)證，當(dāng)時(shí)我對(duì)被動(dòng)窗的認(rèn)識(shí)還很膚 淺，我以為只要Uw值低于0.8就OK了，所以我當(dāng)即打保票，保證順利完成任務(wù)。我心里盤(pán)算，框體不變我把0.65的三玻換成0.2的真空加真空的玻璃， 損失點(diǎn)經(jīng)濟(jì)效益也無(wú)所謂，還是把認(rèn)證先拿下來(lái)重要，怎么也能把Uw值給拉到0.8以下。就在我沾沾自喜的時(shí)候，PHI給我的回復(fù)是“NO WAY”，Ug值只能采用0.7的，Uw值要想做到小于0.8，Uf值最次也要小于0.8才行。

??并且提出了一個(gè)很新鮮的概念“Ψopaq值”即不透明部分的線(xiàn)傳熱系數(shù)，這個(gè)值才是衡量一樘窗是否符合被動(dòng)房用窗的真正標(biāo)準(zhǔn)。

??Ψopaq=Ψg+Uf*Af/Lg

??因 為涉及到的是玻璃的邊部線(xiàn)傳熱系數(shù)Ψg和框體的傳熱系數(shù)Uf值，所以歸結(jié)為不透明部分的線(xiàn)傳熱系數(shù)。當(dāng)Ψopaq≤0.065時(shí)，被動(dòng)房配套用窗的節(jié)能等 級(jí)定為A+級(jí)，用于極寒地區(qū)；當(dāng)Ψopaq≤0.11時(shí)，節(jié)能等級(jí)定為A級(jí)，適用于嚴(yán)寒地區(qū)；當(dāng)Ψopaq≤0.155時(shí)，節(jié)能等級(jí)定為B級(jí)，適用于寒冷 地區(qū)。如果Ψopaq大于0.155，將不予認(rèn)證。這種分級(jí)方式表明，一樘窗僅僅Uw值達(dá)到要求是不夠的，還要考慮不透明部分的線(xiàn)傳熱系數(shù)，也就是說(shuō)只依 靠玻璃達(dá)到Uw要求是不合乎標(biāo)準(zhǔn)的，框體和玻璃要均衡發(fā)展。

??根據(jù)Ψopaq=Ψg+Uf*Af/Lg這個(gè)公式，與Ψopaq有關(guān)的Ψg值已優(yōu)化至極限，因此只能在Uf值上突破，才能取得認(rèn)證，這也是被動(dòng)房配套用窗的真正難點(diǎn)所在。從這時(shí)起我們總算踏上漫長(zhǎng)而艱辛的被動(dòng)窗研發(fā)之路。

??為 了降低Uf值，我們首先想到的是增加框體厚度。把68mm的木材厚度改為78、88、92……但若想達(dá)到Uf值小于0.8，框體須增厚至150mm，這種 方案采用木材過(guò)多十分不經(jīng)濟(jì)。其次，我們也嘗試了特種木材，如三明治木材、蜂窩木等，分析下來(lái)其經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性都很差，這個(gè)方案也被放棄了。再次，我們也 研究了塑鋼框體和鋁合金框體，看看能不能得到些啟發(fā)。塑料框體保溫沒(méi)有問(wèn)題，但加上鋼襯保溫性能大打折扣，這款6腔的塑料框體就因?yàn)殇撘r的緣故Uf值只做 到了0.97，聽(tīng)說(shuō)不加鋼襯的特種塑料框體價(jià)格是普通框體的7、8倍；鋁合金框體就更讓人瞠目結(jié)舌！斷熱橋的寬度做到了45mm，Uf值也只能做到 1.6，一款PHI認(rèn)證的鋁合金框體的窗價(jià)格至少要每平米價(jià)格萬(wàn)元以上。不過(guò)給我們最大的啟示是何不開(kāi)發(fā)一種鋁、塑型材和木窗框復(fù)合在一起的復(fù)合框體，以 增加斷熱的效果哪！經(jīng)過(guò)三年的努力，我們最終開(kāi)發(fā)出了木塑鋁多層復(fù)合框體，它的Uf值達(dá)到了0.73之低。由它制作而成的窗能夠滿(mǎn)足被動(dòng)式房屋用窗的基本 要求。

??PASSIVE120主體是木材所以仍是木窗，天生就具有一定的隔熱保溫能力。 多腔工程塑料型材作為附件，又進(jìn)一步增強(qiáng)了框體的保溫隔熱效果。單鋁型材與塑料型材復(fù)合后起到美觀、防紫外線(xiàn)、密封的作用，再配以0.65的三玻兩腔雙 LOW-E雙暖邊充氬氣中空玻璃。我們這里采用的是單銀LOW-E玻璃，因?yàn)殡x線(xiàn)單銀LOW-E它的經(jīng)濟(jì)性、可靠性俱佳，最可取的是它的得熱系數(shù)很高，能 夠獲得更多的太陽(yáng)能，更符合PHI的理念。所以這款窗無(wú)論在經(jīng)濟(jì)性還是實(shí)用性上都取得了成功。

??2012年7月20日，森鷹PASSIVE120作為中國(guó)第一款通過(guò)德國(guó)PHI認(rèn)證的被動(dòng)房用窗，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)被動(dòng)式窗零的突破。近日還順利通過(guò)了住建部科技計(jì)劃項(xiàng)目的驗(yàn)收。

??然 而，如何保證產(chǎn)品達(dá)到性能要求的同時(shí)，還能兼顧美觀實(shí)用？產(chǎn)品如何落地，生產(chǎn)工藝尤為關(guān)鍵！為此在工藝上森鷹進(jìn)行了大量革新，自行研制了世界首創(chuàng)的復(fù)合框 體裝配線(xiàn)，為了提高密封性我們還組建了膠條四角焊接線(xiàn)、外鋁板框自動(dòng)化無(wú)縫焊接生產(chǎn)線(xiàn)；中空玻璃方面投資建設(shè)了自動(dòng)化三玻離線(xiàn)LOW-E中空玻璃生產(chǎn)線(xiàn)、 SWISSSPACER暖邊間隔條自動(dòng)化焊接生產(chǎn)線(xiàn)，為這款產(chǎn)品真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)打下牢固的基礎(chǔ)。同時(shí)還創(chuàng)新地采用了軟硬共擠膠條技術(shù)和鋁窗臺(tái)披水板技 術(shù)。

??在森鷹的門(mén)窗三性檢測(cè)中心檢測(cè)PASSIVE 120水密性能達(dá)到700Pa以上，屬于防臺(tái)風(fēng)級(jí)別。氣密性達(dá)到0.3m3/mh以下遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)最高級(jí)0.5m3/mh的標(biāo)準(zhǔn)。四道密封輕松地通過(guò)被動(dòng)房n50的氣密性檢測(cè)，足以擋住空氣中任何微小的霧霾顆粒。

??這是國(guó)家建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)中心和國(guó)家建筑材料測(cè)試中心給出的鑒定，PASSIVE120的傳熱系數(shù)均低于0.8 W/(m2K)，這是有歷史上最好的檢測(cè)數(shù)據(jù)，讓在場(chǎng)專(zhuān)家們驚嘆不已！

??PASSIVE120良好的性能、大氣嚴(yán)整的外觀，一經(jīng)推出就贏得了很多客戶(hù)的青睞，短短的兩年時(shí)間從華東到東北已經(jīng)在三十多個(gè)項(xiàng)目中采用，例如朗詩(shī)的布魯克被動(dòng)房、哈爾濱辰能溪樹(shù)庭院被動(dòng)房等等，在談的項(xiàng)目還有幾十個(gè)。

??這 就是PASSIVE120的由來(lái)，然而遺憾的是它的Ψopaq值僅達(dá)到了0.14，符合B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，只能適用于寒冷地區(qū)的被動(dòng)式房屋。我們公司就處于嚴(yán)寒地 區(qū)，黑龍江省也會(huì)有極寒天氣，況且我們還要建設(shè)世界上最大的被動(dòng)式工廠，不能生產(chǎn)出符合自己被動(dòng)房的窗戶(hù)，作為我們技術(shù)人員是一件非常懊惱的事！有了 PASSIVE120的經(jīng)驗(yàn)和德國(guó)專(zhuān)家的支持，這回我們主動(dòng)請(qǐng)纓，立項(xiàng)研制符合被動(dòng)式房屋研究院最高級(jí)別A+的認(rèn)證窗，名字都直接起好了就叫 “PASSIVE A+”，專(zhuān)利申請(qǐng)、名稱(chēng)注冊(cè)等等都一步到位，萬(wàn)事具備只欠東風(fēng)了！

??說(shuō) 干就干，在框體上進(jìn)行了革命性的創(chuàng)造。把框體的看面寬度縮小到100mm，有效控制成本并提高美觀度，把厚度加大到157mm以提升框體的Uf值，框體的 外側(cè)采用了7公分厚的熱導(dǎo)率只有0.031的EPS材料，它的外面以熱導(dǎo)率僅為0.63的FIBERGLASS材料包覆，再配以Ug值0.52的充氪氣的 三玻兩腔雙離線(xiàn)LOW-E雙暖邊中空玻璃。

??PASSIVE A+的 安裝方式也很特別，“墻包框、框包扇、層層包裹”，我們稱(chēng)之為轉(zhuǎn)角式安裝，最大程度地減少熱量的流失?；谶@種想法我們?cè)O(shè)計(jì)了隱扇式的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，拋棄了常 用的明式轉(zhuǎn)軸合頁(yè)，采用了世界上先進(jìn)的隱藏式五金鉸鏈。它的優(yōu)點(diǎn)是可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上最大程度地減小框體的看面寬度，達(dá)到節(jié)能目的。

??這樣一來(lái)，PASSIVE A+整窗的傳熱系數(shù)Uw值真的就做到了0.6，可以應(yīng)用到嚴(yán)寒地區(qū)。采用上述轉(zhuǎn)角式安裝方式，整窗的安裝U值也僅為0.62。

??經(jīng) 過(guò)2年的奮斗，最終在2014年4月份的德國(guó)紐倫堡門(mén)窗展上取得了PHI的認(rèn)證。但這里向大家匯報(bào)一下小小的遺憾，它的Ψopaq值是0.089，取得的 是A級(jí)認(rèn)證，沒(méi)有達(dá)到PHI最高等級(jí)A+級(jí)。名字再改回去也不太可能了，只有讓遺憾轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新的動(dòng)力了。不過(guò)說(shuō)句老實(shí)話(huà)，A+級(jí)的難度可真是太大了！

??由 上圖我們可以看出PASSIVE A+的水平還是極高的。在玻璃的邊部最低溫度值可達(dá)到13.2°C，結(jié)露系數(shù)達(dá)到0.773，這是非常了不起的數(shù)值。因?yàn)樵趪?yán)寒地區(qū)室內(nèi)相對(duì)濕度達(dá)到 50%，室內(nèi)溫度在22°C的情況下，若要實(shí)現(xiàn)玻璃不結(jié)露，玻璃內(nèi)表面的最低溫度值要達(dá)到11.1°C，能滿(mǎn)足要求的窗系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)寥寥無(wú)幾。而PASSIVE A+完全超過(guò)了這個(gè)露點(diǎn)溫度，這是中空玻璃邊部處理、框體保溫隔熱處理、玻璃與框體間的EPS填充共同作用的結(jié)果。真正實(shí)現(xiàn)嚴(yán)寒地區(qū)在不結(jié)露的狀態(tài)下，使人們生活在溫濕度最適宜、舒適性最高的環(huán)境中。

??另外，PASSIVE A+非常簡(jiǎn)潔美觀，從室外看，就像一塊玻璃幕墻；從室內(nèi)看，窗框筆直纖細(xì)， 改變?nèi)藗儗?duì)木窗窗框粗大厚重的印象。世界被動(dòng)房之父沃爾夫?qū)┦空J(rèn)為PASSIVE A+產(chǎn)品是他見(jiàn)過(guò)的結(jié)構(gòu)最合理的被動(dòng)式建筑用窗，并在德國(guó)亞琛舉辦的世界第18屆被動(dòng)房大會(huì)上做了專(zhuān)題介紹。

??然而，人類(lèi)技術(shù)創(chuàng)造的道路永無(wú)止境，世界上還有極寒地區(qū)，希望森鷹適合極寒地區(qū)的Uw小于0.4的被動(dòng)窗早日問(wèn)世，但真正的難度還在于Ψopaq，實(shí)現(xiàn)真正的A+級(jí)，這才是真正技術(shù)關(guān)鍵所在！