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社区和问答

窗膜是如何工作的?

Dustin_7022224|发布能源效率和耐用性

因此,我就窗膜是否有利于提高热舒适/性能展开了讨论,也许是分歧或误解。

具体来说,我们谈论的是3M的Thinsulate产品,尽管他引用的文献(由制造商撰写的政府合同)提到了EnerLogic。

我的困惑部分来自于我认为的r值和u值的定义。我理解r值是对传导热传递阻力的测量。我确实知道这些薄膜,就像低e涂层一样,可以对辐射传热有很大的影响,但我无法理解它们是如何影响传导的,因此报告了u值的改善。

这仅仅是一个如何测量窗户的u值的问题——热性能,对热损失的抵抗,而不是具体的传导?我想热传递的阻力也是绝缘的,我只是没想到它会影响u值。

回复

  1. charlie_sullivan||# 1

    窗户的u因子是一个所有的数字。热量通过窗户传递的方式很复杂:首先热量通过对流和辐射从房间传递到第一块玻璃。由于玻璃具有很高的导热性,因此导热可以很容易地将热量扩散到整个玻璃的体积。那块温暖的窗格将热量传递到下一块窗格,同样是通过对流和辐射,通过传导传播,最后那块窗格将热量传递到户外,主要是通过对流。同时,热量也通过框架流动。

    U因子将所有这些都集中到一个数字中,让你计算整个系统的传热只需计算Q = ΔT⋅U⋅A。

    一个常见的误解是,有额外的辐射热传导通过窗户,但事实上,普通的窗户玻璃是完全不透明的热辐射。从房间射到窗户上的热辐射不会穿过窗户,而是会被吸收,使窗户变暖,导致上述过程。

    因此,你可以通过改变框架或改变窗格之间的间隙,或通过改变任何涉及的多个表面的辐射来改变u因子。

    *技术边注:通过窗格之间气体的热传递有时比对流更具有传导性,通过气体的传导,在狭窄的空间中没有太多移动。

    r值不同于u因子,因为它不包括“表面膜”效果。如果你有一个R-8绝缘板而不是墙(也许是一个泡沫做的狗屋?),你实际上会得到R-9,因为表面薄膜增加了板本身的绝缘价值。

  2. onslow||#2

    达斯汀,
    由于其他事件,该线程的发布时间较晚,但这里是TL/DR版。

    我认为这有助于首先澄清近红外能量(不是远红外)与窗户和建筑热负荷的关系。近红外能量,是我们在地球上得到的阳光的很大一部分,确实会穿过窗户玻璃。不同的窗户玻璃类型将通过不同的数量。不同的涂层会反射不同的量。不同玻璃和涂层的光学/视觉效果的选择导致无数的窗户IGU的选择考虑。

    窗户公司表面上测试和认证他们的窗户的性能是基于一个受控的热盒测试,就像那些用于墙壁组件的测试一样。至少我现在的旧参考资料似乎表明了它们的用途。也许到目前为止,已经收集了足够的数据,可以仅通过模拟就对单个窗口选择进行评级。由于窗户可以有不同的阳光负荷的方向,也有大约一半的时间在黑暗中,窗户的广告“R”值将需要是一个相当公平的热量流过的代表,就像评定一个墙的横截面。窗户制造商使用U值更恰当地表示热流值,这是一种将窗户(或墙或屋顶)中所有元素的热性能相加的方法,我认为包括空气膜和涂层。使用R值销售,虽然在技术上是不正确的,但使窗口性能更容易理解,并向外行人销售。

    窗户公司和神奇的红外豆销售人员在如何处理我们的太阳每天提供的可变红外能量方面意见不一(我正在看它是否在热箱测试或模拟中得到解决)。窗公司将可变能量增益/拒绝表示为SHGC。神奇的IR豆人们推销“有效R值”。辐射能是建筑设计中经常被误解的整体热流组成部分。两个不同的术语被用来表示热流阻,热流阻通常等同于绝缘值,这是一个额外的混淆点,只有助于销售人员。

    你的朋友掉进的陷阱经常被神奇的IR豆推销员用来兜售所谓的高R值的无稽之谈。窗膜确实有一个导电的R值-大约是zip。如果你把一块放在手背上,再放一块冰块在上面,你会发现寒冷很快就会通过它传播。广告可能暗示这种窗膜的R值为x,正如你所注意到的,同样的窗膜可以反射辐射热能,这是它最有用的特性。你如何描述辐射能反射能力的加热或冷却值,这就是推销技巧的作用。

    如果我告诉你,我的魔术窗膜可以降低你的空调成本,因为它将“热量”作为一个通用概念,然后我会建议我的魔术膜有一个“R”值,基于我为你节省了多少“热量”。我当然会使用最大的值,我认为我可以安全地说服你是可信的。我先看一张图,上面显示超过50%的阳光是红外线能量,只有42%是可见光。我的神奇窗膜阻隔了97%的红外能量,所以很明显你将节省50%的空调费用。通过扩展,我的魔术窗膜已经“有效地”增加了您的窗口R值至少50%,甚至更多!所以现在买现在买。

    就像几年前电视广告里的女士说的,“这不是这样的!”

    首先,热膜只有在白天有光照射时才有用。如果你把它放在朝北的窗户上,净耗能将会非常小。这个窗口是否突然失去了R值?不。晚上的时候,没有一扇窗户能从我卖给你的“神奇的R值”中受益。最好的情况下,你会得到一些由薄膜厚度提供的微小的“R”值。到了冬天,你可能会发现我的魔术胶片现在是一个负的有效“R”值,这让你花了很多钱,因为胶片阻止了一个正能量来源(接近IR)通过窗户。窗膜确实影响了你的总能耗,但并没有显著改变窗户任何部分的“R”值。然而,它确实会影响你在系统中的U值。但仅适用于外部近红外能量存在的时间段。 I am sure that every pitch includes "up to" language, even if in small type. The classic version of "your mileage may vary".

    NFRC在讨论门窗时使用U值是有充分理由的。R值实际上只能用来表示泡沫绝缘等大块材料的热流阻力。这可能会让人有点困惑,因为窗户和门当然是由玻璃、木材、塑料、泡沫、气体填充物等组成的,它们的热性能通常用R值表示。U值是从窗口一侧到另一侧的组件R值之和。这个总和还包括“C”这个词,它有时被用来指空气膜,只是为了给这个字母汤增加一些内容。C是r的倒数,为了便于讨论,我将跳过这个。

    由于玻璃和涂层界面的发射率降低,不同的涂层确实改变了玻璃元素中的导电能量转移。如果涂层阻碍了玻璃辐射热量的能力,就可以说玻璃现在有了更大的R值。不完全正确,因为大块玻璃的热导率没有改变,尽管薄膜的存在改变了它的热透射性能。通过这种方式,当涂层作为一个整体融入到窗户中时,确实有某种类型的导电R值。如果你能拿出微米级的薄膜涂层并测试它的热性能,你会发现它有非常高的导热K值(低R),因为大多数涂层是金属络合物。

    尽管许多人认为U值的逆等于R值,但这是一种糟糕的做法。(U =0.10相当于R10)技术上,R值是材料的导热系数(K)值乘以材料的均匀样品的厚度。R值为个别材料。一旦两种材料连接在一个系统中,U值是正确的术语。多种材料通过传导、对流和辐射三种模式的能量损失用U值(系统的热透射率)来表征。辐射能往往是较少被理解的组成部分,这为似是而非的主张留下了余地。这就是为什么窗膜会影响系统的U值,而没有任何意义的物理R值。

    红外波长就是那些超出我们感知范围的频率,也就是我们所说的红色。从近太赫兹频率到略低于可察觉的红色,红外波长的变化约为1000倍。人类和沙发发出的近红外和长波或远红外之间的差异更接近100倍。所以说某物在IR范围内有点像说某人住在纽约和洛杉矶之间的某个地方。有很多不同的栖息地需要处理。

    来自太阳的红外能量主要是高能短波波长类型。在到达地球表面的过程中,有一部分会被大气吸收,并以较长波长的IR的形式重新发射出去,但击中建筑物的大部分是近IR。通过窗户的近红外能量也会发生类似的情况。一小部分短红外被玻璃吸收,百分比因玻璃类型而异。近波长红外的抑制/反射随入射角的变化而变化,镀膜可大大增强近波长红外的抑制能量。

    无论有多少部分能通过窗户,都会被里面的物体和空气吸收并转化为热量。受热的物体将向房间和窗户重新发射长波红外。这一范围的红外波长被玻璃很好地吸收。玻璃会变暖,并从两个表面重新发射长波红外。窗户涂层可能具有原子级别的性能,使微米薄膜具有传导热流的阻力,但我认为主要是薄膜对辐射发射的抑制使镀膜玻璃表现为一种低电导材料。

    涂层在玻璃表面1-4(或在三层玻璃中1-6)的位置非常重要。一种特殊的涂层选择将远红外反射涂层放置在最内部的表面,#4或#6。这与窗户涂层被用来拒绝外部近红外相反。温暖的人和沙发在远红外辐射能量。涂层将远红外线能量反射回靠近窗户的人,这增加了窗户温暖的感觉。沙发上的人对这个话题沉默不语。

    然而,由于从居住者和家具吸收的能量的损失,这种玻璃比3号表面涂层的玻璃更冷。#3表面的涂层的缺乏也意味着,无论什么对流热被放入玻璃将自由辐射到气体填充。3号表面涂层可以抑制再排放,这样内层玻璃获得的能量就能保持一点温度。你可以在GBA上搜索关于这个涂层选项的评论。

    用于通过拒绝传入的红外能量和抑制再发射来控制热流的涂层有类似物,可能有助于澄清辐射能量路径和导电和对流能量路径之间的断开关系。这也有助于解释为什么R值不等于U值。

    想想铝箔、太空毯和防火帐篷。所有这些材料都将以非常有用的方式重新定向辐射能,但当与它们进行物理(导电)接触时,这些材料的表现非常不同。如果把一千张铝箔叠在一起,它不会给你的房子起到超强的隔热作用。在整个外部覆盖一层肯定会降低辐射能带来的热负荷。在西南部很有用,在缅因州就没那么有用了。我不能安全地建议把铝箔放在你的手臂上,然后用熨斗压它,但也许一盏热灯和一块冰块会帮助你的好争论的朋友承认,除了R或U,辐射能不导电也不对流,必须以不同的方式处理。

  3. GBA编辑器
    Kiley雅克||# 3

    这篇最新的文章超出了窗户的范围,但我认为你可能会感兴趣:理解R, U, K和C的值

  4. onslow||# 4

    凯莉,

    编辑。有时人的记忆能力在身体里会下降得太低。这种情况发生时,最好不要拔出来。

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