在炎热的气候下,高性能住宅必须在一年中的大部分时间里减少太阳热量的增加,而窗户往往是不舒服和效率低下的罪魁祸首。这里有一份关于做这项工作所需的窗户性能规格和一些推荐产品的指南。
我不认为自己是窗户专家,但自从我设计定制住宅遵循指南能源部的零能源准备就绪(ZERH)和能源之星我自学成才,能够建议我的客户寻找适合气候的、高性能的窗户,而且预算容易。(当然,也有不考虑价格的客户;在表演之前,他们通常对美学感兴趣。)
我的大部分项目都位于气候区2和3,能源之星要求窗户有一个的u值≤。30和SHGC(太阳热增益系数)≤.25。幸运的是,这些地区的大多数橱窗零售商都有符合这些准则的橱窗;它们是这些市场中最常见的安装。
能源星级窗口:
- 都是由能源之星合作伙伴;
- 被独立测试,经国家开窗等级委员会(NFRC)认证;
- 符合NFRC的评级吗严格的能源效益指引由美国环境保护署(EPA)制定。
虽然能源之星要求不包括具体的技术,某些特性在许多认证产品中都很常见。如果你正在设计一座高性能的房子——特别是如果它是你的客户计划在绿色建筑项目下认证的房子——有一些关键的事情需要知道,从材料开始。
窗框材料
有几种材料用于高性能窗户。在南方更受欢迎的窗户是乙烯基,玻璃纤维,复合材料和木质的,但你仍然可以找到木制和铝窗框。
乙烯基,玻璃纤维和复合材料框架的价值在于其能源效率和低维护要求。它们有多种颜色可以抵抗褪色,有些是用回收材料制造的;在某些情况下,组件也很容易回收。此外,一些制造商生产热破碎框架。由这些材料制成的窗户往往是成本精打细算的买家的好选择。
全木浆框架的使用寿命很长,但前提是维护得当。这样的窗户需要每年的保养——以油漆和封条的形式——以确保抗腐烂和昆虫破坏、能源效率、一般功能和美观。在成本方面,全木窗户介于乙烯基和木质窗户之间。
Wood-clad框架是全木框架的升级版本。它们提供了木框架的外观和低维护要求,抗昆虫和腐烂的特性,热效率,和结构完整性的乙烯基,复合材料,或铝包层框架。木质窗户在内部提供了许多天然木制品污渍和油漆,而在外部,有许多颜色和风格的选择。这些窗户的价格通常要高得多。
铝框架重量轻,坚固,不需要维护,不生锈或腐烂。它们也有狭窄的轮廓,这是现代住宅所需要的。但我要提出以下警告:不购买铝框架的窗户,如果他们没有热破碎。它们是高导电性的,这增加了凝结的可能性。你希望窗户的框架和玻璃之间有不导电的材料,以避免凝结问题。铝框架是防水的,但它们容易受到海水和海洋空气的腐蚀。此外,由于金属随温度变化而膨胀和收缩,铝框架比乙烯基窗更容易出现密封故障。
选择合适的玻璃杯
窗户涂料有很多选择——从隔热到防紫外线,从隐私到安全,甚至装饰性。如果你想在你的窗户上涂上涂料,确保它们是工厂安装的,并附有保修单。
南方的家庭受益于温和的冬天,但夏天又热又潮湿,这就是低辐射率(low- e)涂料发挥作用的地方。采用氩气的Low-E中空玻璃具有三层热保护功能,在最大化可见光的同时减少太阳能的热增益。这样的窗口降低了冷却成本。Low-E玻璃将热能反射进或反射出房屋,进一步增强了隔热性能。它还反射紫外线(UV)光远离房屋,可以保护你的家居家具免受紫外线导致的褪色高达75%。
Low-E装置在玻璃表面涂有一层涂层,以减少能量转移。涂层保护窗户免受紫外线和红外光的伤害,同时允许可见光传输。在炎热的气候条件下,空调在一年的大部分时间里都很流行,人们更倾向于使用低u系数和阻挡紫外线的窗户。它们需要反射不可见的太阳热辐射,以节省电力使用。
气体的作用
窗户里充满了不同的气体——包括氩气、氪气和氙气——来取代玻璃之间的空气。这减缓了热传递,这意味着根据你的气候区选择合适的玻璃可以帮助减少加热和冷却负荷。尽管窗户的气体每年泄漏约1%,但大多数信誉良好的窗户即使在20年后仍保持高效。
(请注意,从从东海岸发货到西海岸的制造商那里购买的充气窗户会有一些风险,反之亦然。当窗户在低空和高空之间转换时,它们的封条容易破裂,惰性气体会泄漏出来;外部空气中的湿气会渗透到窗格之间的空间。所以在购买时要考虑你的来源。)
关于间隔要知道些什么
为了提高产品的能源效率,大多数高性能窗户制造商都把垫片作为他们的首要任务。间隔越宽,温度从一个窗格到另一个窗格的转移越小。
垫片是由复合材料、泡沫、热塑性塑料、金属或几种材料的组合而成的条状材料,用来分离、支撑和密封被注入玻璃窗格之间的气体,形成气密密封。隔片不仅有助于密封两块或三块玻璃,还能控制窗框内玻璃的膨胀和收缩,提供结构完整性,并在保持玻璃干燥的同时,增强玻璃之间的抗凝结性和温度传递。
间隔器技术在过去10年左右得到了改进。有由铝、不锈钢或合金制成的金属垫片,但它们更容易密封失效。带有泡沫的金属和复合材料或塑料垫片提供了更好的效率。泡沫或三元乙丙橡胶垫片可以说是最节能的垫片,与其他类型的垫片相比,可以显著减少热和冷的传递。
绩效评级
虽然“能源之星”和“ZERH”项目设定了气候区内住宅玻璃的最低要求,但是国家开窗等级委员会(NFRC)认证那些经过独立测试和标记的产品,以帮助消费者根据他们的需求做出最佳决策。它允许消费者通过将窗户的能源性能分为五类来比较不同节能窗户之间的标签。
的u值测量窗户的隔热效果。窗户传输非太阳能热流,并有能力保持热量在您的家庭。这个数字越低,产品的保温效果越好。范围:0.1 - 1。寻找:低数字;最好≤0.30
太阳热获得系数测量通过窗口单元吸收的太阳辐射量——直接传输和/或吸收。较低的数字意味着你将花更少的钱来冷却你的房子。范围:0 - 1。寻找:低数字;最好≤0.25
可见光透过率测量光如何通过窗口单元。这个数字越高,进入的自然光就越多。范围:0 - 1。寻找:低数字节省能源,高数字让更多的光线进来;最好的50
空气泄漏测量特定窗口单元在特定压力下的空气流动量。更低的数字意味着更少的汇票。范围:0.1 - -0.3。寻找:低数字;最佳0.1(窗口样式是一个重要因素;画vs.双挂等等)
凝结阻力测量窗口单元的冷凝阻力,更多的是热桥问题。数值越高,冷凝阻力越大。取值范围:1 ~ 100。寻找:高数字;最好≥0.50
我的建议
我先说一句:在南方,房子最好的窗户是门廊下遮阳的那扇,悬垂的窗户越大越好,就是这样!
话虽如此,我更喜欢指定有一个完整的钉法兰的窗口-而不是那些有切割角法兰的运输。那些黏糊糊的角落泡沫小玻璃总是丢了,当你终于找到它们的时候,它们不是脏的就是破的——更别提那些没有凸缘的窗户了。你有没有试过向建造者或裱框者解释如何防水?不,谢谢。
我喜欢推荐和指定三个窗口品牌,主要是因为它们都是高质量的产品,有保修和良好的客户服务。他们是塞拉利昂太平洋,安徒生,斗篷.我倾向于品牌代表,他们会付出额外的努力,以简化订购流程和准时交货的方式帮助零售商。
当然,成本是一个因素。几年前,我的一位HERS评级员为德克萨斯州的一位客户做了一份成本分析。评价者发现,即使使用最节能的窗户,也需要32年以上的时间才能证明其成本是合理的。也就是说,如果你住在嘈杂的城市地区,三面玻璃窗是一个不错的选择,因为那块额外的玻璃在隔音方面有很大的不同。
对于我的ZERH项目,通常测量1 ACH50和HERS≤43,我的客户的选择是基于价格,美观和性能。我指定的最常见的窗户是铝包层,乙烯基,或复合框架与Cardinal Lo-E 366玻璃,u值≤。30日SHGC≤。25, VT .50,在玻璃和黑色泡沫垫片之间填充氩气。在沿海地区和龙卷风通道,我指定夹层玻璃。这些建议为我那些生活在炎热气候中的客户提供了帮助。
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Armando Cobo是一名零能耗定制家居设计师、培训师和建筑顾问,在德克萨斯州和新墨西哥州工作。
5个评论
篇好文章。
如果有一篇关于正确安装窗户的后续文章,即如何确保分包商正确安装窗户,那就太好了。
谢谢你,威廉。看起来我将在某个时候继续安装窗口。
威廉,
通过GBA搜索功能搜索“安装窗口”,你可以找到大量关于这方面的文章。
我在无凸缘窗户上听到你的声音。我被475建筑产品的安装说明的卓越和清晰所吸引。例如,https://foursevenfive.com/blog/how-to-prepare-for-high-performance-windows/所以我寻找无凸缘的窗户。我们是一个混凝土砌块房屋,这是无凸缘的应用之一。但窗户公司不能提供任何安装说明(根本,只是指向“行业标准”)。这是一个毫无意义的、令人沮丧的环岛。
冷凝阻力也是关键(正如你所指出的),但几乎没有制造商真正有数据可用,并认为我问非常奇怪。通过像Manual J这样的东西来了解在不同气候下冷凝阻力可以预期(或需要)是一个非常有用的补充。
最后,在我看来,玻璃纤维窗户比我预期的更容易膨胀/收缩。我有玻璃纤维的Alpen窗户,门的操作感觉特别不同于我的预期。
作为亚利桑那州的居民,我很欣赏这些知识!悬挑总是关键,但当你经过某些窗户(和天井门)时,它们总是令人惊讶的感觉就像一个加热器。窗户是建筑整体舒适度的重要组成部分。
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