LOW-E玻璃的節(jié)能特性及其參數(shù)ai

1、低輻射LOW-E鍍膜玻璃的節(jié)能特性及其參數(shù)現(xiàn)代建筑，不管是商廈還是住宅，都趨向于大面積采光。但是， 普通透明玻璃對(duì)太陽能輻射和遠(yuǎn)紅外熱輻射沒有控制，具面積越大， 夏季進(jìn)入室內(nèi)的熱量越多，冬季室內(nèi)散失的熱量越多。為此，必須對(duì) 玻璃外表進(jìn)行處理，于是產(chǎn)生了有節(jié)能功能的鍍膜玻璃。早期的鍍膜玻璃主要是熱反射鍍膜玻璃 或稱陽光控制膜玻璃， 其作用是限制太陽能輻射直接進(jìn)入室內(nèi)。 用于建筑幕墻玻璃時(shí)，除具 有亮麗的外觀裝飾效果外，還可降低冷氣設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。但這種玻 璃與普通玻璃一樣，會(huì)吸收遠(yuǎn)紅外熱輻射而使其自身的溫度升高，最終仍有相 當(dāng)局部的熱能透過了玻璃，其隔熱性能也受到了極大的限 制。選用什么材料、采

2、用何種工藝鍍膜才能有效地阻擋遠(yuǎn)紅外熱輻射 呢？研究的結(jié)果誕生了低輻射鍍膜玻璃簡(jiǎn)稱Low-E玻璃。這種玻璃的最大特點(diǎn)是將遠(yuǎn)紅外熱輻射反射出去，使其不能透過玻璃從而起 到節(jié)能隔熱的作用。因此，目前世界上公認(rèn)Low-E玻璃是最理想的 窗玻璃材料。Low-E玻璃在國外已有近二十年的使用歷史， 我國因受到設(shè)備和 生產(chǎn)工藝技術(shù)方面限制，同時(shí)也因節(jié)能觀念的落后而起步較晚。 可喜 的是，自南玻集團(tuán)于1997年推出Low-E玻璃并在全國范圍內(nèi)大力推 介后，目前已為眾多設(shè)計(jì)師和用戶所認(rèn)同并采用。 規(guī)?；捎肔ow-E玻璃時(shí)代已到來，這必將對(duì)我國的建筑節(jié)能材料應(yīng)用產(chǎn)生影響并作出 奉獻(xiàn)。關(guān)于鍍膜玻璃，包括Low-E玻

3、璃的節(jié)能特性，已有許多文章或?qū)Ｖ撌鲞^，在大多數(shù)文章或企業(yè)的產(chǎn)品介紹中都列出了完整的參數(shù)， 但理解這些參數(shù)須具備一定的專業(yè)知識(shí)。對(duì)用戶來說更關(guān)心的是：哪些參數(shù)與節(jié)能性直接相關(guān)？怎樣才能區(qū)別不同玻璃之間節(jié)能性的優(yōu)劣？如何根據(jù)這些參數(shù)選擇適用的玻璃？本文擬深入淺出地答復(fù) 這些問題。二、熱能的形式及幕墻玻璃組件的傳熱1、自 然環(huán)境中的熱能自然環(huán)境中的熱能主要是太陽輻射能，其能量的98%分布0.3至3m波長之間。除了太陽直接輻射的能量外，還存在著大量的遠(yuǎn)紅 外線熱輻射能，其能量分布在3至103 wm波長之間。在室外，這部 分熱能是由太陽照射到物體上被物體吸收后再輻射出來的，夏季成為來自室外的主要熱源之

4、一。在室內(nèi)， 這局部熱能是由暖氣、家用電器、被陽光照射后的家具及人體所產(chǎn)生的，冬季成為來自室內(nèi)的主要熱 源。需要說明的是，在通常情況下來自室內(nèi)、室外的熱輻射可同時(shí)存在， 只不過夏季來自室外的熱輻射遠(yuǎn)大于室內(nèi)的熱輻射，而冬季來自室內(nèi)的熱輻射又遠(yuǎn)大于室外的熱輻射。因此， 選擇玻璃時(shí)必須考慮建筑物所處的地理環(huán)境，以便所選擇的玻璃能有效地阻擋來自主要熱源的熱能。2、熱 量的傳遞過程照射到玻璃上的太陽輻射能，一局部被玻璃所吸收或反射，另一局部透過玻璃成為直接透過的能量圖1 。吸收的能量通過與空氣對(duì)流及向外輻射遠(yuǎn)紅外線即熱輻射而散失。因此，被吸收的能量最終仍有約50%透過了物體，這可歸結(jié)為對(duì)流傳導(dǎo)形式的傳

5、遞。對(duì)流傳崢通過太陽直接幅射透過圖L太陽能量通過玻璃示怠圖遠(yuǎn)紅外熱輻射也能透過物體或被物體所吸收。一般工程材料，例如普通平板玻璃，不能透過遠(yuǎn)紅外熱輻射，只能反射它或吸收它，反 射和吸收能力因材料而不同。 吸收率 =輻射率E低的物體， 那么必 然反射率高 反射率+吸收率=1 ,這種物體不易吸收外來的熱輻射能 量，其隔熱性能就好。輻射率E高的物體吸收的熱輻射多，它再次向 外輻射出的熱多，相當(dāng)于透過該物體的熱量多。因此，遠(yuǎn)紅外熱輻射 透過物體的傳熱，是通過對(duì)流傳導(dǎo)表達(dá)的。低輻射玻璃正是限制了這福射.對(duì)流傳年理工圖.2遠(yuǎn)紅外熱輻射透過玻謫示您局部的傳熱。通過對(duì)兩類熱源傳熱過程的分析，可將熱量的傳遞可歸

6、結(jié)為兩種 方式：輻射直接透過傳熱、對(duì)流傳導(dǎo)傳熱。3、窗玻璃傳熱的定量表達(dá)對(duì)流傳導(dǎo)所傳遞的熱量為Q1,這其中還包括玻璃吸收各波段的輻射 后再放出的熱量。太陽能直接輻射透過的熱能為Q2,這局部熱能僅指可見光、近紅外輻射直接透過的能量。透過玻璃傳遞的總熱能Q可由正式表水：Q=UX T內(nèi)-T外+太陽輻射系數(shù)x Sc式一Q1對(duì)/傳導(dǎo)局部Q2太陽接輻射局部U玻璃的傳熱系數(shù)，單位為W/m2co在相同的室內(nèi)外溫差下，U值越低那么通過對(duì)流傳導(dǎo)傳遞的熱能越少。玻璃的U值與玻璃的輻射率E有關(guān)，輻射率E越低U值也越低。降低U值的兩種有效方法是： 在玻璃外表上鍍低輻射膜，或?qū)⒋安ＡШ铣芍锌詹ＡЫY(jié)構(gòu)。Sc玻璃的遮陽系數(shù)，

7、反映玻璃對(duì)陽光的遮蔽效果。Sc高那么意味 著透過玻璃的太陽能多，反之那么少?？刂撇Ａc的有效方法是：在 玻璃外表上鍍膜，或在制造玻璃的過程中參加色劑形成著色玻璃。 但 著色玻璃屬于吸熱玻璃，其吸收率偏高因而U值也高，所以它是以 增大對(duì)流傳導(dǎo)傳熱為代價(jià)來降低太陽能直接透過的。太陽輻射系數(shù)一一為一常數(shù)630 W/m2,可理解為太陽照射到地面的 能量強(qiáng)度注：實(shí)際強(qiáng)度為783 W/m2,透過3mm普通白玻璃后為630 W/m2, Sc的定義如此。T內(nèi)-T玻璃兩側(cè)的溫度差，即室內(nèi)、室外的溫度差。從上式可看出，玻璃節(jié)能性的優(yōu)劣由U和Sc這兩個(gè)參數(shù)就完全可以判定，但實(shí)際上考慮到玻璃的透光率，Sc不可能選的

8、太低，否那么室 內(nèi)采光極差。U和Sc是玻璃的重要參數(shù)，在產(chǎn)品說明書中一般是給 出的。特殊結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品如中空玻璃、夾層玻璃等需個(gè)別測(cè)量并計(jì)算得 出。根據(jù)提供的U、Sc值，及設(shè)定室內(nèi)外的溫度條件后，可由上式 計(jì)算出玻璃的傳熱量，從而比擬各種玻璃的節(jié)能特性。三、不同玻璃的傳熱特性及參數(shù)幾種中空玻璃的參數(shù)比照以以下出幾種中空玻璃的傳熱系數(shù)U、遮陽系數(shù)Sc,隨后比照說 明各自的傳熱特性及其優(yōu)劣。其它參數(shù)暫不管及。表一、幾種玻璃的主要光熱參數(shù)玻璃名稱玻璃種類透光率 (%)遮陽系數(shù)SC傳熱系數(shù)U夏(W/mc)傳熱系數(shù)U(W/n2ic)單片6mm白玻6890.995.746.17白玻中空12+12A+10800

9、.873.092.75灰色鍍膜中空玻璃6+12A+6480.693.132.75白色LOW-4空玻璃12+9A+10350.301.311.331、單片透明玻璃單片透明玻璃的遮陽系數(shù)Sc=0.99,這意味著它對(duì)陽光輻射阻擋能力很差，絕大局部的太陽輻射熱能透過玻璃進(jìn)入了室內(nèi)，夏季白天進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱能遠(yuǎn)大于玻璃向外輻射散發(fā)的熱能，因此使室內(nèi)溫度升高。單片透明玻璃的傳熱系數(shù)U冬6.17 W/m2， 假設(shè)室內(nèi)外溫差為25 ，那么因?qū)α鱾鲗?dǎo)而透過每平方米玻璃的熱能就達(dá)154瓦。冬季夜間和陰雨天氣， 由于沒有陽光輻射，玻璃吸收室內(nèi)熱輻射后向外散熱成為主流，因此使室內(nèi)溫度降低。即使在冬季的陽光天氣，雖

10、然陽光輻射的透過率相當(dāng)高，但由于室內(nèi)外溫差大，對(duì)流傳導(dǎo)散熱仍是主流，室內(nèi)大量的熱輻射會(huì)透過玻璃泄向室外。2、 透 明中空玻璃白玻中空與單片透明玻璃相比，透明中空玻璃僅改善了對(duì)流傳導(dǎo)局部的傳熱， 即通過降低U值而使對(duì)流傳導(dǎo)熱Q1減少， 但對(duì)輻射直接透過和吸收局部沒有明顯的改善。由于玻璃外表沒有鍍膜，故U值的降低也是有限的。 因此， 采用中空玻璃的結(jié)構(gòu)來增加隔熱性能只能隔絕一局部的傳熱，其效果是有限的。需要說明的是，中空玻璃的U值與其空氣層的厚度關(guān)系密切，且隨厚度的變化比擬明顯。在空氣層小于13mm時(shí)，空氣層越厚U值越低，在13mm左右到達(dá)最低極限，此后U值隨厚度增加。這是由于由于在13mm以上的

11、厚度下，內(nèi)部空氣會(huì)形成閉環(huán)對(duì)流，增大了熱量的傳遞。假設(shè)在中空玻璃中充入Ar氣等惰性氣體還會(huì)更進(jìn)一步地降低U值。3、熱反射中空玻璃將熱反射鍍膜玻璃合成中空玻璃后，不但對(duì)太陽直接輻射有所控制， 同時(shí)也限制了對(duì)流傳導(dǎo)傳熱。這種玻璃結(jié)構(gòu)是一種比擬理想的搭配，根本上可適用于我國的絕大局部地區(qū)。需要說明的是，這種玻璃U值的降低是通過中空玻璃結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，因而也是有限的。4、Low-E中空玻璃Low-E玻璃的外表輻射率低EW0.15、紅外線熱輻射反射率 高，這意味著它同室內(nèi)外空氣接觸后吸熱少、升溫低、再放出的熱量 少，即隔熱性能好；僅單片Low-E玻璃的U值就低于熱反射玻璃，合成Low-E中空玻璃后這一優(yōu)勢(shì)更

12、加突出，因此這是最理想的玻璃 結(jié)構(gòu)搭配。Low-E玻璃的另一特點(diǎn)是透光率較高33%72%,而遮陽系數(shù)Sc選擇范圍大0.250.68。與熱反射玻璃相比，在同樣的透光率下Low-E玻璃具有更低的Sc,這解決了熱反射玻璃所遇到的矛盾，即 在保證室內(nèi)高透光的前提下不損失隔熱性見表-1。冬季，Low-E玻璃可有效地阻止室內(nèi)暖氣和人體發(fā)出的熱輻射泄 向室外，夏季，Low-E玻璃可有效地阻擋室外道路及建筑物發(fā)出的熱 輻射進(jìn)入室內(nèi)。Low-E玻璃的這種阻擋熱輻射透過的作用不受季節(jié)限 制，因而，Low-E玻璃是一種良好的隔熱材料。7、傳熱量比照在以下條件下對(duì)上述幾種玻璃的傳熱量按式-1進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié) 果列入表-2中：夏季白天室外35、室內(nèi)20C,冬季夜晚室外一10、室內(nèi)溫度15co表-2透過玻璃傳遞的熱能功率玻璃種類、結(jié)構(gòu)夏季傳入室內(nèi)的熱量冬季傳出室內(nèi)的熱量單片6mm白玻710w/m154 w/m白玻中空594w/m69 w/m熱反射中空玻璃323w/m65 w/mLow-E中空玻璃221w/m40 w/m從表中數(shù)據(jù)可以看出，在夏季白天，采用Low-E中空玻璃比采用同樣透光率的熱反射中空玻璃，可使透過