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智能玻璃在中國的發展前瞻

來源:建筑光學 作者:裴世鈾 2018/4/2 16:07:44

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  我們將收集到的數據整合成下表,因為有些數據的時效性難以把握,不排除未知的產品有更好性能,所以僅供大家參考:

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  通過該表的對比我們可以發現,PDLC具有良好的隱私效果,但不具有遮陽隔熱能力,適用于室內隔斷浴室等隱私保護應用。SPD能夠快速實現透明與深藍色之間的轉換,所以在汽車領域有較好的應用前景,但是目前SPD技術以及知識產權目前被Research Frontier公司壟斷,所以價格居高不下。相比之下,EC技術的優勢可以歸結為以下幾點:

  1.連續可調的可見、紅外光透過率與遮陽系數,且具有較寬的變化范圍。

  2.直流低壓驅動方式,遠低于人體安全電壓36V,更適合于電子產品與車載電源。

  3.全無機材料帶來的較長壽命。

  國外的各種EC應用實例顯示,在絕大部分應用場合,比如建筑幕墻、門窗以及汽車車窗等,分鐘級別的變色速度目前可以被接受。再加上相比于SPD技術,EC知識產權的非壟斷性應該會帶來更大市場規模、更親民的價格以及更快發展節奏。綜上所述,我們認為三種技術中,EC技術是當下具市場發展潛力的智能玻璃技術。

  EC玻璃自身具有優異的調光和隔熱效果,也可以進一步加工成夾膠或中空玻璃。美國View Inc在邁阿密、亞特蘭大、紐約、鳳凰城以及舊金山搭建了同尺寸、同朝向、同條件的EC樣板房和Low-E玻璃樣板房,進行節能效果對比。結果發現,相比于Low-E,EC平均每年節省了27%的空調制冷容量,用電總能耗平均降低20%。

  我們有理由相信,事實上我們也正在為之努力,EC智能玻璃將在10年之內逐漸走進中國的千家萬戶。我國的夏熱冬暖地區、夏熱冬冷以及溫和地區非常適合EC玻璃的使用。值得一提的是,合肥威迪變色玻璃有限公司生產的單片EC玻璃能夠滿足被動房在以上區域對太陽紅外熱能總透射比gIR和太陽能總透射比g的要求。

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  在寒冷以及嚴寒區域,EC玻璃的節能效果主要體現在透明態允許可見光和紅外光進入室內,不妨礙冬季通過日曬取暖。不過整體來說,EC玻璃在夏熱冬暖地區、夏熱冬冷以及溫和地區可以更有效的發揮自身的隔熱節能效果。

  江蘇省對建筑節能水平的要求走在全國前列。由江蘇省建筑科學研究院有限公司主編的江蘇省工程建設標準DGJ32/J 157-2013《居住建筑標準化外窗系統應用技術規程》中要求:“建筑外窗不提倡采用Low-E玻璃,若采用Low-E玻璃,其外窗冬季遮陽系數不得小于0.6,以避免對冬季陽光的遮擋。”這就給玻璃產品提出了新的挑戰,如何兼顧“夏天不熱”和“冬季曬太陽”實現一體節能?一塊玻璃,如何在夏季具有較低的SC,而冬季SC≥0.6?合肥威迪的EC玻璃產品可以做到!所以,很多人把EC玻璃稱為可以變色的動態Low-E。該標準也提醒高等消費者在選購EC產品的時候要留意SC值的變化范圍,透明態是否可以達到0.6。

  為了對智能窗的節能效果有更深入的理解,我們請中國科學技術大學孫煒教授對EC智能玻璃進行了模擬和計算,以期能夠為設計師提供EC窗節能效果和其朝向之間關系的參考。模擬房間設定處于合肥市的氣候環境(夏熱冬冷),窗墻比為0.8,天窗開窗比為87.5%。計算結果顯示,天窗采用EC窗可以減少55%的空調制冷量,東西朝向節約的制冷量分別是42%和44%,朝南的EC窗為38%。該結果表明,EC智能窗適合用于天窗、采光頂等長時間接受日曬的區域,在東西方向直接面對日曬,以及向陽但是帶有一定角度的南向,也有很好的節能效果。陽光房,原本用來享有陽光,親近自然,卻因為強烈的日曬導致空調都無法實現制冷控溫,悶熱讓人不得不放棄這份通透的浪漫。如果陽光房使用EC玻璃,即便是盛夏的午后,人們也可以享有EC技術帶來的陰涼愜意。結合Wifi和物聯網,我們可以用手機、電腦對EC玻璃實現遠程控制,甚至可以為高樓大廈披上動態的外衣。

  EC技術本身具有較好的節能效果與智能優勢,這種技術會不會快速發展,能不能給世界給中國帶來新的變化顯得尤為重要。EC智能玻璃率先在國外發展起來,法國圣戈班控股的Sage公司在2014年率先實現了量產。

  在國內,EC玻璃吸引了各大學、科研院所、企業的廣泛的關注和投入。中國科技大學的徐春葉教授是電致變色學術界的帶領人物,國家“千人計劃”相關人士、中科院“百人計劃”入選者,其參與發明的電致變色材料已在波音787飛機舷窗上使用。寧波禰若電子于2014年建設了國內一條量產的基于EC技術的汽車防眩后視鏡生產線,產品已經進入了汽車后裝及前裝市場。浙江上方電子,在2014年底研制成功中國一塊全固態電致變色智能玻璃樣品(尺寸370*470 mm),目前在銷售電致變色玻璃設備。中建材集團、南玻集團也正在研發EC智能玻璃的相關產品。合肥威迪變色玻璃有限公司致力于電致變色智能玻璃的產業化和在中國的普及。公司核心團隊包括國家“千人計劃”特聘相關人士、省百人計劃相關人士、美國硅谷產業化相關人士、高等工程師等相關人士。合肥威迪已經建成國內首條幅寬1.5米,年產能10萬平方米的智能玻璃產線。其產品和同尺寸(300*300 mm)的美國產品進行了性能對比,變色時間、可見光、紅外光、紫外光透過率以及遮陽系數等關鍵指標處于相同水平。

  EC玻璃作為一種全新產品,目前價格較高。國內供應商美國Sage,其售價為1萬金額每平方米,交貨期16周。很多窗幕墻界的同行關心,EC玻璃的價格會有哪樣的走勢?所謂以史為鏡可以知興替,我們可以從PDLC的售價趨勢一窺未來。2004年,國內PDLC供應商只有NSG一家,當時的價格高達10000元每平方米。2006年,市場上PDLC供應商為兩家,單價降為6000,銷量略有增長。2017年供應商數量已經達20家,單價降為1000元左右。與此同時銷量從04年的1000平方米穩步增長為120,000。由此可以推測,EC玻璃的售價和銷量可能會有類似的發展規律。考慮到遮陽、智能、隱私、節能等多種功能,EC玻璃應該比PDLC具有更廣泛的應用領域和更大的市場規模。以建筑領域為例,假設1%的高等門窗幕墻使用EC玻璃,其市場規模可達4,000,000平方米。隨著更多的企業參與到該領域中來,EC玻璃售價可能會降至千元以下。

  除了建筑領域以外,交通是EC玻璃第二大的應用市場。據統計,2016年生產的汽車和高鐵分別為2800萬輛和3474列。我國相關部門正在大力推廣電動汽車及智能汽車,所以我們相信節能智能的EC交通玻璃有巨大的發展潛力。

  2017年對EC玻璃來說是一個起飛點,除了節能需求,智能化浪潮更是力度強助推了智能玻璃產業的發展。美國Sage、View和KTI/AGC紛紛投入巨資開始建造新的產線以搶占大部分國家市場。我國也迎來了EC玻璃規模化應用,1700平方米北京騰訊大樓采光頂。我國的一條電致變色生產線也在年內將在合肥投產。所有的現象都表明,一場靜悄悄地革命正在到來,那就是玻璃也要智能化!

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