三玻兩腔替代單片年節能價值56.15元/m2 ——從K值和U值說開去
近日集團技術中心把K值和U值、SHGC值和g值說說清楚，以便更好推介節能玻璃。為此查閱若干資料，現簡要介紹供大家參考，同時也談談聯想到的一些事。
金晶科技辦公大樓
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第一組、K值和U值
都表示材料的傳熱系數，單位分別為W/m2℃(攝氏度)、W/m2k(熱力學溫度)。K值最早出現在國內標準中，U值系歐標中的代號。假設測試標準條件一致，K值和U值相等。
但是由于歐洲計算或測試U值時使用的標準條件與國內不同，室外一般取0℃左右(和當地氣候有關)，國內標準中取-20℃，室外一側對流換熱系數取值也不同，導致U值高于K值，部分可高約0.1 W/(m2K)。
除測試外，K值和U值也可通過計算獲得。
第二組、SHGC值、g值
都表示太陽熱獲得系數，指在相同條件下太陽輻射能量透過窗玻璃進入室內的量與通過相同尺寸但無玻璃的開口進入室內太陽熱量的比值。
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下面是一組材料的傳熱系數。
相關材料傳熱系數數據表
序號 | 材料 | 厚度 mm | 傳熱系數W/m2℃ |
A | 單片平板玻璃 | 3 | 6.84 |
B | 單片平板玻璃 | 5 | 6.72 |
C | 單片平板玻璃 | 6 | 6.69 |
D | 雙層中空玻璃 | 3+A6+3 | 3.59 |
E | 雙層中空玻璃 | 3+A12+3 | 3.22 |
F | 雙層中空玻璃 | 5+A12+5 | 3.17 |
G | 三層中空玻璃 | 3+A6+3+A6+3 | 2.43 |
H | 三層中空玻璃 | 3+A12+3+A12+3 | 2.11 |
I | 三層中空玻璃 | 5+A9+5Low+A9+5 | 1.47 |
J | 真空玻璃 | 6 | 2.80 |
K | 混凝土墻 | 100 | 3.26 |
L | 磚墻 | 270 | 2.09 |
M | 木板 | 20 | 2.67 |
說明：上述數據摘自《玻璃辭典》 《建筑材料詞典》 《低輻射玻璃及其應用》
取任意兩種材料，通過對比傳熱系數，可直觀判斷相對節能差異。
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博山總部辦公樓曾進行過兩次窗玻璃升級改造，傳熱系數顯著降低。該建筑于1984年竣工，最早采用鋼窗、配5mm單片玻璃(上表中B材料)。1999年拆除，用塑鋼窗、配普通中空玻璃(上表中F材料)替代。2010年再度拆除，采用斷橋隔熱鋼窗、配三玻兩腔低輻射中空玻璃，具體結構：超白低輻射原片+空氣層+超白片+空氣層+超白低輻射原片，與上表中I材料相似。
下面以技術中心辦公室為例，計算一下兩次改造帶來的節能效果。
一、基礎數據
傳熱系數 從上列《相關材料傳熱系數數據表》中可查到，B材料6.72 W/m2℃，F材料3.17，I材料1.47(實際應更低，因未在產品中找到標注值，暫以此替代)。
室內溫度 博山區冬季城市供暖承諾不低于18度，1月、2月、3月、4月、10月、11月和12月取室內溫度18度；夏季政府倡導空調溫度不低于26度，取室內溫度26度。
室外溫度 博山地區按月份日均最高和最低溫度可從網上查到，取其平均值。具體數值列于下表中。
玻璃面積 技術中心外墻窗玻璃7.088 m2。
標準煤熱值 7000Kcal/Kg(千卡/千克)。
電力當量值 860Kcal/Kwh(千卡/千瓦時)。
二、1999年窗玻璃升級改造節能情況
集團總部辦公樓第二次改造照片
若室內外溫差1度，每小時減少傳熱量=7.088 m2×(6.72-3.17)焦耳/秒/ m2×3600 秒÷4.18焦耳/卡=21.67千卡。引用上述數據，可簡化月度節能效果計算過程。下面是計算結果匯總表。
技術中心辦公室月度節能情況匯總表
月份 | 博山地區日均最低溫度(℃) | 博山地區日均最高溫度(℃) | 博山地區日平均溫度(℃) | 減少室內熱量散失(千卡) | 減少室外熱量侵入(千卡) |
1月 | -5 | 4 | -0.5 | 288644 | |
2月 | -2 | 7 | 2.5 | 241837 | |
3月 | 5 | 15 | 10 | 124819 | |
4月 | 12 | 23 | 17.5 | 7801 | |
5月 | 18 | 29 | 23.5 | ||
6月 | 22 | 32 | 27 | 15602 | |
7月 | 25 | 33 | 29 | 46807 | |
8月 | 23 | 32 | 27.5 | 23403 | |
9月 | 18 | 28 | 23 | ||
10月 | 11 | 21 | 16 | 31205 | |
11月 | 3 | 12 | 7.5 | 163825 | |
12月 | -3 | 6 | 1.5 | 257440 | |
總計 | 1115571 | 85812 | |||
說明：1月、2月、3月、4月、10月、11月和12月期間室外平均溫度低于18度，室內熱量向室外傳遞。更換節能玻璃后，7個月可減少熱量損失1115571千卡(相當于159千克標準煤燃燒放熱)。 5月和9月室外平均溫度在18-26度之間，與室內舒適溫度區間重合，更換節能玻璃后不體現節能效益。 6月、7月和8月室外平均溫度高于26度，室外熱量向室內傳遞。更換節能玻璃后，3個月可阻擋熱量85812千卡(相當于12.3千克標準煤燃燒放熱)。 總的來講，在博山地區采用普通中空玻璃(5+A12+5)替代單片5mm玻璃，每平方米全年可節約169495千卡熱量(相當于24.2Kg標準煤放熱)，其中冬季室內熱量減少散失157389千卡(相當于22.5千克標準煤燃燒放熱)，夏季阻擋室外熱量12107千卡(相當于1.7千克標準煤燃燒放熱)。冬季節約成本可參照城市供暖1吉焦(1GJ=109J)熱量價格推算，博山地區42元/1GJ，相當于節約27.6元。夏季使用空凋，折合14度電力，按工業用電0.6893元/千瓦時計算，價值9.65元。 | |||||
三、2010年窗玻璃再度升級改造節能情況
集團總部辦公樓第三次改造照片
若室內外溫差1度，每小時減少傳熱量=7.088 m2×(3.17-1.47)焦耳/ 秒/ m2×3600 秒÷4.18焦耳/卡=10.38千卡。該數據明晰后，可簡化月度節能效果計算過程。
技術中心辦公室月度節能情況匯總表
月份 | 博山地區日均最低溫度(℃) | 博山地區日均最高溫度(℃) | 博山地區日平均溫度(℃) | 減少室內熱量散失(千卡) | 減少室外熱量侵入(千卡) |
1月 | -5 | 4 | -0.5 | 138262 | |
2月 | -2 | 7 | 2.5 | 115841 | |
3月 | 5 | 15 | 10 | 59789 | |
4月 | 12 | 23 | 17.5 | 3737 | |
5月 | 18 | 29 | 23.5 | ||
6月 | 22 | 32 | 27 | 7474 | |
7月 | 25 | 33 | 29 | 22421 | |
8月 | 23 | 32 | 27.5 | 11210 | |
9月 | 18 | 28 | 23 | ||
10月 | 11 | 21 | 16 | 14947 | |
11月 | 3 | 12 | 7.5 | 78473 | |
12月 | -3 | 6 | 1.5 | 123314 | |
總計 | 534363 | 41105 | |||
說明：1月、2月、3月、4月、10月、11月和12月期間室外平均溫度低于18度，室內熱量向室外傳遞。節能玻璃再次升級后，7個月可減少傳遞熱量534363千卡(相當于節約76千克標準煤燃燒放熱)。 5月和9月期間室外平均溫度在18-26度之間，和室內舒適溫度區間重合，更換節能玻璃后不體現節能效益。 6月、7月和8月期間室外平均溫度高于26度，室外熱量向室內傳遞。節能玻璃再次升級后，3個月可阻擋熱量41105千卡(相當于5.9千克標準煤燃燒放熱)。 總的來講，在博山地區采用三玻兩腔低輻射中空玻璃替代普通中空玻璃(5+A12+5)，每平方米全年可節約81189千卡熱量(相當于11.6千克標準煤放熱)，其中冬季減少室內熱量散失75390千卡(相當于10.8千克標準煤燃燒放熱)，夏季阻擋室外熱量5799千卡傳入(相當于0.8千克標準煤燃燒放熱)。冬季節約成本可參照城市供暖1吉焦(1GJ=109J)熱量價格推算，博山地區42元/1GJ，相當于節約14.25元。夏季使用空凋，折合6.74度電力，按工業用電0.6893元/千瓦時計算，價值4.65元。 | |||||
四、結論
1、以1m2為單位采用普通中空玻璃(5+A12+5)替代5mm單片玻璃，一年可減少169495千卡熱量傳遞。節約價值37.25元，其中冬季27.6元、夏季9.65元。
2、以1m2為單位采用三玻兩腔低輻射鍍膜中空玻璃替代普通中空玻璃(5+A12+5)，一年可減少81189千卡熱量傳遞。節約價值18.90元，其中冬季14.25元、夏季4.65元。
3、由1、2推得，以1m2為單位若采用三玻兩腔低輻射鍍膜中空玻璃替代5mm單片玻璃，一年可減少250684千卡熱量傳遞。節約價值56.15元，其中冬季46.5元、夏季14.3元。
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建議集團在國內推廣產品時標注K值，出口時標注U值。如有可能，每件產品上都應標注。那樣的話，通過對比K值或U值，再結合當地氣溫數據，即可計算節能效果，能幫助用戶預測出實實在在的效益。
下面照片拍攝于2016年6月，系英國鄧迪市一家賓館配套窗玻璃。中空玻璃間隔框上明確標識了K(U)=1.1的字樣，值得學習借鑒。
