建筑玻璃節能特性對比分析

1 引言

  中國是能耗大國，建筑能耗、工業能耗和交通能耗是目前能耗的主要來源。據統計：建筑能耗占到總能耗的30％左右，這一比重在未來20年內有可能達到35％；建筑能耗中，通過玻璃門和窗損失的能耗占到全部建筑能耗的2/3，其中傳熱損失為1/3。相關數據表明，通過玻璃散失的能量占門窗能量損失的80％。因此，提高玻璃的節能性能，已經成為真正實現建筑節能的關鍵所在。

  2 幾個術語

  2.1 太陽光譜

  太陽輻射出來能量的波長范圍大約在0。15μm～4μm，在0。3μm～2。5μm 的波長區間集中了約97％的能量，其中紫外線波長區間為280nm～380nm，其輻射能量約占太陽總輻射能量的7％；可見光波長區間為380nm～780nm ，約占太陽光總輻射能量的50％；近紅外光波長區間為780nm～2500nm，約占太陽光總輻射能量的43％。其中只有可見光對建筑采光有作用。

  2.2 可見光透射比Tvis

  可見光透射比是指在可見光譜（380nm～780nm）范圍內，透過玻璃的光強度與入射光強度比值的百分數。在保持同樣低輻射性能的條件下，玻璃的可見光透射比越高，表明室內的采光效果越好，但同時進入室內的太陽光熱量也會相應地增多。

  2.3 玻璃的遮蔽系數SC

  依據標準GB/T 2680-94《建筑玻璃可見光透射比、太陽光直接透射比、太陽能總透射比、紫外線透射比及有關窗玻璃參數的測定》，遮蔽系數被定義為：在法向入射條件下，通過透光系統的太陽能總透射比與相同條件、相同面積的標準玻璃（3mm厚的普通透明平板玻璃）的太陽能總透射比的比值。

  窗玻璃的遮蔽系數表明窗玻璃在無其他遮陽措施的情況下，對太陽輻射透射得熱的減弱程度。

  2.4 傳熱系數K

  傳熱系數K是衡量玻璃保溫隔熱性能的一個重要指標，在歐美也稱U值。傳熱系數是在穩定傳熱的條件下，玻璃兩側空氣溫度差為1℃時，單位時間內通過1m2中空玻璃的傳熱量，用單位W/（m2。K）表示。傳熱系數K值越低，說明玻璃的保溫隔熱性能越好，熱損失越少，在使用時的節能效果越顯著。

  3 對比分析

  中空玻璃是由兩片或多片玻璃之間夾著空氣或惰性氣體（如氬氣（用A表示）、氪氣），以有效的支撐均勻隔開并粘接密封的制品。中空玻璃主要通過中間的氣體層降低傳熱系數，達到保溫節能的效果。常用的中空玻璃厚度為3mm、4mm、5mm、6mm、10mm、12mm等，中間氣體層厚度在6mm、9～12mm、12～20mm。

  我們知道，熱量損失是通過傳導、對流和熱輻射實現的。目前使用的中空玻璃，可以有效地阻止熱量的傳導和對流，起到一定的節能保溫作用。通過使用Lambda950紫外/可見/近紅外分光光度計及傅里葉變換紅外光譜儀分別對普通單片透明玻璃、透明中空玻璃和低輻射（Low-E）鍍膜中空玻璃進行分析，通過比較可見光透射比、遮蔽系數等參數，分析三種玻璃的節能性能。

  3.1 普通單片透明玻璃、透明中空玻璃節能檢測與對比分析

  對6mm普通單片白玻璃和6mm+12Amm+6mm的中空玻璃使用分光光度計及紅外光譜儀在太陽光譜280nm～2500nm的波長范圍內進行測試，得到的參數見圖1和圖2。

  由圖1可見，6mm普通白玻璃的可見光透射比Tvis的數值為0。8797，約為88。0％；遮蔽系數SC的數值為0。955；傳熱系數U值（即K值）為5。816；可見光反射比為8。24％；太陽光直接透射比為79。2％。

  由圖2可見，兩片厚度均為6mm的普通白玻璃，中間夾12mm的氬氣，得到的中空玻璃可見光透射比Tvis的數值為0。7663，即76。6％；遮蔽系數SC的數值為0。815；傳熱系數U值（即K值）為2。538；可見光反射比為14。6％；太陽光直接透射比為62。6％。

  中空玻璃與普通白玻璃相比，由于兩片或者多片玻璃之間的空氣或者惰性氣體的導熱系數比玻璃小得多，從而提高了熱阻，降低了傳熱系數。由圖1和圖2可見，傳熱系數由5。816降低為2。538，中空玻璃傳熱系數僅為單層玻璃的44％，實現了對熱量傳導和對流方式的有效阻隔，獲得了良好的隔熱保溫效果。但是普通中空玻璃由于熱輻射高，對輻射的阻止效果不好。由圖2可見，普通中空玻璃的遮蔽系數高達0。815，在建筑節能隔熱方面的效果不太突出。

  3.2 低輻射（Low-E）鍍膜中空玻璃節能檢測與分析

  使用分光光度計及紅外光譜儀對6mmLow-E+12Amm+6mm的中空玻璃在太陽光譜280nm～2500nm的波長范圍內進行測試，得到的參數見圖3。

  由圖3可見，一片厚度為6mm的Low-E玻璃和一片6mm的普通白玻璃，中間夾12mm的氬氣，得到的中空玻璃可見光透射比Tvis的數值為0。5043，即50。4％；遮蔽系數SC的數值為0。548；傳熱系數U值（即K值）為1。842；可見光反射比為23。2％；太陽光直接透射比為31。0％，屬于遮陽型Low-E玻璃。 相比普通中空玻璃，傳熱系數U值由2。538降低為1。842，獲得了更好的隔熱保溫效果。遮蔽系數SC由0。815降低為0。548，有效地阻止了太陽熱輻射進入室內，從而減少了熱損失，發揮了建筑節能的效果。

  另外，相比普通中空玻璃，Low-E中空玻璃的太陽光反射比由12。9％增加為22。9％，因此，Low-E玻璃對長波輻射有很強的反射作用。

  4 結論

  （1）普通中空玻璃與普通白玻璃相比，更有效地實現了對熱量傳導和對流方式的阻隔，獲得了良好的隔熱保溫效果。但是其遮蔽系數較高，在建筑節能隔熱方面的效果不太突出。

  （2）低輻射（Low-E）鍍膜中空玻璃相比普通中空玻璃，獲得了更好的隔熱保溫效果。并且遮蔽系數降低，太陽光反射比增加，有效地阻止了太陽熱輻射進入室內，從而減少了熱損失，發揮了建筑節能的效果。

  （3）充分認識現有的節能玻璃產品，不斷研究開發新的性能優越的玻璃。