隨著(zhù)《中華人民共和國節約能源法》和《民用建筑節能條例》的貫徹落實(shí)，國內對建筑節能的要求不斷提高，節能環(huán)保意識逐漸深入人心。注重建筑行業(yè)的綠色節能環(huán)保，有效實(shí)現建筑工程的生態(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(guò)門(mén)窗流失的能量基本在45%~50%左右，冬季門(mén)窗的散熱量占據建筑耗能的37%，而夏季通過(guò)門(mén)窗進(jìn)入室內的熱量高達53%。目前市場(chǎng)上陸續推出并不斷升級各種單一遮陽(yáng)隔熱的玻璃產(chǎn)品，其中不乏價(jià)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(mǎn)足夏季遮陽(yáng)隔熱的要求。對于玻璃本身沒(méi)有遮陽(yáng)功能的門(mén)窗，有些還需要額外增加外遮陽(yáng)或內遮陽(yáng)，增加了建筑的成本，遮陽(yáng)的同時(shí)也阻隔了可見(jiàn)光，既擋住了光線(xiàn)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(yáng)玻璃，它不需要電源和電控裝置，而是吸收太陽(yáng)光熱自主變色。該產(chǎn)品使用至慧科技專(zhuān)利產(chǎn)品——溫致變色遮陽(yáng)PVB膠膜STI生產(chǎn)夾膠玻璃，并與常規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(hù)提供整套遮陽(yáng)玻璃解決方案。
STI可吸收太陽(yáng)光中85%左右的紅外線(xiàn)及99.5%以上的紫外線(xiàn)，首先實(shí)現遮陽(yáng)隔熱功能。同時(shí)利用吸收的太陽(yáng)光熱產(chǎn)生變色，動(dòng)態(tài)調節可見(jiàn)光透射比，減少強烈太陽(yáng)光形成的炫目，可保證室內光線(xiàn)舒適。STG充分發(fā)揮STI的優(yōu)勢，并結合普通建筑玻璃的應用，讓窗戶(hù)實(shí)現遮陽(yáng)、隔熱、保溫、通透、節能的效果，并避免了普通Low-E玻璃因反射太陽(yáng)光而形成的光污染，也不需要其它內外遮陽(yáng)設施。
STI動(dòng)態(tài)調節可見(jiàn)光透過(guò)率，調節寬度STI-B1：約15個(gè)百分點(diǎn)；STI-B2：約27個(gè)百分點(diǎn)。這進(jìn)一步提高了遮陽(yáng)效果——遮陽(yáng)系數降低約0.1。
圖１為STI-B1分別在25℃、40℃、60℃、80℃的可見(jiàn)光透過(guò)率光譜曲線(xiàn)。
圖1
圖２為（6超白+0.76B1+6超白）STG-B1玻璃在25℃及65℃時(shí)的光譜曲線(xiàn)。
圖2
至慧玻璃優(yōu)異的夏日遮陽(yáng)性能已逐漸被國內外客戶(hù)所認可，本文闡述的新設計的翻轉窗實(shí)現了至慧玻璃的另一個(gè)特性功能——冬季取暖。
1、設計思路：
在常規的STG玻璃應用中，為起到遮陽(yáng)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(xiàn)熱量會(huì )隨空氣流動(dòng)而散發(fā)。Low-E和中空層對熱量起到反射和阻隔作用，以減少能量向室內的輻射。
圖3
圖4
對有更高要求的場(chǎng)合，可采用三玻兩腔的玻璃結構（如圖4），同時(shí)也可采用雙Low-E結構，這樣隔熱效果會(huì )更好。
這種STG玻璃做成固定扇或開(kāi)啟扇，實(shí)現了夏季遮陽(yáng)，不足之處是冬季在人們需要取暖、希望陽(yáng)光能夠進(jìn)入室內的時(shí)候，它仍然是遮陽(yáng)的。有太陽(yáng)的時(shí)候，它的外層玻璃仍然是很熱的，如果把玻璃的吸熱面翻轉到室內，讓STI吸收的熱能向室內釋放，則可以最大限度地利用太陽(yáng)的能量達到冬季取暖的目的。
要將玻璃翻轉過(guò)來(lái)，并保證無(wú)論冬季夏季都能正常使用，需要比較特殊的翻轉窗?，F有的各類(lèi)翻轉門(mén)窗產(chǎn)品，有的可以翻轉到175°左右，主要目的是便于門(mén)窗清潔；有的因為結構方式的原因，難以徹底解決門(mén)窗密封問(wèn)題。目前還沒(méi)有一種門(mén)窗能夠真正達到夏季遮陽(yáng)隔熱和冬季采光取暖一體化的效果。
至慧翻轉窗的設計理念源自至慧玻璃，沒(méi)有翻轉窗，至慧玻璃只能實(shí)現夏日遮陽(yáng)這一個(gè)優(yōu)勢。在不同的季節將玻璃翻轉過(guò)來(lái)（如圖5），可同時(shí)實(shí)現夏日遮陽(yáng)和冬日取暖。尤其在部分夏季炎熱、冬季寒冷又沒(méi)有集中供暖的區域，至慧翻轉窗可借助太陽(yáng)的光熱，在炎熱的夏季為其呈現陰涼，并在寒冷的冬季為他們送去溫暖。
圖5
2、方案確定：
經(jīng)過(guò)各種方案的設計和樣品的對比試驗，翻轉窗最終選定了圖6所示的中心旋轉方式，并據此設計了鋁型材和滑動(dòng)密封結構（如圖7）。
圖6 圖7
出于安全考慮，經(jīng)過(guò)試驗在旋轉軸上加裝適當的阻尼器，可防止窗扇意外轉動(dòng)。為此設計的轉軸安裝結構（如圖8），可將轉軸和阻尼器結合到一起。
圖8
圖9
密封結構的傳動(dòng)先后設計了電控傳動(dòng)方式（圖9）、齒輪齒條傳動(dòng)方式（圖10）以及曲柄連桿傳動(dòng)方式（圖11），并在設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，翻轉窗整體結構包括全新設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(dòng)式隔熱密封及鎖止裝置、電動(dòng)或手動(dòng)密封傳動(dòng)裝置、轉軸及阻尼裝置等（如圖12）全部設計完成。參照某設計院的建筑設計中固定扇的大小，目前翻轉窗的設計尺寸W1230*H1450mm，可根據不同的設計尺寸進(jìn)行修改。利用翻轉窗替代目前建筑窗戶(hù)中的固定扇，玻璃約有1.2平，夏季用來(lái)遮陽(yáng)，冬季翻轉過(guò)來(lái)，相當于室內放一個(gè)1.2平的暖氣片。這樣在冬季白天只要有太陽(yáng)，至慧玻璃吸收的太陽(yáng)熱量就會(huì )一直向室內釋放。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—外框轉軸固定支架及阻尼裝置，6—密封底座，7—密封傳動(dòng)裝置，8—溫致變色遮陽(yáng)玻璃，9—窗扇轉軸固定支架
3、可選配置：
按照目前70mm鋁合金的設計，至慧翻轉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）。
以上均可根據客戶(hù)要求，增加Low-E、真空、填充惰性氣體等配置。
至慧翻轉窗代替固定扇，可與目前最常用的平開(kāi)內倒窗結合，產(chǎn)生多種組合方式，如1翻轉+1平開(kāi)內倒（圖13），1翻轉+2平開(kāi)內倒（圖14），2翻轉+1平開(kāi)內倒，2翻轉+2平開(kāi)內倒及并列多個(gè)翻轉窗等等，分別適用于臥室、陽(yáng)臺、陽(yáng)光房、寫(xiě)字樓等不同場(chǎng)合。平開(kāi)內倒部分不能翻轉，只實(shí)現變色遮陽(yáng)和保溫隔音效果。
圖13
圖14
4、熱工參數對比：
（為便于計算和比較，以下配置統一采用5mm玻璃）
從熱工參數的對比中基本能看出溫致變色遮陽(yáng)玻璃在夏天和冬天翻轉前后遮陽(yáng)及取暖效果的變化。
5、結論：
至慧翻轉窗不管哪一面玻璃朝外，均可以根據實(shí)際環(huán)境需要，自主調節室內光線(xiàn)強度，保證室內光線(xiàn)充足而柔和。夏天時(shí)，將可感知氣候變化的溫致變色遮陽(yáng)玻璃置于室外，可將超過(guò)70%左右的太陽(yáng)能阻止在室外，減少空調的使用。冬天時(shí)，通過(guò)門(mén)窗的翻轉將可感知氣候變化的溫致變色遮陽(yáng)玻璃置于室內側，可以吸收太陽(yáng)能得熱，將超過(guò)60%的太陽(yáng)能轉化為黑體輻射熱釋放于室內，充分利用太陽(yáng)能達到取暖的目的，減少其它主動(dòng)取暖能耗。自主性高、造價(jià)低、節能效率高、門(mén)窗翻轉方便，并克服了傳統內外遮陽(yáng)影響視線(xiàn)的問(wèn)題，把人們通過(guò)玻璃實(shí)現夏季遮陽(yáng)和冬季取暖的愿望變成了現實(shí)。翻轉窗的整體結構及專(zhuān)門(mén)設計各零部件已申請國家專(zhuān)利。
青島至慧新材料科技有限公司 謝心忠
