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多亏面板产业,劳伦斯柏克莱国家实验室3层节能玻璃可望商用

节能技术在市场商用的速度一直相当缓慢,动辄数十年,这点全球皆然,即使美国也一样。美国劳伦斯柏克莱国家实验室(LawrenceBerkeleyNationalLaboratory)研究3层节能玻璃并在20年前就申请专利,至今才有可能商用化的契机,而产业进步还不是来自...  

节能技术在市场商用的速度一直相当缓慢,动辄数十年,这点全球皆然,即使美国也一样。美国劳伦斯柏克莱国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)研究 3 层节能玻璃并在 20 年前就申请专利,至今才有可能商用化的契机,而产业进步还不是来自窗户与建筑产业,而是得感谢平面电视与面板产业。

现代建筑爱用大面积窗户,甚至玻璃帷幕,固然采光更佳,也让视野更开阔,但节能方面可就造成大问题。大面积玻璃不仅让光线进入,也让阳光的热能射入建筑内部,让夏天高热从窗户传入内部,使冷气空调能耗节节高升,冬天也成为建筑暖气热能流失的出入口,造成暖气能耗也直线上升。

为了强化窗户的隔热能力,玻璃窗户与建筑业界发展出双层玻璃,也就是有两层玻璃中间夹着一层气体,利用气体来隔绝热传导,目前主流是填充氩气,如此一来,外层玻璃受热,不会直接传导到内层。但是这样并非万无一失,因为热不是只能透过直接传导,还能以热辐射的方式散播,夏天时受外界高温的外层玻璃,会发出热辐射,穿过氩气层,当内层接收到热辐射,还是会加热,因此,还要加上低辐射涂层(low-E coating),让玻璃能将大部分常拨红外线热辐射反射出去不会接收热能。

目前美国已经有高达九成市售窗玻璃是双层低辐射涂层产品,隔热系数 R 值(R-Value)为 R4,但还可以更好。劳伦斯柏克莱国家实验室研发 3 层低辐射涂层玻璃,在原本的双层玻璃间,再插入一层超薄玻璃,玻璃间有两层气体,且使用隔热性更好的氪气代替目前主流的氩气,因此 R 值可达 R8~R10。

目前美国因隔热问题浪费的空调能源,每年价值高达 200 亿美元,若是能把 R4 的双层产品,都更换成 R8~R10 的 3 层产品,估计可节省半数浪费的空调能源,也就是一年可省下 100 亿美元。若住在美国北部较冷地区,一户家庭将双层窗更换为 3 层产品后,一年可省下 250~750 美元暖气费用。3 层玻璃的总厚度与双层玻璃相同,因此可直接替换,不需要改造门窗。

既然如此,怎会拖了 20 年还没商用化呢?主因出在中层超薄玻璃的制造问题,20 年前玻璃制造商并未商用大量生产大片超薄玻璃,也没兴趣为了 3 层隔热玻璃开辟生产线,结果劳伦斯柏克莱国家实验室的 3 层玻璃只能一直处于实验室阶段。

劳伦斯柏克莱国家实验室表示,窗户产业的产品汰换速度远远低于消费性电子产品如手机、电视,若是靠窗户产业本身的发展,恐怕不知何年何月才会进展到能量产 3 层玻璃产品。但消费性电子产业的蓬勃发展推动面板产业,无心插柳柳成荫,多亏平面电视与大型面板产业的发展,为了面板产业的需求,玻璃产业如今量产大片超薄玻璃,价格也落到窗户产业可接受的范围,于是,3 层玻璃的机会来了。

劳伦斯柏克莱国家实验室目前与两家制造商合作:美国最大门窗制造商安德森(Andersen Corporation)、高山高性能产品(Alpen High Performance Products),透过这两家企业来商业量产 3 层玻璃。目前还有一些待克服的问题,如进一步降低生产成本,建立超薄玻璃与氪气生产线,发展相对应的自动化组装设备,以及提升产品的耐用性等等。但劳伦斯柏克莱国家实验室认为大约可在一年内克服这些剩下的技术问题。

另一方面,劳伦斯柏克莱国家实验室则要先宣传此项新产品,提升市场、电力公司、建筑法规拟定者、建筑师对节能意识与产品的认知,若是没有先建立市场需求,新产品推出也不会成功。

节能产品的推动速度往往要历经数十年,劳伦斯柏克莱国家实验室上次推动的技术正是低辐射涂层,劳伦斯柏克莱国家实验室早在 1980 年代就开始推广低辐射涂层技术,结果过了 30 年,如今才成为市面主流产品广泛使用的技术。以这个先例来看,3 层玻璃枯等 20 年,实在也不算什么。但是推动这些节能技术至关紧要,相较传统单层玻璃,推动低辐射涂层双层玻璃至今,总计为美国节省的能源费用,估计高达 1,500 亿美元。

  • Triple-Glazed ‘Super Window’ Builds on Decades of Government Research

今天刊登了《多亏面板产业,劳伦斯柏克莱国家实验室3层节能玻璃可望商用》一文


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