Большинство заявлений об энергосбережении, связанных с оконными пленками, сформулированы неверно.
Сначала они обещают возврат средств. Затем кто-то ищет способ подсчитать, чтобы это обещание выглядело не столь нелепо.
Математика — это сложно.
Если вы хотите узнать, как правильно рассчитать экономию энергии при использовании оконной пленки, начните с количества тепла, которое действительно проникает в здание через стекло, а не с громких заявлений типа “экономия до 30%” из рекламного проспекта, в которых ничего не говорится о площади остекления, ориентации по отношению к солнцу, тарифах на коммунальные услуги, пиковых нагрузках или о том, находится ли здание в Фениксе, Далласе, Лондоне, Дубае, Сингапуре или Чикаго. Почему один процент подходит для всех этих зданий?
Я не верю заявлениям об энергосбережении, связанным с солнцезащитными пленками для окон, если в них не указаны пять следующих параметров: коэффициент пропускания солнечной энергии (SHGC) существующего стекла, коэффициент пропускания солнечной энергии (SHGC) пленки, площадь открытого стекла, эффективность системы отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВКВ) и тариф на электроэнергию, использованный в модели расчета окупаемости инвестиций.
Это суровая реальность.
Солнцезащитная пленка может быть эффективной. В некоторых зданиях она работает просто отлично. Но это не волшебный пластик. Это тонкий инженерный ламинат, обычно состоящий из ПЭТ-пленки, акрилового клея, чувствительного к давлению, устойчивого к царапинам твердого покрытия, а также окрашенных, металлизированных, напыленных, керамические или низкоэмиссионные слои, предназначенные для регулирования солнечного излучения в видимом диапазоне и ближнем инфракрасном диапазоне от примерно 780 нм до 2500 нм.
Покупателям, выбирающим строительные материалы, рекомендуется начать с архитектурная солнцезащитная пленка для окон, предназначенная для строительных проектов вместо того чтобы оценивать эффективность с точки зрения терминологии, используемой в сфере автомобильных тонировочных пленок. Автомобильные тонировочные пленки продаются как средство обеспечения конфиденциальности и комфорта в салоне. Архитектурные пленки же должны ответить на более сложный вопрос: снижают ли они нагрузку на систему отопления, вентиляции и кондиционирования настолько, чтобы оправдать затраты на установку?
Коэффициент солнечного теплового поступления (SHGC) — это показатель, на который я обращаю внимание в первую очередь. Министерство энергетики США определяет SHGC как долю солнечной радиации, проникающей через остекление, либо проходящей напрямую, либо поглощаемой и впоследствии выделяемой в помещении; более низкий показатель SHGC означает, что в период охлаждения в помещение поступает меньше солнечного тепла, в то время как более высокий показатель SHGC может помочь аккумулировать тепло зимой в холодном климате. Вы можете проверить это определение в руководстве Министерства энергетики США по классификация энергоэффективности окон, дверей и мансардных окон.
Вот он, рычаг.
Прозрачное однокамерное стекло или старые двухкамерные стеклопакеты с высоким коэффициентом пропускания солнечного тепла (SHGC) при попадании солнечных лучей действуют как тепловая воронка. В руководстве Национальной лаборатории возобновляемой энергии по характеристикам окон отмечается, что коэффициент солнечного теплового поступления может варьироваться от значений выше 0,80 для прозрачного стекла без покрытия до значений ниже 0,20 для тонированного стекла с высокоотражающим покрытием, в то время как типичный стеклопакет имеет коэффициент SHGC около 0,70. См. Руководство NREL по оценке энергоэффективности и выбору окон.
Поэтому, когда кто-то спрашивает: “Насколько пленка для окон позволяет сэкономить энергию?”, я отвечаю прямо: «Покажите мне разницу в коэффициенте пропускания солнечной энергии (SHGC)».
Используйте следующую базовую формулу для расчета снижения нагрузки:
Снижение поступления солнечного тепла, БТЕ/ч = Площадь остекления, кв. футы × Коэффициент поступления солнечного тепла, БТЕ/кв. фут × (Текущий SHGC – SHGC с пленкой)
Затем преобразуйте сэкономленное тепло в экономию электроэнергии на системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха:
Годовая экономия электроэнергии на системах ОВКВ = Избеженное солнечное тепло, БТЕ ÷ (3 412 × коэффициент полезного действия системы ОВКВ)
Для здания, в котором вместо коэффициента COP используется коэффициент EER:
Годовая экономия электроэнергии в кВт·ч для системы ОВКВ = Избеженное солнечное тепло, БТЕ ÷ EER ÷ 1 000
Просто? Да.
Легко подделать? Тоже да.
Секрет заключается в том, чтобы выбрать достоверные исходные данные. Если в модели предполагается, что каждое окно подвергается интенсивному воздействию западного солнца в течение шести часов в день, то показатели окупаемости будут выглядеть просто великолепно. Если же здание имеет глубокие козырьки, затенение со стороны соседних построек, низкую заполняемость или уже установлено высокоэффективное остекление, экономия может резко сократиться.
Давайте вручную создадим приблизительный калькулятор окупаемости инвестиций в оконную пленку.
Предположим, что коммерческое помещение имеет 500 кв. футов открытых стеклянных поверхностей, выходящих на восток и запад. Коэффициент солнечного теплового коэффициента (SHGC) существующего остекления составляет 0,70. Предлагаемая энергосберегающая оконная пленка позволяет снизить этот показатель для системы «стекло-пленка» до 0,35. Средний эффективный солнечный нагрев в ключевые часы охлаждения составляет 150 БТЕ/ч-кв. фут. Здание получает 5 эквивалентных часов высокой солнечной нагрузки в день в течение 120 дней с интенсивным охлаждением. Система ОВКВ имеет коэффициент производительности (COP) 3,0. Стоимость электроэнергии составляет 0,18 долл. США/кВт·ч.
Вот расчет:
Снижение теплового нагрева = 500 × 150 × (0,70 – 0,35)
Снижение теплового нагрева = 26 250 БТЕ/ч
Сезонная экономия тепла = 26 250 × 5 × 120
Сезонное сокращение теплопотребления = 15 750 000 БТУ
Расчетная экономия электроэнергии на системах ОВКВ = 15 750 000 ÷ (3 412 × 3,0)
Расчетная экономия электроэнергии на системах ОВКВ ≈ 1 539 кВт·ч
Годовая экономия энергии = 1 539 × $0,18
Годовая экономия энергии ≈ $277
Теперь добавьте спрос.
Если этот же фильм позволяет снизить пиковую нагрузку на систему охлаждения на:
26 250 ÷ (3 412 × 3,0) = 2,56 кВт
Кроме того, за четыре пиковых летних месяца тариф на коммунальные услуги составляет $20 за кВт·ч:
Экономия за счет снижения спроса = 2,56 × $20 × 4 = $205
Общая годовая экономия составит примерно:
$277 + $205 = $482
Если стоимость установки составляет 1 645 000, то срок окупаемости составляет:
$4,500 ÷ $482 = 9,3 года
Вот оно. Не сексуально. Но полезно.
Именно поэтому я призываю владельцев зданий перестать искать “лучшую солнцезащитную пленку для экономии энергии”, пока они не определили структуру расходов. Пленка, которая выглядит неэффективной при расчете исключительно по количеству кВт·ч, может оказаться гораздо более выгодным решением, если учесть пиковую нагрузку, комфорт арендаторов, жалобы на блики, нагрузку на системы охлаждения и срок службы продукта.
Для оптовых покупателей или подрядчиков, заинтересованных в приобретении более широкого ассортимента солнцезащитные пленки, ... правильный вопрос не в том, “какая пленка лучше отражает тепло?”. Лучше спросить: “Какая пленка обеспечивает оптимальный баланс между коэффициентом солнечной тепловой пропускаемости (SHGC), пропусканием видимого света, риском потери гарантии, оптической прозрачностью и сроком окупаемости именно для данной стеклянной конструкции?”
| Ввод | Что собирать | Почему это важно | Неудачный ярлык, который я до сих пор вижу |
|---|---|---|---|
| Текущий коэффициент солнечной тепловой пропускаемости | Этикетка NFRC, характеристики стекла, расчетные данные по модели | Устанавливает базовый коэффициент теплового коэффициента | Если предположить, что все старое стекло одинаково |
| Пленка SHGC | Коэффициент пропускания света по стандарту NFRC или коэффициент пропускания света испытанной системы | Показывает фактическую эффективность защиты от солнца | Использование функции “подавления ИК-излучения” в качестве альтернативы |
| VT / VLT | Коэффициент пропускания видимого света | Влияет на освещенность, внешний вид и восприятие арендаторами | Выбирать самый мрачный фильм, потому что он “выглядит круче” |
| Площадь остекления | кв. футов в зависимости от ориентации | Шкала накоплений с открытым стеклом | Использование общей площади фасада вместо площади остекления |
| Ориентация | Восток, запад, юг, север | Стекло, обращенное на восток или запад, часто ухудшает условия охлаждения | Рассматривать окна, выходящие на север, как окна, выходящие на запад |
| Эффективность систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха | COP, EER, SEER, мощность чиллера (кВт/т) | Преобразует сэкономленное тепло в сэкономленную энергию | Не принимая во внимание производительность устаревшего оборудования |
| Тарифы на коммунальные услуги | 1 ТП6Т/кВт·ч и 1 ТП6Т/кВт — плата за потребление | Срок окупаемости зависит от структуры тарифов | Использование средней по стране цены на электроэнергию |
| График заселения | Рабочие часы и заданные значения температуры охлаждения | Определяет, когда происходит накопление средств | При условии круглосуточного охлаждения офиса, работающего с 9 до 17 |
| Существующее затенение | Навесы, деревья, близлежащие здания | Уменьшает объем доступных сбережений | Имитация яркого солнечного света на затененном стекле |
| Гарантийный риск | Тип стеклопакета, состояние стекла, совместимость плёнок | Некоторые фильмы могут усиливать напряжение в стекле | Установка до проверки типа стекла |
Министерства энергетики США Рекомендации по энергосбережению при выборе оконных покрытий выражает ту же мысль более простым языком: эффективность пленки зависит от размера стеклопакета, его ориентации, климатических условий, ориентации здания, а также от того, имеется ли в окне внутренняя теплоизоляция. Кроме того, в статье содержится предупреждение о том, что пленки лучше всего использовать в регионах с длительным периодом охлаждения, поскольку они могут задерживать и зимнее солнечное тепло.
Это последнее предложение обходится людям в копеечку.
На рынках, где преобладает потребность в охлаждении, солнцезащитная пленка может снизить нагрузку на системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. На рынках, где преобладает потребность в отоплении, неверный выбор пленки может привести к снижению энергозатрат на охлаждение летом, но при этом незаметно увеличить расход энергии на отопление зимой. Если при расчетах не учитываются оба сезона, заявления об экономии будут неполными.
Лучший пример из практики, который я видел, взят не из брошюры. Он взят из материалов Управления общих служб США.
В феврале 2017 года организация GSA Green Proving Ground опубликовала результаты испытаний низкоэмиссионной оконной пленки, проведенных в федеральном здании Хансен в Огдене (штат Юта) и федеральном здании Кэбелл в Далласе (штат Техас). Исследование, проведенное совместно с учеными из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, показало, что низкоэмиссионная пленка VT35 обеспечивает среднюю годовую экономию на системах отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВКВ) в зоне периметра шириной 15 футов в размере 291 доллара по сравнению с прозрачным однокамерным стеклом, с прогнозируемым сроком окупаемости от 2 до 6 лет при установке на прозрачное однокамерное стекло по цене 1,675 доллара за квадратный фут. Читайте Результаты исследования GSA по пленкам Low-E для окон.
Обратите внимание на скрытые требования, заложенные в этом абзаце: периметральная зона, однокамерное стекло, конкретный класс VT, конкретная стоимость монтажа, конкретные климатические условия, на которые рассчитана система.
А не “экономит 30% на счетах за электроэнергию”.”
Экономия в периферийных зонах не равна экономии по всему зданию. Согласно тем же данным GSA, экономия на системах ОВКВ по всему зданию составляет не менее трети от экономии в периферийных зонах, поскольку внутренние зоны ведут себя иначе, чем помещения, расположенные рядом со стеклянными поверхностями и подверженные воздействию солнечных лучей. Это различие имеет значение в случае офисных помещений с большой площадью.
В рекомендациях NFRC для потребителей также отмечается, что солнцезащитные пленки для окон снижают поступление солнечного тепла за счет отражения и поглощения, могут оцениваться по показателям SHGC и VT, а перед установкой их необходимо подобрать с учетом типа и состояния стекла. Это не рекламная фигня; это объективные критерии оценки, на которых должны настаивать покупатели. См. Руководство по оконным пленкам NFRC.
При этом общая тенденция не благоприятствует неэффективному проектированию систем охлаждения. По данным EIA, в 2018 году 5,9 млн коммерческих зданий в США потребляли 6,8 квадриллионов БТЕ и потратили на энергозатраты 1 614 млрд долларов через свою Обследование энергопотребления коммерческих зданий. Агентство Reuters также сообщило, что растущий мировой спрос на системы охлаждения становится одной из основных проблем энергетического сектора, при этом рост спроса на кондиционеры привлекает все больше внимания на фоне того, как тепловые волны и электрификация меняют структуру энергосистем; см. анализ Reuters, Забудьте об ИИ. Сохранение прохлады — вот главная проблема энергетического сектора.
Отрасль должна перестать делать вид, что речь идет исключительно о комфорте.
Речь идет о характере нагрузки, пиковых нагрузках, мощности систем отопления, вентиляции и кондиционирования, экономической целесообразности модернизации, жалобах арендаторов, а также о том, не наносит ли стеклянный фасад зданию незаметный ущерб каждый солнечный день.
Солнцезащитная пленка для окон обычно оказывается наиболее эффективной на окнах, выходящих на восток, запад и юг в районах с жарким климатом, особенно там, где существующие стекла имеют высокий коэффициент пропускания солнечной энергии (SHGC), жильцы жалуются на блики, а система кондиционирования не справляется с нагрузкой в часы дневного пика.
Вот в чем суть.
Она теряет свою эффективность, если стекло и так является высококачественным, если окна оснащены жалюзи, если снижение расходов на отопление важнее, чем сокращение расходов на охлаждение, если выбранная пленка слишком темная для жильцов или если монтажник игнорирует риски, связанные с гарантией на стеклопакеты.
Покупатель, сравнивающий архитектурные фильмы следует выделить три основных направления деятельности:
Солнцезащитная пленка снижает поступление солнечного тепла.
Декоративная пленка для защиты от посторонних взглядов меняет внешний вид и обеспечивает конфиденциальность.
Умная пленка изменяет степень прозрачности по желанию.
Не путайте их. A Интеллектуальная пленка PDLC для проектов по остеклению коммерческих зданий может отлично подойти для конференц-залов, перегородок в отелях, обеспечения конфиденциальности в торговых залах и создания окон с переключаемой прозрачностью. Однако пленка PDLC не всегда является оптимальным решением для энергосберегающих оконных пленок в системах ОВКВ, если только ее солнечные и тепловые характеристики не подтверждают это утверждение.
То же самое касается автомобильной терминологии. A нанокерамическая пленка для тонирования стекол может использовать технологию блокирования инфракрасного излучения, которая важна для комфорта в салоне и отражения тепла, однако для расчета рентабельности инвестиций в здание необходимо учитывать такие показатели, как коэффициент пропускания солнечной энергии (SHGC), коэффициент пропускания видимого света (VT), совместимость стекла, стоимость монтажа и климатическое моделирование.
Другой рынок. Другие критерии.
Если бы это был серьезный проект, я бы создавал модель в пять этапов.
Разделите здание на группы остекления по ориентации: восточная, западная, южная, северная, мансардное окно, навесная стена, вестибюль, офисы по периметру, фасад торговых помещений, атриум. Не усредняйте все показатели. Именно в усреднении и кроется причина неверных результатов анализа рентабельности инвестиций.
Соберите имеющиеся технические характеристики стекла. Если точный состав стекла неизвестен, сделайте осторожную оценку на основе осмотра объекта, возраста, оттенка, количества стекол и имеющихся чертежей. Затем четко укажите, на каких допущениях основана оценка.
Пример исходных значений:
Одинарное прозрачное стекло: коэффициент пропускания солнечной энергии (SHGC) около 0,80+
Типичный стеклопакет: коэффициент пропускания солнечной энергии (SHGC) около 0,70
Тонированное или покрытое стекло: ниже, но уточните
Существующая старая пленка: состояние неизвестно до проведения проверки или удаления
Очень низкий коэффициент пропускания солнечной энергии (SHGC) в сочетании с очень низким коэффициентом пропускания видимого света (VT) может снизить нагрузку на систему охлаждения, но при этом вызвать недовольство арендаторов из-за потери естественного освещения. Спектрально-селективная пленка с более высоким коэффициентом VT может обеспечить лучшие коммерческие результаты, даже если на бумаге её теплоотводящие свойства кажутся менее впечатляющими.
Именно в этом случае важны технические характеристики.
Уточните следующие параметры: коэффициент солнечной тепловой передачи (SHGC), коэффициент пропускания (VT), степень защиты от ультрафиолета, общий коэффициент отражения солнечной энергии, коэффициент отражения со стороны помещения, коэффициент отражения со стороны улицы, коэффициент излучения (для стекол с низким коэффициентом излучения), толщину пленки, тип клея, срок гарантии и рекомендуемые типы стекол.
Используйте приведенные выше формулы, а затем добавьте данные о коммунальных услугах:
Стоимость электроэнергии: $/кВт·ч
Плата за потребляемую мощность: $/кВт·месяц
Условия с правом пересмотра
Тарифы с дифференциацией по времени
Летние пиковые периоды
Эффективность холодильной установки
Техническое обслуживание или предотвращение износа оборудования, если это обосновано
Не следует завышать показатели экономии на мягких факторах, если клиент явно не придает значения таким аспектам, как комфорт, снижение бликов, удержание арендаторов или защита товаров.
Запустите три теста:
Аргументы консерваторов: меньшее воздействие солнечного излучения, более низкие расходы на электроэнергию, более высокая стоимость установки
Предполагаемый случай: измеренные или смоделированные допущения
Экстремальный случай: высокий пиковый спрос, длительный сезон охлаждения, интенсивное солнечное излучение
Если проект работает только в крайне неблагоприятных условиях, скажите об этом. Скептически настроенный покупатель оценит вашу честность.
| Сценарий | Вероятный результат | Мое мнение |
|---|---|---|
| Прозрачное однокамерное стекло в жарком климате | Больше сбережений, быстрее окупаемость | Наилучший объект для модернизации |
| Двухкамерное прозрачное стекло с высоким коэффициентом пропускания солнечной энергии (SHGC) | Часто осуществимо | Моделируйте тщательно |
| Стекло с уже нанесенным низкоэмиссионным покрытием | Меньший прирост усиления | Не переусердствуйте с рекламой |
| Витрины магазинов, выходящие на запад, в связи с жалобами на ослепление | Соотношение энергоэффективности и комфорта | Сильный кандидат |
| Застекленная часть, выходящая на север и находящаяся в тени | Незначительные сбережения | Обычно это не окупается, если брать во внимание только затраты на электроэнергию |
| Холодный климат, здание с высокой потребностью в отоплении | Возможное снижение производительности при нагреве | Рассмотрите возможность установки пленки с низким коэффициентом излучения или примите во внимание сезонные особенности |
| Строительство с учетом платы за потребление | Возврат инвестиций может улучшиться | Указать максимальную экономию мощности в кВт |
| Офисные помещения, ориентированные на нужды арендаторов | Коэффициент теплопередачи (VT) имеет такое же значение, как и коэффициент солнечной тепловой пропускаемости (SHGC) | Создание макета перед запуском |
Именно поэтому оптовые покупатели не должны закупать на склад только одну “флагманскую” пленку. Дистрибьютору, обслуживающему подрядчиков, бригады по модернизации фасадов и заказчиков проектов, необходимы пленки с различными уровнями светопропускания, различными характеристиками солнцезащиты и четкой документацией. Для закупок в сегменте B2B более широкий ассортимент KeenTop Ассортимент оконных пленок и защитных пленок позволяет покупателям разделять архитектурную солнцезащитную пленку, автомобильную пленку, декоративную пленку, интеллектуальную пленку и защитную пленку в зависимости от области применения, вместо того чтобы вынужденно использовать один рулон для всех видов работ.
Энергосбережение при использовании оконной пленки рассчитывается следующим образом: сначала оценивается, насколько уменьшается поступление солнечного тепла через остекление с пленкой; затем эта предотвращенная тепловая нагрузка пересчитывается в экономию электроэнергии или топлива на работу систем отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК); полученная величина умножается на местные тарифы на коммунальные услуги и плату за потребление мощности; в заключение годовая экономия сравнивается со стоимостью установленной пленки. Наиболее точная модель учитывает снижение коэффициента пропускания солнечной энергии (SHGC), площадь остекления, ориентацию здания, количество часов охлаждения и эффективность систем ОВК.
Солнцезащитная пленка для окон, как правило, позволяет экономить энергию только в том случае, если она значительно снижает нагрузку на систему охлаждения, поэтому экономия зависит от площади остекления, ориентации здания, климатических условий, снижения коэффициента пропускания солнечной энергии (SHGC), эффективности системы отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК), времени нахождения людей в помещении и тарифов на коммунальные услуги, а не от универсального процента, указанного в рекламном проспекте. Результаты исследования GSA показали экономию на ОВКВ в периметральной зоне 29% в одном исследовании пленки с низким коэффициентом излучения, но экономия для всего здания, как правило, ниже.
Данные по пленке для окон, характеризующие коэффициент солнечного теплового коэффициента (SHGC), представляют собой номинальное значение в диапазоне от 0 до 1, показывающее, какая доля солнечной радиации проходит через систему «стекло-пленка» — либо напрямую, либо после поглощения и обратного излучения внутрь помещения, — что делает этот показатель основным при оценке снижения нагрузки на систему охлаждения, вызванной солнечным излучением. Более низкий коэффициент SHGC обычно означает более сильное блокирование тепла в период охлаждения, но может снизить полезное тепло зимой.
Энергосберегающая пленка для окон зачастую обходится дешевле и не требует таких значительных переделок, как полная замена окон, однако она не устраняет утечки воздуха, гнилые рамы, неисправные уплотнители, некачественные прокладки или проблемы с конструкцией остекления, поэтому к ней следует относиться как к средству защиты от солнца и повышения комфорта, а не как к полноценному решению проблем с окнами. Замена окон может оказаться более целесообразной в тех случаях, когда сама конструкция окна пришла в негодность.
Лучшая солнцезащитная пленка для окон, обеспечивающая экономию энергии, — это та пленка, которая обеспечивает наибольшее подтвержденное снижение годовых затрат для конкретного здания, а не обязательно самая темная или самая отражающая пленка из представленных в продаже. Она должна обеспечивать оптимальный баланс между снижением коэффициента пропускания солнечной тепловой энергии (SHGC), коэффициентом пропускания видимого света, совместимостью со стеклом, надежностью гарантии, комфортом для жильцов, стоимостью установки и влиянием на работу системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха с учетом климатических условий.
Если вы рассчитываете экономию энергии при использовании оконной пленки для реального проекта, не начинайте с каталога. Начните с расчетной таблицы.
Укажите площадь остекления с разбивкой по ориентации. Определите текущий коэффициент солнечной тепловой пропускаемости (SHGC). Запросите данные по коэффициенту SHGC и коэффициенту пропускания света (VT) для пленки. Добавьте местные тарифы на потребление электроэнергии $/кВт·ч и $/кВт. Чётно оцените количество часов, требующих охлаждения. Затем рассчитайте консервативный, ожидаемый и оптимистичный сроки окупаемости.
Если после этого проект по-прежнему работает, то, скорее всего, вам предстоит серьезная модернизация.
Дистрибьюторам, подрядчикам и заказчикам проектов, сравнивающим варианты поставок, рекомендуем ознакомиться с предложением KeenTop Категория архитектурных солнцезащитных пленок для окон и сначала сопоставьте запрос на продукцию с типом остекления здания, климатическими условиями и целевым показателем рентабельности инвестиций, а уже потом запрашивайте оптовые цены. Цифры должны определять ход продажи, а не подстраиваться под него.
