Giới thiệu: Kể từ khi Bộ kính cách nhiệt (IGU) được giới thiệu, các thành phần cửa sổ đã không ngừng phát triển để cải thiện hiệu suất cách nhiệt của ngôi nhà.Biên tập viên đặc biệt Scott Gibson (Scott Gibson) đã giới thiệu tiến trình thiết kế của IGU, từ việc phát minh và ứng dụng lớp phủ có độ phát xạ thấp đến sự phát triển của cửa sổ kính ngoài kính hai lớp, màng treo và các loại khí cách nhiệt khác nhau, cũng như sự hiểu biết trong tương lai về công nghệ.
Andersen Windows đã giới thiệu các tấm kính cách nhiệt hàn vào năm 1952, điều này rất quan trọng.Người tiêu dùng có thể mua các linh kiện kết hợp hai miếng kính và một lớp cách nhiệt trong một sản phẩm.Đối với vô số chủ nhà, việc phát hành thương mại của Andersen đồng nghĩa với việc chấm dứt công việc tẻ nhạt của các cửa sổ chống bạo động.Quan trọng hơn, trong 70 năm qua, sự khởi đầu của ngành đã nhiều lần cải thiện hiệu suất cách nhiệt của cửa sổ.
Cửa sổ kính cách nhiệt nhiều ngăn (IGU) kết hợp lớp phủ kim loại và các thành phần nạp khí trơ giúp ngôi nhà thoải mái hơn đồng thời giảm chi phí sưởi ấm và làm mát.Bằng cách điều chỉnh các đặc tính của lớp phủ có độ phát xạ thấp (low-e) và áp dụng chúng một cách có chọn lọc, các nhà sản xuất kính có thể tùy chỉnh IGU cho các nhu cầu và khí hậu cụ thể.Nhưng ngay cả với loại sơn và gas tốt nhất, các nhà sản xuất kính vẫn đang gặp khó khăn.
So với các bức tường bên ngoài của những ngôi nhà có hiệu suất cao, kính tốt nhất sẽ làm cho chất cách nhiệt kém hơn.Ví dụ, bức tường trong một ngôi nhà tiết kiệm năng lượng được đánh giá ở mức R-40, trong khi hệ số U của cửa sổ ba ô chất lượng cao có thể là 0,15, chỉ tương đương với R-6,6.Luật Bảo tồn Năng lượng Quốc tế năm 2018 yêu cầu ngay cả ở những khu vực lạnh nhất đất nước, hệ số U tối thiểu của cửa sổ chỉ là 0,32, xấp xỉ R-3.
Đồng thời, công việc nghiên cứu các công nghệ mới vẫn tiếp tục và những công nghệ mới này có thể cho phép các cửa sổ tốt hơn được sử dụng rộng rãi hơn.Các công nghệ tiên tiến bao gồm thiết kế ba cửa sổ với cửa sổ trung tâm siêu mỏng, bộ phim treo có tới tám lớp bên trong, bộ cách nhiệt chân không có khả năng cách nhiệt trung tâm bằng kính vượt quá R-19 và cách nhiệt chân không gần như bằng mỏng như một chiếc cốc đơn.
Đối với tất cả những ưu điểm của kính cách nhiệt hàn Andersen, nó có một số hạn chế.Sự ra đời của lớp phủ có độ phát xạ thấp vào năm 1982 là một bước tiến quan trọng khác.Steve Urich, giám đốc chương trình của Ủy ban đánh giá trang trí cửa sổ quốc gia, cho biết công thức chính xác của các lớp phủ này khác nhau tùy theo nhà sản xuất, nhưng chúng đều là những lớp kim loại mỏng cực nhỏ phản xạ năng lượng bức xạ trở lại nguồn của nó.-Bên trong hoặc bên ngoài cửa sổ.
Có hai phương pháp phủ, gọi là phủ cứng và phủ mềm.Các ứng dụng lớp phủ cứng (còn được gọi là lớp phủ nhiệt phân) có từ cuối những năm 1990 và vẫn đang được sử dụng.Trong sản xuất kính, lớp phủ được áp dụng lên bề mặt kính - về cơ bản là được nung trên bề mặt.Không thể cạo được.Một lớp phủ mềm (còn gọi là lớp phủ phún xạ) được sử dụng trong buồng lắng đọng chân không.Chúng không bền bằng các loại sơn phủ cứng và không thể tiếp xúc với không khí nên nhà sản xuất chỉ phủ chúng lên bề mặt cần bịt kín.Khi lớp phủ có độ phát xạ thấp được phủ lên bề mặt đối diện với căn phòng, đó sẽ là lớp phủ cứng.Một chiếc áo khoác mềm có hiệu quả hơn trong việc kiểm soát nhiệt mặt trời.Giám đốc tiếp thị kỹ thuật của Cardinal Glass, Jim Larsen (Jim Larsen) cho biết hệ số phát xạ có thể giảm xuống 0,015, nghĩa là hơn 98% năng lượng bức xạ bị phản xạ.
Bất chấp những khó khăn cố hữu trong việc áp dụng một lớp kim loại đồng nhất có độ dày chỉ 2500 nanomet, các nhà sản xuất ngày càng thành thạo trong việc xử lý các lớp phủ có độ phát xạ thấp để kiểm soát lượng nhiệt và ánh sáng truyền qua kính.Larson cho biết trong lớp phủ phát xạ thấp đa lớp, lớp chống phản chiếu và lớp bạc hạn chế sự hấp thụ nhiệt mặt trời (ánh sáng hồng ngoại) trong khi vẫn duy trì được nhiều ánh sáng nhìn thấy nhất có thể.
“Chúng tôi đang nghiên cứu vật lý của ánh sáng,” Larson nói.“Đây là những bộ lọc quang học chính xác và độ dày của mỗi lớp rất quan trọng để duy trì sự cân bằng màu sắc của lớp phủ.”
Các thành phần của lớp phủ low-e chỉ là một yếu tố.Khác là nơi chúng được áp dụng.Lớp phủ Low-e phản xạ năng lượng bức xạ trở lại nguồn của nó.Bằng cách này, nếu phủ bề mặt ngoài của kính, năng lượng bức xạ từ mặt trời sẽ bị phản xạ ngược ra bên ngoài, từ đó giảm thiểu sự hấp thụ nhiệt bên trong cửa sổ và bên trong nhà.Tương tự như vậy, lớp phủ bức xạ thấp được áp dụng cho mặt của thiết bị nhiều cửa hướng về phía phòng sẽ phản chiếu năng lượng bức xạ được tạo ra trong nhà vào phòng.Vào mùa đông, tính năng này sẽ giúp ngôi nhà giữ được nhiệt.
Lớp phủ phát xạ thấp tiên tiến đã giảm dần hệ số U trong IGU, từ 0,6 hoặc 0,65 đối với bảng Andersen ban đầu xuống còn 0,35 vào đầu những năm 1980.Mãi đến cuối những năm 1980, khí trơ argon mới được thêm vào, cung cấp một công cụ khác mà các nhà sản xuất thủy tinh có thể sử dụng và giảm hệ số U xuống khoảng 0,3.Argon nặng hơn không khí và có thể chống lại sự đối lưu ở trung tâm miếng đệm cửa sổ tốt hơn.Larson cho biết độ dẫn điện của argon cũng thấp hơn không khí, điều này có thể làm giảm độ dẫn nhiệt và tăng hiệu suất nhiệt của tâm kính khoảng 20%.
Với nó, nhà sản xuất đã đẩy cửa sổ hai cửa sổ lên mức tối đa.Nó bao gồm hai tấm 1⁄8 inch.Kính, một không gian 1/2 inch chứa đầy khí argon và một lớp phủ có độ phát xạ thấp được thêm vào bên cạnh phòng kính.Hệ số U giảm xuống khoảng 0,25 hoặc thấp hơn.
Cửa sổ ba lớp kính là điểm nhấn tiếp theo.Các thành phần thông thường là ba mảnh 1⁄8 inch.Kính và hai khoảng trống 1⁄2 inch, mỗi khoang có lớp phủ có độ phát xạ thấp.Khí bổ sung và khả năng sử dụng lớp phủ có độ phát xạ thấp trên nhiều bề mặt giúp cải thiện đáng kể hiệu suất.Nhược điểm là cửa sổ thường quá nặng đối với các khung treo đôi thường trượt lên xuống.Kính nặng hơn 50% so với kính hai lớp và dày 1-3⁄8 inch.Dày.Những IGU này không thể vừa trong vòng 3⁄4 inch.Túi thủy tinh có khung cửa sổ tiêu chuẩn.
Thực tế đáng tiếc này đã thúc đẩy các nhà sản xuất cửa sổ thay thế lớp kính bên trong (cửa sổ phim treo) bằng các tấm polymer mỏng.Southwall Technologies đã trở thành đại diện của ngành với phim tráng gương nóng, giúp sản xuất kính ba lớp hoặc thậm chí bốn lớp với trọng lượng tương đương với kính hai lớp.Tuy nhiên, bộ phận cửa sổ có thể dễ dàng bịt kín những chỗ rò rỉ xung quanh cửa sổ kính, từ đó cho phép khí cách nhiệt thoát ra ngoài và tạo điều kiện cho hơi ẩm xâm nhập vào bên trong.Lỗi miếng đệm cửa sổ do Hurd thực hiện đã trở thành cơn ác mộng được công bố rộng rãi trong ngành.Tuy nhiên, phim gương nóng hiện thuộc sở hữu của Công ty Hóa chất Eastman vẫn là một lựa chọn khả thi cho cửa sổ nhiều ô và vẫn được các nhà sản xuất như Alpen High Performance Products sử dụng.
Giám đốc điều hành Alpen Brad Begin nói về thảm kịch Hurd: “Toàn bộ ngành công nghiệp thực sự đang chìm trong vòng đen tối, khiến một số nhà sản xuất phải thoát khỏi màng treo”.“Quy trình này không khó lắm, nhưng nếu bạn không làm tốt công việc hoặc không chú ý đến chất lượng, chẳng hạn như bất kỳ cửa sổ nào, bất kỳ loại IG nào, thì bạn sẽ phải chịu quá nhiều thất bại sớm trên công trường. .
Ngày nay, màng gương nóng được sản xuất bởi liên doanh giữa DuPont và Teijin, sau đó được chuyển đến Eastman, nơi thu được lớp phủ có độ phát xạ thấp trong buồng lắng đọng hơi, sau đó được gửi đến nhà sản xuất để chuyển đổi sang IGU.Begin cho biết sau khi các lớp màng và kính được lắp ráp xong, chúng sẽ được đặt vào lò nướng và nướng ở nhiệt độ 205°F trong 45 phút.Màng co lại và tự căng xung quanh miếng đệm ở cuối thiết bị, khiến nó gần như không thể nhìn thấy được.
Miễn là nó được giữ kín thì bộ phận cửa sổ sẽ không có vấn đề gì.Bất chấp những nghi ngờ về bộ phim bị đình chỉ IGU, Begin cho biết Alpen đã cung cấp 13.000 căn hộ cho dự án Tòa nhà Empire State ở Thành phố New York 9 năm trước, nhưng chưa nhận được bất kỳ báo cáo nào về sự thất bại.
Thiết kế kính mới nhất cũng cho phép các nhà sản xuất bắt đầu sử dụng k, một loại khí trơ có đặc tính cách điện tốt hơn argon.Theo Tiến sĩ Charlie Curcija, nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley, khoảng cách tối ưu là 7 mm (khoảng 1⁄4 inch), bằng một nửa so với argon.rypto không phù hợp lắm với IGU 1⁄2 inch.Khoảng cách giữa các tấm kính, nhưng hóa ra phương pháp này rất hữu ích trong các cửa sổ kính, nơi khoảng cách bên trong giữa các tấm kính hoặc màng treo nhỏ hơn khoảng cách này.
Kensington (Kensington) là một trong những công ty bán cửa sổ phim treo.Công ty cung cấp các đơn vị gương nóng chứa đầy k với giá trị R lên tới R-10 ở trung tâm kính.Tuy nhiên, chưa có công ty nào chấp nhận hoàn toàn công nghệ màng lơ lửng như LiteZone Glass Inc. của Canada.LiteZoneGlass Inc. là công ty bán IGU với giá trị trung tâm kính R là 19,6.nó thế nào?Bằng cách làm cho độ dày của thiết bị là 7,6 inch.
Giám đốc điều hành của công ty, Greg Clarahan, cho biết đã 5 năm trôi qua kể từ khi phát triển IGU và nó được đưa vào sản xuất vào tháng 11 năm 2019. Ông cho biết mục tiêu của công ty là hai: tạo ra các IGU có giá trị cách nhiệt “cực cao” và làm cho chúng đủ mạnh để duy trì tuổi thọ của tòa nhà.Nhà thiết kế chấp nhận nhu cầu sử dụng kính dày hơn để cải thiện hiệu suất tản nhiệt của các cạnh dễ bị tổn thương của IGU.
“Độ dày của kính là cần thiết để cải thiện hiệu suất tản nhiệt của tổng thể cửa sổ, giúp nhiệt độ bên trong kính đồng đều hơn và quá trình truyền nhiệt trong toàn bộ cụm (bao gồm các cạnh và khung) đồng đều hơn.”nói.
Tuy nhiên, IGU dày hơn lại có vấn đề.Bộ phận dày nhất do LiteZone sản xuất có tám màng treo giữa hai miếng kính.Nếu tất cả các không gian này bị bịt kín thì sẽ xảy ra vấn đề chênh lệch áp suất, vì vậy LiteZone đã thiết kế thiết bị này bằng cách sử dụng cái mà Clarahan gọi là “ống cân bằng áp suất”.Đó là một ống thông hơi nhỏ có thể cân bằng áp suất không khí trong tất cả các buồng với không khí bên ngoài thiết bị.Clarahan cho biết buồng sấy được tích hợp trong ống giúp ngăn hơi nước tích tụ bên trong thiết bị và có thể sử dụng hiệu quả trong ít nhất 60 năm.
Công ty đã thêm một tính năng khác.Thay vì sử dụng nhiệt để làm co màng bên trong thiết bị, họ thiết kế một miếng đệm ở cạnh thiết bị để giữ màng lơ lửng dưới tác động của các lò xo cực nhỏ.Clarahan cho rằng vì phim không bị nóng nên bớt căng thẳng hơn.Các cửa sổ cũng cho thấy khả năng giảm âm thanh tuyệt vời.
Phim treo là một cách để giảm trọng lượng của IGU nhiều khung.Curcija mô tả một sản phẩm khác có tên “Thin Triple”, đã thu hút được sự chú ý rộng rãi trong ngành.Nó bao gồm một lớp kính siêu mỏng từ 0,7 mm đến 1,1 mm (0,027 inch và 0,04 inch) giữa hai lớp kính 3 mm (0,118 inch) bên ngoài.Sử dụng k-filling, thiết bị có thể được đóng gói vào túi thủy tinh rộng 3⁄4 inch, giống như thiết bị hai cửa truyền thống.
Curcija cho biết, bộ ba gầy mới bắt đầu chiếm lĩnh thị trường Hoa Kỳ và thị phần của nó hiện chưa đến 1%.Khi lần đầu tiên được thương mại hóa cách đây hơn một thập kỷ, những thiết bị này đã phải đối mặt với một cuộc chiến gian khổ để được thị trường chấp nhận do giá sản xuất cao.Chỉ Corning sản xuất loại kính siêu mỏng mà thiết kế dựa vào, với mức giá từ 8 đến 10 USD mỗi foot vuông.Ngoài ra, giá của k rất đắt, gấp khoảng 100 lần giá argon.
Theo Kursia, trong 5 năm qua đã có hai điều xảy ra.Đầu tiên, các công ty thủy tinh khác bắt đầu sản xuất kính mỏng bằng quy trình thông thường, đó là chế tạo kính cửa sổ tiêu chuẩn trên nền thiếc nóng chảy.Điều này có thể giảm chi phí xuống còn khoảng 50 xu mỗi foot vuông, tương đương với kính thông thường.Sự quan tâm ngày càng tăng đối với đèn LED đã thúc đẩy sản xuất xenon tăng lên và hóa ra k là sản phẩm phụ của quá trình này.Giá hiện tại chỉ bằng khoảng một phần tư so với trước đây và tổng phí bảo hiểm cho một bộ ba lớp mỏng là khoảng 2 USD cho mỗi foot vuông của IGU kính hai lớp thông thường.
Curcija cho biết: “Với giá ba tầng mỏng, bạn có thể tăng lên R-10, vì vậy nếu bạn cân nhắc mức phí bảo hiểm là 2 USD cho mỗi foot vuông thì đó là mức giá rất tốt so với R-4 với mức giá hợp lý.Một bước nhảy vọt lớn.”Vì vậy, Curcija kỳ vọng lợi ích thương mại của Mie IGU sẽ tăng lên.Andersen đã sử dụng nó cho dòng sản phẩm đổi mới thương mại Windows của mình.Ply Gem, nhà sản xuất cửa sổ lớn nhất nước Mỹ, cũng có vẻ quan tâm.Thậm chí, Alpen còn tiếp tục phát huy ưu điểm của cửa sổ phim treo và đã phát hiện ra những ưu điểm tiềm ẩn của thiết bị phim ba lớp.
Mark Montgomery, phó chủ tịch cấp cao phụ trách tiếp thị cửa sổ Hoa Kỳ tại Ply Gem, cho biết công ty hiện đang sản xuất các sản phẩm 1 trong 1.Và sinh ba 7⁄8 inch.“Chúng tôi đang thử nghiệm với 3⁄4-in.Anh ấy đã viết trong một email.“Nhưng (chúng tôi) hiện có thể đạt được mức hiệu suất cao hơn.”
Đừng tìm cách chuyển đổi hàng loạt thành bộ ba mỏng ngay lập tức.Nhưng Begin cho biết lớp kính mỏng ở giữa dễ xử lý hơn màng lơ lửng, có khả năng tăng tốc độ sản xuất và cho phép sử dụng các miếng đệm cạnh ấm để thay thế các miếng đệm bằng thép không gỉ chắc chắn hơn mà một số IGU màng treo yêu cầu.
Điểm cuối cùng là rất quan trọng.Màng lơ lửng co lại trong lò sẽ tạo lực căng đáng kể lên miếng đệm ngoại vi, làm vỡ gioăng, nhưng kính mỏng không cần phải kéo căng nên giảm bớt vấn đề.
Curcija cho biết: “Trong phân tích cuối cùng, cả hai công nghệ đều mang lại những điều giống nhau, nhưng xét về độ bền và chất lượng, kính tốt hơn phim.”
Tuy nhiên, tấm ba lớp do Larsen vẽ lại không lạc quan như vậy.Cardinals đang sản xuất một số IGU này, nhưng giá thành của chúng cao gấp đôi so với kính ba trong một truyền thống và kính siêu mỏng ở trung tâm mô-đun có tỷ lệ vỡ cao.Điều này buộc hồng y phải sử dụng lớp trung tâm 1,6mm để thay thế.
Larsen nói: “Ý tưởng về loại kính mỏng này có độ bền bằng một nửa.“Bạn sẽ mua kính cường lực một nửa và mong muốn sử dụng nó với kích thước tương tự như kính cường lực kép phải không?Không. Chỉ là tỷ lệ hỏng hóc khi xử lý của chúng tôi cao hơn nhiều.”
Ông nói thêm rằng việc sinh ba giảm cân cũng phải đối mặt với những trở ngại khác.Một nguyên nhân lớn là kính mỏng quá mỏng nên không thể cường lực được, đó là xử lý nhiệt để tăng độ bền.Kính cường lực là một phần quan trọng của thị trường, chiếm 40% tổng doanh số IGU của Cardinal.
Cuối cùng là vấn đề nạp gas rypto.Larson nói rằng ước tính chi phí của Phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley quá thấp và ngành này đã làm rất kém trong việc cung cấp đủ khí đốt tự nhiên cho IGU.Để có hiệu quả, 90% không gian kín bên trong phải được lấp đầy bằng khí, nhưng thông lệ tiêu chuẩn của ngành tập trung vào tốc độ sản xuất hơn là kết quả thực tế và tỷ lệ nạp khí trong các sản phẩm trên thị trường có thể thấp tới 20%.
Larson nói về bộ ba giảm cân: “Có rất nhiều người quan tâm đến vấn đề này.“Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn chỉ đạt được mức lấp đầy 20% trên các cửa sổ này?Đó không phải là kính R-8 mà là kính R-4.Điều này cũng giống như khi sử dụng low-e hai khung.Bạn có mọi thứ mà tôi không có được.”
Cả khí argon và khí k đều là chất cách điện tốt hơn không khí, nhưng không có khí nạp (chân không) sẽ cải thiện đáng kể hiệu suất nhiệt và giá trị tiềm năng R nằm trong khoảng từ 10 đến 14 (hệ số U từ 0,1 đến 0,07).Curcija cho biết độ dày của thiết bị mỏng như kính một lớp.
Một nhà sản xuất Nhật Bản có tên Nippon Sheet Glass (NSG) đã sản xuất các thiết bị kính cách nhiệt chân không (VIG).Theo Curcija, các nhà sản xuất Trung Quốc và Guardian Glass của Mỹ cũng đã bắt đầu sản xuất thiết bị R-10 VIG.(Chúng tôi đã cố gắng liên hệ với Guardian nhưng không nhận được phản hồi.)
Có những thách thức kỹ thuật.Đầu tiên, lõi được sơ tán hoàn toàn sẽ kéo hai lớp kính bên ngoài lại với nhau.Để ngăn chặn điều này, nhà sản xuất đã chèn những miếng đệm nhỏ vào giữa kính để ngăn các lớp bị xẹp xuống.Những cột nhỏ này cách nhau khoảng 1 inch đến 2 inch, tạo thành một không gian khoảng 50 micron.Nếu nhìn kỹ, bạn có thể thấy chúng là một ma trận yếu.
Các nhà sản xuất cũng gặp khó khăn trong việc làm thế nào để tạo ra một lớp đệm mép hoàn toàn đáng tin cậy.Nếu thất bại, việc hút bụi không thành công và cửa sổ về cơ bản là rác.Curcija cho biết những thiết bị này có thể được bịt kín xung quanh các cạnh bằng thủy tinh nóng chảy thay vì băng dính hoặc chất kết dính trên IGU bơm hơi.Bí quyết là phát triển một hợp chất đủ mềm để tan chảy ở nhiệt độ không làm hỏng lớp phủ low-E trên kính.Vì khả năng truyền nhiệt của toàn bộ thiết bị bị giới hạn ở cột ngăn cách hai tấm kính nên giá trị R tối đa phải là 20.
Curcija cho biết thiết bị sản xuất thiết bị VIG đắt tiền và quy trình không nhanh như sản xuất kính thông thường.Bất chấp những lợi thế tiềm tàng của những công nghệ mới như vậy, sự phản kháng cơ bản của ngành xây dựng đối với các quy định chặt chẽ hơn về năng lượng và xây dựng sẽ làm chậm tiến độ.
Larson cho rằng xét về yếu tố U, thiết bị VIG có thể là nhân tố thay đổi cuộc chơi, nhưng một vấn đề mà các nhà sản xuất cửa sổ phải khắc phục là hiện tượng thất thoát nhiệt ở mép cửa sổ.Sẽ là một sự cải tiến nếu VIG có thể được nhúng vào một khung chắc chắn hơn với hiệu suất nhiệt tốt hơn, nhưng chúng sẽ không bao giờ thay thế được thiết bị Low-e bơm hơi, hai cửa sổ tiêu chuẩn công nghiệp.
Kyle Sword, giám đốc phát triển kinh doanh Bắc Mỹ của Pilkington, cho biết với tư cách là công ty con của NSG, Pilkington đã sản xuất một loạt thiết bị VIG có tên Spacia, được sử dụng trong các ứng dụng dân dụng và thương mại ở Hoa Kỳ.Thiết bị này có nhiều cấu hình khác nhau, bao gồm cả những thiết bị chỉ dày 1/4 inch.Chúng bao gồm một lớp kính low-e bên ngoài, khoảng chân không 0,2mm và một lớp kính nổi trong suốt bên trong.Một miếng đệm có đường kính 0,5 mm ngăn cách hai mảnh kính.Độ dày của phiên bản Super Spacia là 10,2 mm (khoảng 0,40 inch) và hệ số U của tâm kính là 0,11 (R-9).
Sword đã viết trong một email: “Hầu hết doanh số bán hàng của bộ phận VIG của chúng tôi đều đến từ các tòa nhà hiện có.”“Hầu hết chúng đều được sử dụng cho mục đích thương mại, nhưng chúng tôi cũng đã hoàn thành nhiều tòa nhà dân cư.Sản phẩm này có thể được mua từ thị trường và đặt hàng theo kích cỡ tùy chỉnh.”Sword cho biết một công ty tên là Heirloom Windows sử dụng các thiết bị chân không trong cửa sổ của mình, được thiết kế trông giống như cửa sổ nguyên bản trong các tòa nhà lịch sử.Sword viết: “Tôi đã nói chuyện với nhiều công ty cửa sổ dân dụng có thể sử dụng sản phẩm của chúng tôi.“Tuy nhiên, IGU hiện được hầu hết các công ty sản xuất cửa sổ dân dụng sử dụng ngày nay dày khoảng 1 inch, vì vậy thiết kế cửa sổ và khuôn ép đùn của nó có thể phù hợp với các cửa sổ dày hơn.”
Sword cho biết chi phí của VIG là khoảng 14 đến 15 USD mỗi foot vuông, so với 8 đến 10 USD mỗi foot vuông cho IGU dày 1 inch tiêu chuẩn.
Một khả năng khác là sử dụng aerogel để làm cửa sổ.Airgel là một vật liệu được phát minh vào năm 1931. Nó được tạo ra bằng cách chiết chất lỏng vào gel và thay thế bằng khí.Kết quả là một chất rắn gần như không trọng lượng có giá trị R rất cao.Larsen cho biết triển vọng ứng dụng của nó trên kính rất rộng, có tiềm năng mang lại hiệu suất nhiệt tốt hơn IGU ba lớp hoặc chân không.Vấn đề là chất lượng quang học của nó - nó không hoàn toàn trong suốt.
Nhiều công nghệ hứa hẹn hơn sắp xuất hiện, nhưng tất cả đều có một trở ngại: chi phí cao hơn.Nếu không có các quy định năng lượng chặt chẽ hơn đòi hỏi hiệu suất tốt hơn, một số công nghệ nhất định sẽ tạm thời không thể sử dụng được.Montgomery cho biết: “Chúng tôi đã hợp tác chặt chẽ với nhiều công ty áp dụng công nghệ kính mới,”-”sơn, lớp phủ dày đặc nhiệt/quang/điện và [kính cách nhiệt chân không].Mặc dù tất cả những điều này đều nâng cao hiệu suất của cửa sổ, nhưng cấu trúc chi phí hiện tại sẽ hạn chế việc áp dụng trong thị trường dân cư.”
Hiệu suất nhiệt của IGU khác với hiệu suất nhiệt của toàn bộ cửa sổ.Bài viết này tập trung vào IGU, nhưng thông thường khi so sánh mức hiệu suất của các cửa sổ, đặc biệt là trên nhãn dán của Hội đồng xếp hạng khung cửa sổ quốc gia và trang web của nhà sản xuất, bạn sẽ tìm thấy xếp hạng “toàn bộ cửa sổ”, có tính đến IGU và cửa sổ. hiệu suất khung hình.Là một đơn vị.Hiệu suất của toàn bộ cửa sổ luôn thấp hơn loại kính trung tâm của IGU.Để hiểu hiệu suất và cửa sổ hoàn chỉnh của IGU, bạn cần hiểu ba thuật ngữ sau:
Hệ số U đo tốc độ truyền nhiệt qua vật liệu.Hệ số U là nghịch đảo của giá trị R.Để thu được giá trị R tương đương, hãy chia hệ số U cho 1. Hệ số U thấp hơn có nghĩa là khả năng chống dòng nhiệt cao hơn và hiệu suất nhiệt tốt hơn.Luôn luôn mong muốn có hệ số U thấp.
Hệ số thu nhiệt mặt trời (SHGC) đi qua phần bức xạ mặt trời của kính.SHGC là một số nằm trong khoảng từ 0 (không truyền) đến 1 (truyền không giới hạn).Nên sử dụng cửa sổ SHGC thấp ở những khu vực có nắng nóng hơn trên toàn quốc để lấy nhiệt ra khỏi nhà và giảm chi phí làm mát.
Độ truyền ánh sáng nhìn thấy được (VT) Tỷ lệ ánh sáng nhìn thấy đi qua kính cũng là một số từ 0 đến 1. Con số càng lớn thì độ truyền ánh sáng càng cao.Mức này thường thấp một cách đáng ngạc nhiên, nhưng điều này là do toàn bộ mức cửa sổ bao gồm cả khung.
Khi ánh nắng chiếu qua cửa sổ, ánh sáng sẽ làm ấm bề ​​mặt bên trong ngôi nhà, nhiệt độ trong nhà sẽ tăng lên.Đó là một điều tốt trong mùa đông lạnh giá ở Maine.Vào một ngày hè nóng nực ở Texas, không có nhiều người như vậy.Cửa sổ có hệ số hấp thụ nhiệt mặt trời (SHGC) thấp giúp giảm thiểu sự truyền nhiệt qua IGU.Một cách để các nhà sản xuất tạo ra SHGC thấp là sử dụng lớp phủ có độ phát xạ thấp.Những lớp phủ kim loại trong suốt này được thiết kế để chặn tia cực tím, cho phép ánh sáng nhìn thấy đi qua và kiểm soát tia hồng ngoại để phù hợp với ngôi nhà và khí hậu của nó.Đây không chỉ là vấn đề sử dụng đúng loại lớp phủ có độ phát xạ thấp mà còn là vị trí ứng dụng của nó.Mặc dù không có thông tin về các tiêu chuẩn ứng dụng cho lớp phủ có độ phát xạ thấp và các tiêu chuẩn khác nhau giữa các nhà sản xuất và loại lớp phủ, nhưng sau đây là những ví dụ phổ biến.
Cách tốt nhất để giảm thiểu nhiệt lượng mặt trời thu được qua cửa sổ là che chúng bằng các phần nhô ra và các thiết bị che nắng khác.Ở những nơi có khí hậu nóng, bạn cũng nên chọn cửa sổ có SHGC thấp hơn với lớp phủ có độ phát xạ thấp.Cửa sổ dành cho vùng có khí hậu mát mẻ thường có lớp phủ phát xạ thấp trên bề mặt bên trong của kính bên ngoài - hai bề mặt trong cửa sổ hai khung, hai và bốn bề mặt trong cửa sổ ba khung.
Nếu ngôi nhà của bạn nằm ở một vùng lạnh hơn của đất nước và bạn muốn cung cấp một số sưởi ấm vào mùa đông thông qua việc thu nhiệt năng lượng mặt trời thụ động, bạn muốn sử dụng lớp phủ có độ phát xạ thấp trên bề mặt bên ngoài của kính bên trong (bề mặt Lớp thứ ba) cửa sổ và hiển thị ba và năm bề mặt trên một cửa sổ ba ngăn).Lựa chọn cửa sổ có mái che ở vị trí này không chỉ nhận được nhiều nhiệt năng từ mặt trời hơn mà cửa sổ còn giúp cản nhiệt bức xạ từ bên trong nhà.
Có lượng khí cách điện gấp đôi.IGU khung kép tiêu chuẩn có hai khung 1⁄8 inch.Thủy tinh, argon chứa đầy 1⁄2 inch.Không gian không khí và lớp phủ phát xạ thấp trên ít nhất một bề mặt.Để nâng cao tính năng của kính hai lớp, nhà sản xuất đã bổ sung thêm một miếng kính khác, tạo thêm một khoang cho khí cách nhiệt.Cửa sổ ba ngăn tiêu chuẩn có ba cửa sổ 1⁄8 inch.Kính, 2 1⁄2 inch không gian chứa đầy khí và lớp phủ Low-E trong mỗi khoang.Đây là ba ví dụ về cửa sổ ba ngăn của các nhà sản xuất trong nước.Hệ số U và SHGC là các cấp độ của toàn bộ cửa sổ.
Cửa sổ ecoSmart của Great Lakes Window (Ply Gem Company) có lớp cách nhiệt bằng bọt polyurethane trong khung PVC.Bạn có thể đặt mua cửa sổ bằng kính hai lớp hoặc kính ba lớp và khí argon hoặc K.Các lựa chọn khác bao gồm lớp phủ có độ phát xạ thấp và lớp phủ màng mỏng được gọi là Easy-Clean.Hệ số U nằm trong khoảng từ 0,14 đến 0,20 và SHGC nằm trong khoảng từ 0,14 đến 0,25.
Sierra Pacific Windows là một công ty tích hợp theo chiều dọc.Theo công ty, bên ngoài bằng nhôm ép đùn được bao phủ bởi cấu trúc bằng gỗ thông Ponderosa hoặc thông Douglas, xuất phát từ sáng kiến ​​lâm nghiệp bền vững của chính công ty.Thiết bị Aspen hiển thị ở đây có khung cửa sổ dày 2-1⁄4 inch và hỗ trợ IGU ba lớp dày 1-3⁄8 inch.Giá trị U nằm trong khoảng từ 0,13 đến 0,18 và SHGC nằm trong khoảng từ 0,16 đến 0,36.
Cửa sổ Ultimate Double Hung G2 của Martin có vách ngoài bằng nhôm ép đùn và nội thất bằng gỗ thông chưa hoàn thiện.Lớp hoàn thiện bên ngoài của cửa sổ là lớp phủ fluoropolymer PVDF hiệu suất cao, được minh họa ở đây với màu Xanh Cascade.Khung cửa sổ ba lớp chứa đầy argon hoặc không khí, hệ số U của nó thấp tới 0,25 và phạm vi SHGC là từ 0,25 đến 0,28.
Nếu cửa sổ ba ngăn có nhược điểm thì đó chính là sức nặng của IGU.Một số nhà sản xuất đã làm cho cửa sổ treo đôi ba cửa hoạt động được, nhưng thông thường hơn, IGU ba cửa bị giới hạn ở các thao tác cửa sổ cố định, mở sang một bên và nghiêng/xoay.Phim treo là một trong những phương pháp được các nhà sản xuất sử dụng để sản xuất IGU với hiệu suất kính ba lớp với trọng lượng nhẹ hơn.
Làm cho bộ ba dễ quản lý.Alpen cung cấp IGU màng gương nóng, được cấu hình với hai buồng chứa đầy khí với hệ số 0,16 U và 0,24 đến 0,51 SHGC, và cấu trúc với bốn buồng chứa đầy khí, có hệ số 0,05 U, phạm vi từ SHGC là 0,22 đến 0,38.Sử dụng màng mỏng thay vì các loại kính khác có thể làm giảm trọng lượng và khối lượng.
Phá vỡ giới hạn, LiteZone Glass giúp độ dày của IGU đạt tới 7-1⁄2 inch và có thể treo tối đa tám lớp phim.Bạn sẽ không tìm thấy loại kính này trong các ô cửa sổ treo đôi tiêu chuẩn, nhưng ở các cửa sổ cố định, độ dày tăng thêm sẽ làm tăng giá trị R ở tâm kính lên 19,6.Khoảng không gian giữa các lớp màng được lấp đầy bằng không khí và được nối với ống cân bằng áp suất.
Cấu hình IGU mỏng nhất có thể được tìm thấy trên thiết bị VIG hoặc thiết bị kính cách nhiệt chân không.Hiệu quả cách nhiệt của chân không trên IGU tốt hơn không khí hoặc hai loại khí thường được sử dụng để cách ly và khoảng cách giữa các cửa sổ có thể nhỏ đến vài mm.Chân không cũng cố gắng làm hỏng thiết bị, vì vậy các thiết bị VIG này phải được thiết kế để chống lại lực này.
Spacia của Pilkington là thiết bị VIG có độ dày chỉ 6 mm, đó là lý do công ty chọn nó làm phương án cho các dự án bảo tồn lịch sử.Theo tài liệu của công ty, VIG cung cấp “hiệu suất nhiệt của kính hai lớp truyền thống với độ dày tương tự như kính hai lớp”.Hệ số U của Spacia dao động từ 0,12 đến 0,25 và SHGC dao động từ 0,46 đến 0,66.
Thiết bị VIG của Pilkington có tấm kính bên ngoài được phủ một lớp phủ có độ phát xạ thấp và tấm kính bên trong là kính nổi trong suốt.Để ngăn không gian chân không 0,2mm bị sập, kính bên trong và kính bên ngoài được ngăn cách bằng miếng đệm 1⁄2mm.Vỏ bảo vệ che các lỗ hút không khí từ thiết bị và giữ nguyên vị trí trong suốt thời gian sử dụng của cửa sổ.
Hướng dẫn đáng tin cậy và toàn diện được cung cấp bởi các chuyên gia nhằm tạo ra một ngôi nhà lành mạnh, thoải mái và tiết kiệm năng lượng
Trở thành thành viên, bạn có thể truy cập ngay hàng ngàn video, phương pháp sử dụng, nhận xét công cụ và tính năng thiết kế.
Nhận quyền truy cập đầy đủ vào trang web để nhận lời khuyên của chuyên gia, video vận hành, kiểm tra mã, v.v., cũng như các tạp chí in.