窗膜設計與選擇

1、窗膜設計與選擇2007年7月3日2949-威固國際有限公司傅積闿1窗膜的定義裝貼于玻璃窗上的聚酯薄膜，它具有改變原有玻璃性能的作用，包括玻璃色調(diào)、透光性、透熱性（太陽輻射、室內(nèi)物體輻射）、防紫外性、眩光度、安全性等一種或多種性能2窗膜的種類2.1用途分類從用途上可分為汽車膜（用于汽車玻璃窗）、建筑膜（用于各種建筑物玻璃門窗、幕墻）、電子膜（用于電視手機等顯示屏、冰箱電爐等家用電器視窗、各種電子電器設備玻璃窗）。汽車膜：對光學透視效果，尤其是局部光學特性有較高要求。對不同部位車窗的透光率，二次成像、像散/像差、局部缺陷都有嚴格的國際標準。但對耐久性、大面積均勻性沒有很高要求。國際標準質(zhì)保五年。建

2、筑膜：對耐久性、堅固性、環(huán)境耐受性及大面積均勻性有較高要求。國際標準質(zhì)保十年。對局部光學缺陷要求不高，國際標準規(guī)定視覺檢查2米以外。電子膜：目前沒有國際標準。各生產(chǎn)廠廠標對顯示器（液晶屏、等離子屏）窗膜光譜要求較高，對光學反射的局部缺陷有較高要求。2.2功能分類由于主要功能的不同，窗膜又可分為：裝飾膜（DecorationFilms）：具有一定色彩或圖案，使玻璃具有裝飾效果的窗膜。它可由于外窗，也可由于內(nèi)窗或任何裝飾玻璃。私密膜（SecurityFilms）：使外部在相當程度上無法看到室內(nèi)或內(nèi)部空間的窗膜。其中包括雙向低透明膜片及單向鏡窗膜?？捎糜谕獯盎騼?nèi)窗及任何需要隔離的空間。太陽隔熱膜（S

3、olarControlFilms）：通過反射或吸收將太陽輻射阻隔于窗外的窗膜。從而使進入室內(nèi)的太陽光與熱得到一定的調(diào)節(jié)。主要用于外窗。絕熱膜（InsulatingFilms）：在太陽輻射區(qū)（近紅外）有高透明度，對室內(nèi)物體輻射（遠紅外）有高反射性。從而使陽光熱量最大限度進入室內(nèi)，使室內(nèi)熱量最小程度泄露。用于外窗或需要保溫的空間。安全膜（SafetyFilms）：在外力沖擊時，提高玻璃強度、降低玻璃飛濺的窗膜。它可用于任何需要提高安全程度的玻璃上。2.3制造工藝分類染色膜（TintedFilms）：通過能使聚酯膜著色的有機染料處理過的窗膜。它可具有不同色彩和透光度，工藝簡單、成本低廉。但對紅外熱具

4、有高穿透性。隔熱性能很差。金屬反射膜（MetalizedFilms）：具有蒸鍍，濺射或一些化學過程處理將薄金屬層附著于表面的窗膜。對陽光中的光與熱具有均勻反射?？捎行д{(diào)節(jié)透光與隔熱。具有金屬裝飾效果。一般呈銀白（鍍鋁、不銹鋼）或鈦金黑（鍍鈦、鈦合金）反射色?；旌夏ぃ℉ybridFilms）：綜合利用染色與金屬化工藝制成的窗膜。將染色的低反射與金屬化的低吸收特性結(jié)合在一起以提高窗膜效率。外染色降低玻璃窗對環(huán)境的光污染，內(nèi)染色提高室內(nèi)夜視效果。光譜選擇窗膜（SpectrumSelectiveFilms）：通過濺射或其他化學沉積過程利用光學干涉原理設計制成的多層鍍膜窗膜。對可見光、近紅外及遠紅外具有

5、精細調(diào)節(jié)控制功能。從而可制成最高光效比（透光率/遮陽系數(shù)）太陽隔熱膜及低發(fā)射（Low-e）絕熱膜。從多層膜材料選取與膜系設計不同，光譜選擇性窗膜可分為三類：1）高性能材料系：地球上紅外熱反射最高的材料是金，銀，氧化銦。這些材料的適當組合，只需少許幾層既可制成最高光效比的窗膜。例如威固的V-KOOL的汽車膜和IQue建筑膜。2）中等性能材料系：氮化鈦等一些金屬氮化物和氧化物有著較小的紅外吸收，較強的紅外反射。可以制成中等光效比的窗膜。例如琥珀光學汽車膜。3）有機材料系：利用不同折射率的有機材料也可組成光學干涉膜。但由于他們的折射率過于接近，幾百層組合才能達到上述中幾層的部分效果。此外，光學干涉原

6、理告訴我們層數(shù)越多，紅外熱反射區(qū)越窄。從而不能制成高效的太陽隔熱膜。3窗膜的設計3.1色調(diào)設計師可能首先會關注窗膜貼到玻璃上呈現(xiàn)的色調(diào)。這其中有反射色和透射色。透射色一般要求盡量接近中性色。原因有三：1）保持窗外景色的自然真實；2）保持室內(nèi)的自然采光；3）保持人眼視力健康。人眼可看到400到780納米的可見光。敏感峰值在綠光區(qū)（550納米）。人們長期在偏色的環(huán)境中生活，會降低人眼的色彩靈敏度。也會使室內(nèi)植物光合作用受到影響。早期使用的茶膜，藍色膜，也有各種有色玻璃作為玻璃外窗已越來越不受人歡迎。中性色，或呈現(xiàn)輕微綠色的中性色對人們的生活與健康都是重要的。透光率在70%以上的玻璃窗呈現(xiàn)的是淺色。

7、這時即使略帶顏色，對人們視覺也無妨。反射色直接與建筑物外觀及夜間室內(nèi)色調(diào)相關。這通常是建筑師的藝術體現(xiàn)。它需要考慮到建筑物整體窗墻組合，色調(diào)搭配。也需要考慮建筑物與周圍環(huán)境的配合。城市中我們看到過藍色、銀白色、金黃色玻璃幕墻建筑。他們有些是染色鍍膜玻璃制成，有些是通過貼膜形成的。有色窗膜或高反光窗膜的使用會改變建筑物外觀。這在舊建筑整體改造時有著很好的應用。對于個別窗子的貼膜，或整體設計要求不改變現(xiàn)有建筑外觀時則應選擇中性反射色及低反光窗膜。一般玻璃反光率為8%。20%以上反光表面具有鏡面效應。這樣的窗膜安裝后的玻璃具有金屬光澤。鍍鋁或不銹鋼的窗膜呈現(xiàn)銀白金屬色，鍍鈦窗膜呈現(xiàn)黑亮金屬色。他們都

8、具有相當裝飾效果。另外由于單向鏡效果，起到保護室內(nèi)隱私作用。但是，高反光給環(huán)境帶來光污染，這樣的沿街建筑，會影響駕駛?cè)藛T視線，造成安全隱患；臨近對面有其他建筑時，反射的光對他人造成損害。夜間給室內(nèi)帶來不舒適的鏡面效應，影響外景夜視效果。因此，高反光窗膜只有在需要特殊裝飾效果的設計中采用外，一般來說，于人于己都沒有好處。各國環(huán)保法對光污染限制規(guī)定不一。一般認為，20%以上反光率的窗膜是不被推薦的。設計既具有金屬質(zhì)感，又帶有一定色彩，而不產(chǎn)生光污染的玻璃幕墻，可采用鍍?nèi)净旌洗澳?，或?qū)⒔饘俜瓷淠ぱb貼到染色玻璃上。威固公司的IQue智能建筑窗膜FG系列是典型的中性色，低反光窗膜。他們適合于保持現(xiàn)有建筑

9、物外觀不變的設計中。一般來說，透光率在70%以上，反光率在15%以下的窗膜均可用在此類設計中。3.2采光窗子的目的是采光。但過強的光線形成刺眼眩光，光線過暗給人壓抑感。兼顧晴天與陰天室外不同亮度情況，避免眩光應采用70%以下透光率窗膜。創(chuàng)造舒適無壓抑感的室內(nèi)環(huán)境窗膜透光率應大于20%。從節(jié)省照明用電來看，建筑標準規(guī)定立面玻璃透光率應保持在40%以上。玻璃天花透光率應控制在10-30%，也可采用透光率50-70%高光效比窗膜。一般來說，有景觀的客廳、要求明亮的辦公室、酒店、商店櫥窗以及內(nèi)外一體的流動設計建筑應采用70%以上透光率的窗膜。3.3隔熱性能窗子的隔熱性能是用遮陽系數(shù)來衡量的。他的定義是

10、：陽光透過待測玻璃與透過3mm透明玻璃的熱增量之比。太陽輻射中大部分熱量可以穿過染色膜或染色玻璃。因此，我們說染色玻璃遮光不隔熱。金屬反射膜或鍍膜玻璃有較好的遮陽隔熱效果。但他們是以光線被阻隔為代價的。一般會造成室內(nèi)采光不足。光譜選擇性窗膜在同樣透光情況下具有最好的遮陽隔熱效果。從創(chuàng)造舒適居家辦公環(huán)境、節(jié)能、采光各方面考慮，采用光效比大于1的窗膜是重要的。目前最好技術高采光（70%以上）窗膜遮陽系數(shù)可做到0.5。更好的遮陽要求則必須降低透光率要求。遮陽系數(shù)反映的是太陽能的總透入量，其中包括太陽能（可見光和紅外熱）直接透過，也包括玻璃吸收輻射能，溫度提高后的二次發(fā)射。他還與室外溫度與風速，玻璃窗

11、自身結(jié)構(gòu)相關。也就是說，同樣遮陽系數(shù)的窗膜使用不同，引起的熱增量也不同。所以，通常標志窗膜隔熱性能好壞，常用紅外阻隔率來衡量。因為可見光透過是由采光設計來決定的。而隔熱性能則可看紅外阻隔率。目前，高性能窗膜在保持高透光下紅外阻隔率可達96%。這其中，紅外反射占主要成分的，稱為紅外反射膜。他們具有較高的隔熱效率。市場上也有紅外吸收占主要成分的紅外吸收膜。他們的效率較低。對于行進中的汽車，這只是個隔熱效率問題。用于建筑玻璃，熱應力可能造成極大危害。美國建筑標準規(guī)定60%以上吸熱率的玻璃不得用于建筑門窗。一般應保持40%以下。3.4保溫性能寒冷地區(qū)外窗保溫是建筑節(jié)能的重要課題。這時對窗玻璃的要求有兩

12、條：阻擋室內(nèi)物體熱量外泄（室溫物體熱輻射為遠紅外）；太陽熱盡可能透入室內(nèi)（太陽熱輻射為近紅外）。這就要求玻璃對近紅外（3微米以下）有良好透過能力，對遠紅外（8-15微米）有高反射性。門窗保溫首要的是從結(jié)構(gòu)上保證。例如，隔熱斷橋窗框，中空玻璃等等。他們是用傳熱系數(shù)（U值或K值）表示的。單層透明玻璃U值在6.0W/m2C左右。加貼窗膜可使其降低到5.0左右。改進結(jié)構(gòu)可降低到2.5。兩者結(jié)合，尤其是采用低發(fā)射（Low-e）鍍膜、貼膜或懸膜，U值可降低到2.0以下。在同時需要夏季遮陽，冬季保溫地區(qū)，則需平衡兩者的需求。在中國大部分地區(qū)，采用窗膜遮陽，結(jié)構(gòu)保溫是恰當?shù)?。采用高效光譜選擇性窗膜可以兼顧冬夏

13、季的不同需求。3.5安全性能建筑安全標準要求3米以上玻璃幕墻應做夾膠或貼膜處理。以保證在玻璃破碎意外情況下，窗玻璃不至飛濺和落下。這既包括自然災害，人為損傷，也包括鋼化玻璃的自爆。對于幼兒園、學校，兒童房、玻璃浴室等易出現(xiàn)人為沖擊玻璃情況的場合，為保證安全加貼安全窗膜（或稱防爆膜）是需要的。銀行、沿街商鋪、底層住宅等防盜要求較高的場合，加貼安全膜也是一種有效措施。凡依照安全玻璃標準J255-2003應用夾膠玻璃，而在建筑時未采用的，均可采用貼膜處理補救。3.6私密性能一些辦公場所，會議室，臥房等不希望外面能看到室內(nèi)活動以保護隱私的場合，加貼私密膜是很好的設計。透光率在10%以下的窗膜都可為此目

14、的采用。有人也稱其為暗膜或遮光膜。這時，只要室內(nèi)照明不是很強，即使晚間外面也看不清室內(nèi)陳設與人物。大使館等保密機構(gòu)需要更好的保密性，但仍希望白天能隱約看到室外動靜，這時應采用5%以下透光窗膜。另一種設計是采用單向鏡。反光率在40%以上的窗膜具有良好私密性能。一般白天由于天光反射室外人們無法看到室內(nèi)，但室內(nèi)人員仍可保持對外視野。然而夜間則情況翻轉(zhuǎn)，由于室內(nèi)燈光照射，外面人員容易地看到室內(nèi)情況，而室內(nèi)無法對室外進行觀察。這是對有私密要求的窗子設計是要仔細考慮的。3.7窗膜設計的綜合考慮窗膜實際應用和設計中，經(jīng)常是以上各種因素的綜合考慮。比如隔熱采光要求一般是一對矛盾體。遮陽系數(shù)低于0.4就必須降低

15、采光要求。0.4-0.6之間遮陽，而采光可達50-70%，也即在遮陽與采光平衡最好的是銀系光譜選擇性窗膜。它是在一定采光要求下隔熱最好的窗膜。威固IQue73及最近研制成功的IQueGII53就屬這類產(chǎn)品。如需更高的安全性，就需將這種性能優(yōu)良的鍍層符合到更強的片基上。威固CS400/73，CS800/73等均可采用。但有些就是不能統(tǒng)一的。比如私密與采光就不能兼顧。設計時就要考慮使用場合，用戶偏好。不考慮采光的私密膜可選比10%更低透光的產(chǎn)品。還需要兼顧采光或隔熱的可能就要用金屬反射膜。需要兼顧夜視效果的，就要選擇鍍?nèi)净旌夏ぁ２恍枰紤]隔熱效果的，就可采用染色膜。這些在市場上可以有很多選擇。又例

16、如，遮陽隔熱與保溫不同地區(qū)，不同朝向選取考慮也不同。遮陽必然造成太陽能進入室內(nèi)減少，不利于冬季取暖。因此，需要兼顧兩者應用的情況，就需要選中等遮陽系數(shù)的窗膜。高透光的光譜選擇性窗膜更是首選。但對于南方地區(qū)，建筑外窗以遮陽為主，選擇的范圍就較寬?？傊澳さ脑O計要根據(jù)使用的地區(qū)，建筑的要求，現(xiàn)有窗玻璃狀況，房主的意圖各種因素綜合考慮。只有對窗膜各種技術指標的深入了解，才能設計出實用的，使客戶滿意的窗膜設計。4窗膜的選擇，有了3中各項要求及相關的設計，就是選擇窗膜產(chǎn)品了。這是非專業(yè)使用者更難于鑒別的了。一些產(chǎn)品質(zhì)量人們可以通過感覺來衡量，但也有許多品質(zhì)是需要時間來考驗的。因此，所謂名牌就是長期在市

17、場上建立起來的質(zhì)量信譽。它包括供應商的銷售體系，質(zhì)量控制標準，施工技術與管理制度等多方面因素決定了客戶的窗膜選擇。下面我們就一些可以直觀感覺的相關品質(zhì)做一些介紹：4.1清晰度窗膜的整體清晰度直接關系到人們通過玻璃窗觀察外面景物的清晰程度。技術上它是用霧翳度（Haze）表示的。目前大部分窗膜可以做到0.2%以下。2%以下的霧度，一般肉眼是感覺不到霧蒙感的。一些質(zhì)量不好的窗膜霧度超過2%。一般透視可感覺一層薄霧。這樣的窗膜視物不清，是不適合作汽車或建筑窗膜的。清晰度還可能受到膜層局部缺陷的影響而造成視物不清。這包括表面波紋，折痕，臟點，環(huán)形坑（或稱橘皮），膠粒以及安裝時產(chǎn)生的氣泡、水泡、灰塵形成的

18、像變，像散，二次成像等光學缺陷。這些我們統(tǒng)稱為局部清晰度。對局部清晰度國際標準檢測是自然光下，人窗距離2米肉眼垂直觀測。汽車膜對整體及局部清晰度都有較高要求。建筑膜對整體清晰度更注重。而電子應用上背光源視窗更注重局部清晰度。4.2堅韌度窗膜的厚度并不能作為窗膜質(zhì)量的標準。標準窗膜厚度是0.038mm。一般拉伸強度為18kg/mm2。加強的供安全用窗膜厚度有0.1，0.2或更厚的窗膜。他們的拉伸強度應高于20kg/mm2。正牌的窗膜會給人堅挺感。而劣質(zhì)的膜片柔軟易起皺。那些過薄柔軟的塑料膜施工中很容易破損，起泡。他們多用于包裝，并不適用于窗膜。早期的所謂茶紙，太陽紙均屬于這類。由于堅韌度不夠，貼在玻璃上常?？梢姴黄秸?，邊角翹起。良好的窗膜貼上后與玻璃