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LOW-E玻璃的保溫隔熱原理

文章出處：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2014-09-26 11:30【大中小】

了解LOW-E玻璃的保溫隔熱原理就可以理解膜能不能起到作用

　　在20世紀(jì)70年代中期，人們發(fā)現(xiàn)雙層玻璃窗熱傳遞的大部分，是從一層玻璃向另一層玻璃的紅外輻射交換(huàn)產(chǎn)生的。因此，只要減小雙層玻璃中任何一個(gè)表面的發(fā)射率，就能大大減少輻射熱的傳遞。這就是LOW-E玻璃的來(lái)由。

　　對(duì)於沒有鍍覆任何塗層的兩(liǎng)片白玻璃來(lái)說(shuō)，相互間的長(zhǎng)波輻射交換(huàn)程度很高，約為通過(guò)此間層熱量的總交換(huàn)60%。在玻璃表面鍍覆Low-E塗層，兩(liǎng)片玻璃之間的長(zhǎng)波輻射交換(huàn)將大幅度降低。由此可見(jiàn)，LOW-E做成雙層才效果好，且保溫效果比單層玻璃更為優(yōu)秀，非常適用於冬季寒冷的北方。

　　有數(shù)據(jù)表明：白玻璃的發(fā)射率為0。84，鍍有發(fā)射率為0。2的塗層後，其輻射交換(huàn)率就降低了3/4，因此傳熱係數(shù)值也隨之降低了。在玻璃厚度為4mm，空氣厚度為12mm時(shí)，雙層玻璃的傳熱係數(shù)約為2。8W/（m2*k），如果鍍覆LOW-E後，傳熱係數(shù)降低為1。8W/（m2*k）。

　　LOW－E的優(yōu)點(diǎn)很明顯，由於鍍覆的膜很薄，它對(duì)短波輻射是基木透明的，使紫外線(xiàn )和可見(jiàn)光基本通過(guò)，而對(duì)長(zhǎng)波紅外線(xiàn )輻射是不透明的。也就是說(shuō)，冬天保持室內(nèi)熱能，使其難以向外散發(fā)，而夏天將室外高溫散發(fā)出的大量熱輻射反射回去，使其難以進(jìn)入室內(nèi)，做到“冬暖夏涼”。

　　LOW-E分為在線(xiàn )和離線(xiàn )兩(liǎng)類(lèi)。一般來(lái)說(shuō)在線(xiàn )LOW-E質(zhì)量比較穩(wěn)定，不象離線(xiàn )那樣容易氧化失效，壽命比較長(zhǎng)口缺點(diǎn)在於隔熱效果不如離線(xiàn )好，如果想通過(guò)加厚鍍覆層來(lái)提高隔熱效果，則玻璃顏色會(huì)迅速加深，透光率大幅度降低。離線(xiàn )LOW-E隔熱效果好，必須雙層使用，並且生產(chǎn)後需要馬上加工成雙層，如果工藝不到位，鍍覆層容易氧化，造成透明度下降。在線(xiàn )和離線(xiàn )是各有優(yōu)缺點(diǎn)。

　　優(yōu)質(zhì)LOW-E一般使用壽命可以達(dá)5年以上，但是與建築幾十年的壽命相比還是過(guò)於短暫。特別是離線(xiàn )的LOW-E，易氧化也怕氧化，因為不管是更換(huàn)玻璃還是更換(huàn)玻璃框都會(huì)給建築物的日常使用帶來(lái)非常大的麻煩。據(jù)悉在美國(guó)有最新技術(shù)，通過(guò)在每片玻璃上打個(gè)小孔注入化學(xué)劑，來(lái)延長(zhǎng)LOW-E的使用壽命，工藝複雜，成本高。但是不管如何，LOW－E的更換(huàn)和維護(hù)明顯不如膜和塗劑來(lái)得簡(jiǎn)單。

　　早期人們對(duì)玻璃的要求僅是透光、平整和外觀(guān)質(zhì)量好。隨著能源及環(huán)境政策的不斷深入落實(shí)，節(jié)能建築、綠色建築、環(huán)境友好性建築等概念日益得到了人們的認(rèn)可，並迅速發(fā)展起來(lái)。這些類(lèi)型的建築都對(duì)玻璃提出了越來(lái)越多的光學(xué)熱工性能指標(biāo)要求，由此也誕生了更多的新型玻璃品種。在實(shí)際選購(gòu)玻璃時(shí)，一方面建築設(shè)計(jì)師會(huì)提出多項(xiàng)指標(biāo)要求企業(yè)加工玻璃產(chǎn)品，另一方面企業(yè)也會(huì)儘可能全面地標(biāo)示出自己產(chǎn)品的光學(xué)熱工性能供客戶(hù)選擇。準(zhǔn)確地了解和分析這些特性參數(shù)，才能選擇到適合的玻璃產(chǎn)品，從而使建築物符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能要求。但由於光學(xué)熱工性能指標(biāo)專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，普及應(yīng)用時(shí)間較短，容易出現(xiàn)理解不清和表達(dá)錯誤。因此，本文將有關(guān)建築玻璃常用的光學(xué)熱工性能指標(biāo)進(jìn)行列舉和解釋，供生產(chǎn)和應(yīng)用中相關(guān)技術(shù)人員準(zhǔn)確理解及使用。

　　玻璃表面輻射率：也稱(chēng)為E值。從Low-E玻璃開(kāi)始這一詞彙就頻繁地被使用，是判斷是否為Low-E玻璃的標(biāo)準(zhǔn)，也是表徵節(jié)能特性的重要指標(biāo)，直接影響著玻璃傳熱係數(shù)的大小。定義為玻璃表面單位面積輻射的熱量同單位面積黑體在相同溫度，相同條件下輻射熱量之比，數(shù)據(jù)範圍為0-1。輻射率越低，玻璃吸收熱量的能力越低，反射熱量能力越強(qiáng)。耀華在線(xiàn )Low-E玻璃的輻射率低於0。2，能良好地反射80%以上的遠(yuǎn)紅外熱量，具有優(yōu)良的節(jié)能性能；而普通玻璃的輻射率為0。84，僅能反射11%左右的熱量。玻璃的輻射率使用紅外光譜儀測(cè)定後經(jīng)計(jì)算得出，國(guó)內(nèi)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T2680，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是ISO10292。

　　可見(jiàn)光反射比Lightreflectance：可簡(jiǎn)寫(xiě)為Rvis，主要用於限制玻璃幕牆的反射“光汙染”現(xiàn)象。在《玻璃幕牆光學(xué)性能》標(biāo)準(zhǔn)中做了如下限定：“玻璃幕牆應(yīng)採用反射比不大於0。30的幕牆玻璃”，“主幹道、立交橋、高架路兩(liǎng)側建築物高20m以下部分，其餘路段高10m以下部分如使用玻璃幕牆，應(yīng)採用反射比不大於0。16的玻璃”。

　　可見(jiàn)光透射比Lighttransmittance；簡(jiǎn)寫(xiě)為Tvis，是最早被普及使用的玻璃光學(xué)性能參數(shù)。這一指標(biāo)不僅影響著建築的通透效果，還直接影響著室內(nèi)的照明能耗，所以在《公共建築節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中提出了“當(dāng)窗牆比小於0。4時(shí)，玻璃的可見(jiàn)光透射比不應(yīng)小於0。4”的限制耍求。

　　紫外線(xiàn )透射比UV-transmittance：通常縮寫(xiě)為TUV，指在紫外線(xiàn )光譜（280nm至380nm）範圍內(nèi)，透過(guò)玻璃的紫外線(xiàn )光強(qiáng)度對(duì)入射光強(qiáng)度的百分比。由於太陽光中的紫外線(xiàn )對(duì)皮膚和家具油漆表面有損害，所以在設(shè)計(jì)大面積窗戶(hù)和採光頂時(shí)，對(duì)此指標(biāo)要予以限制，普通6mm白玻的紫外線(xiàn )透過(guò)率在60%多，降低紫外線(xiàn )透過(guò)率的最好辦法是用PVB膠片做夾膠玻璃，用兩(liǎng)片3mm白玻中間加上PVB膠片能夠降低到5%。

　　太陽光直接透射比Solardirecttransmittance：縮寫(xiě)為Tsol，在太陽光譜（300nm至2500nm）範圍內(nèi)，直接透過(guò)玻璃的太陽能強(qiáng)度對(duì)入射太陽能強(qiáng)度的比值。它包括了紫外、可見(jiàn)和近紅外能量的透射程度，但不包括玻璃吸收直接入射的太陽光能量後向外界的二次傳遞的能量部分。兩(liǎng)塊太陽光直接透射比相同的玻璃向室內(nèi)傳遞的總太陽能量不一定相同，例如耀華12mm白玻與4mm在線(xiàn )Low-E的Tsol同為69%，但後者的總太陽透過(guò)能量（SHGC）比前者低4%。因此Tsol指標(biāo)不能直接用於節(jié)能計(jì)算，通常用於導(dǎo )出其它參數(shù)。

　　太陽光直接反射比Solardirectreflectance：縮寫(xiě)為Rsol，在太陽光譜（300nm至2500nm）範圍內(nèi)，玻璃反射的太陽能強(qiáng)度對(duì)入射太陽能強(qiáng)度的比值。在實(shí)際使用中，此項(xiàng)指標(biāo)控制的是玻璃幕牆所形成的反射“熱汙染”，因為太陽光中的可見(jiàn)光和近紅外光都能形成熱量，尤其是在外形具有凹面結(jié)構(gòu )的玻璃幕牆上，會(huì)形成一個(gè)“太陽灶”的效果，將熱量匯集於一小塊區(qū)域，該區(qū)域及附近的環(huán)境就會(huì)受到嚴(yán)重的加熱影響。

　　太陽能總透射比Totalsolarenergytransmittance：也稱(chēng)為太陽得熱係數(shù)（SHGC）、得熱因子、g值等。是通過(guò)門(mén)窗或幕牆構(gòu )件成為室內(nèi)得熱量的太陽輻射與投射到門(mén)窗或幕牆構(gòu )件上的太陽輻射的比值。太陽能總透射比包括太陽光直接透射比Tsol和被玻璃及構(gòu )件吸收的太陽輻射再經(jīng)傳熱進(jìn)入室內(nèi)的得熱量。這一指標(biāo)是建築節(jié)能計(jì)算中的重要參考因素，直接影響著室內(nèi)的採暖能耗和製冷能耗。但是人們在選購(gòu)玻璃時(shí)習(xí)慣上使用遮陽係數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)體現(xiàn)太陽光總透射比的高低。

　　相對(duì)增熱量：是指綜合考慮溫差傳熱和太陽輻射對(duì)室內(nèi)的影響，通過(guò)玻璃獲得和散失的熱量之和。相對(duì)增熱量=（室外溫度-室內(nèi)溫度）X傳熱係數(shù)K+太陽照射強(qiáng)度X遮陽係數(shù)SCX0。87。大於0時(shí)，表示室內(nèi)獲得的熱量越來(lái)越多；小於0時(shí)，表示室內(nèi)向外散失的熱量越來(lái)越多。天氣炎熱時(shí)室外溫度高，公式第一項(xiàng)為正值，向室內(nèi)傳熱，此時(shí)K值和SC越小，玻璃相對(duì)增熱量越小，有利於降低製冷能耗。天氣寒冷時(shí)室外溫度低，公式第一項(xiàng)為負(fù)值，向室外傳熱，第二項(xiàng)太陽輻射向室內(nèi)傳熱，則SC越大，太陽輻射進(jìn)入的熱量越有利於彌補向室外散失的熱量。所以在寒冷氣候時(shí)，玻璃SC值越高，越能減少採暖能耗。

　　傳熱係數(shù)：簡(jiǎn)稱(chēng)為K值或u值（對(duì)於玻璃而言，兩(liǎng)者僅是簡(jiǎn)稱(chēng)不同而己）。是建築節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)玻璃的重要限定值，指在穩(wěn)定傳熱條件下，玻璃兩(liǎng)側空氣溫差為1度時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)1平方米玻璃的傳熱量，以W/（m2k）或W/（m2℃）表示。國(guó)外的U值以英制單位表示為Btu/hr/ft2/F，英制單位U值乘以5。678的轉(zhuǎn)換(huàn)係數(shù)得到公制單位U值。傳熱係數(shù)越低，說(shuō)明玻璃的保溫隔熱性能越好。單片普通玻璃的傳熱係數(shù)約為5。8W/（m2K），單片耀華Low--E約為3。6W/（m2K）；普通6+12+6中空玻璃約為2。9W/（m2K），相同配置的Low-E中空傳熱係數(shù)在1。9W/（m2k）以下。

　　遮陽係數(shù)ShadingCoefficient：縮寫(xiě)為SC，在GB/T2680中稱(chēng)之為遮蔽係數(shù)（縮寫(xiě)為Se）。是在建築節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)玻璃的重要限制指標(biāo)，指太陽輻射能量透過(guò)窗玻璃的量與透過(guò)相同面積3mm透明玻璃的量之比。SC用樣品玻璃太陽能總透射比除以標(biāo)準(zhǔn)3mm白玻的太陽能總透射比（GB/T2680中理論值取0。889，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中取0。87）進(jìn)行計(jì)算，SC=SHGC÷0。87（或0。889）。遮陽係數(shù)越小，阻擋陽光熱量向室內(nèi)輻射的性能越好。但只在炎熱氣候地區(qū)和大窗牆比時(shí)，低遮陽係數(shù)的玻璃才有利於節(jié)能，在寒冷地區(qū)和小窗牆比時(shí)，高遮陽係數(shù)的玻璃更有利於利用太陽熱量降低採暖能耗而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

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