低輻射鍍膜玻璃的節(jié)能優(yōu)勢及針對我國不同地區(qū)的設計方案

    [摘 要] 在國家創(chuàng)建和諧社會、節(jié)能環(huán)保政策的倡導下，具有優(yōu)越的隔熱性能的低輻射鍍膜玻璃迎來了春天。本文闡述了低輻射鍍膜玻璃的生產工藝，產品特點以及中空Low-E玻璃的節(jié)能優(yōu)勢，并論述了針對我國不同地區(qū)的建筑節(jié)能玻璃的選用原則和設計方案。

    [關鍵詞] 低輻射鍍膜玻璃、Low-E中空玻璃、節(jié)能、設計方案

    1 概述

    能源短缺是全世界面臨的兩大危機之一，它已成為我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標的一大瓶頸，一方面是能源緊缺，另一方面卻存在嚴重的能源浪費。我國是建筑業(yè)大國，建筑業(yè)已經成為國民經濟的重要支柱之一。目前，建筑能耗約占全國總能耗的三分之一以上，民用建筑和公共建筑單位能耗水平是歐洲的四倍，美國的三倍，不節(jié)能的建筑占到95％，這與國家倡導的和諧社會、節(jié)能政策是不相匹配的！按照國家節(jié)能目標和“十一五十大要點節(jié)能工程實施意見”的要求，新增建筑將實施50％的節(jié)能目標，北方嚴寒地區(qū)以及四大直轄市將實施65％的節(jié)能目標。《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》、《相關部門機構節(jié)能工程》等政策法規(guī)的實施，必將非常大的推動Low-E中空玻璃等節(jié)能玻璃的應用。中高等次的建筑門窗及幕墻玻璃正向單銀Low-E中空玻璃以及更高層次的雙銀Low-E鍍膜中空玻璃方向發(fā)展。為響應國家法改委《中國節(jié)能技術政策大綱》的精力，實現(xiàn)國家節(jié)約能源和保護環(huán)境的戰(zhàn)略，實施建筑節(jié)能勢在必行。
　　低輻射玻璃，具有優(yōu)異的隔熱、保溫性能，在目前全世界能源緊缺、節(jié)能和綠色環(huán)保呼聲日高的形勢下，是建筑節(jié)能中不可缺少的主要建筑材料之一。信義玻璃走在了時代的前列，深切領會了節(jié)能環(huán)保產品的生產和開發(fā)的重要性，加大了研發(fā)投入力度，每年拿出銷售額的1％投入研發(fā)新產品，信義玻璃開發(fā)的系列節(jié)能環(huán)保產品，如可鋼化的單銀Low－E玻璃、雙銀Low－E玻璃、陽光控制膜玻璃等各種品種，同時具備開發(fā)其它鍍膜玻璃產品的能力，如減反射膜玻璃、高反射膜玻璃、自清潔玻璃等。

    2低輻射膜玻璃生產工藝及發(fā)展現(xiàn)狀

    2.1低輻射膜玻璃的生產工藝

    低輻射鍍膜玻璃的生產方法從工藝上可分為“在線”和“離線”兩種。“在線”是指在浮法玻璃生產線上利用高溫熱解法生產鍍膜玻璃。高溫熱解法分為熱噴涂法和化學氣相沉積法（CVD），目前多采用CVD法。該方法生產的玻璃品種單一、熱反射性能較差，優(yōu)點是制造成本低、可熱彎加工。而離線鍍膜是指鍍膜單獨于平板玻璃的生產過程之后，真空磁控濺射鍍膜法是一種比較成熟的大面積離線鍍膜方法。真空磁控濺射工藝制造的鍍膜玻璃，品種豐富多彩、熱反射性能優(yōu)良、節(jié)能特性明顯。其缺點是膜層易被氧化，熱彎加工性能較差。表1列出了我國現(xiàn)有的主要Low－E玻璃生產線情況。

    2.3低輻射鍍膜玻璃的主要品種和性能

    信義玻璃工程（東莞）有限公司，擁有目前國內產量、品種、技術含量優(yōu)異的低輻射鍍膜生產線，采用德國VACT公司先進的真空磁控濺射鍍膜工藝，生產的各種鍍膜產品在膜層物理性質、化學耐久性能均達到全部高等水平，產品符合國標GB/T18915.1-2002、英國BS6206:1981、美國ANSIZ97.1、澳洲AS/NIS 2208-1996等標準的要求�？筛鶕�(jù)不同地區(qū)節(jié)能的實際需要，為顧客提供不同型號的高透型LOW-E玻璃、遮陽型LOW-E玻璃和雙銀LOW-E玻璃，可生產厚度從3mm～19mm，非常大尺寸為2400mm×3660mm的產品。

    2.3.1高透型Low-E玻璃

    1）具有較高的可見光透射率，采光自然、效果通透，有效避免“光污染”危害；
　　2）具有較高的太陽能透過率，冬季太陽熱輻射透過玻璃進入室內增加室內的熱能；
　　3）具有較高的中遠紅外線反射率，優(yōu)良的隔熱性能，較低U值（傳熱系數(shù)）。
　　適用范圍：寒冷的北方地區(qū)。制作成中空玻璃（膜面在第3面）使用節(jié)能效果更加優(yōu)良。

    2.3.2遮陽型Low-E玻璃

    1）具有適宜的可見光透過率和較低的遮陽系數(shù)，對室外的強光具有一定的遮蔽性；
　　2）具有較低的太陽能透過率，有效阻止太陽熱輻射進入室內；
　　3）具有較高的中遠紅外線反射率，限制室外的二次熱輻射進入室內。
　　適用范圍：南方地區(qū)。它所具有的豐富裝飾性能起到一定的室外實現(xiàn)的遮蔽作用，適用于各類型建筑物。從節(jié)能效果看，遮陽型不低于高透型，制作成中空玻璃節(jié)能效果更加明顯。

    2.3.3雙銀Low-E玻璃

    雙銀Low-E玻璃，因其膜層中有雙層銀層面而得名，膜系結構比較復雜。它突出了玻璃對太陽熱輻射的遮蔽效果，將玻璃的高透光性與太陽熱輻射的低透過性巧妙地結合在一起，與普通LOW-E玻璃相比，在可見光透射率相同的情況下具有更低太陽能透過率。適用范圍不受地區(qū)限制，適合于不同氣候特點的廣大地區(qū)。

    2.3.4可異地加工LOW-E玻璃

    普通LOW-E玻璃的膜系結構中，金屬膜層是其主功能膜層，質地較軟，與其他膜層結合力較弱，因此要求在成膜后短時間內必須合成中空玻璃使用。信義玻璃通過改良Low-E玻璃的膜層結構，增強膜層的附著力與膜層結構的穩(wěn)定性，從而制造出可異地加工的Low-E玻璃與可鋼化的Low-E玻璃。 

    3 Low－E玻璃隔熱節(jié)能原理

    3.1 Low-E玻璃與普通玻璃性能對比

    傳導和對流的熱流失一經由雙重玻璃窗控制后，其較重要的熱量流失就是輻射，在低溫和寒冷的氣候中，熱量從室內流失時，它就變得特別重要。低輻射鍍膜玻璃對長波紅外的反射率較高，能將熱輻射反射返回原空間。

    我國GB/T18915.2-2002鍍膜玻璃標準中所規(guī)定的輻射率（E）低于0.15的要求，這是普通鍍膜玻璃是無法達到的，而雙銀Low-E鍍膜玻璃具有很低的遮陽系數(shù)和很高的可見光透過率，具有很低的K值和U值，可以滿足該要求。測試表明，采用普通雙層中空玻璃，室內能量的80％通過玻璃傳輸?shù)绞彝猓蝗绻陔p層中空玻璃內側表面鍍上一層無色的低輻射膜，則傳輸?shù)绞彝獾哪芰靠山档偷?0％，如圖2所示。低輻射鍍膜玻璃窗隔熱性能幾乎可提高一倍，但重量和尺寸并不增加，也不明顯減少陽光的透過。表2反映了不同結構的玻璃制品對于熱量傳遞的阻隔對比情況，可以看出雙銀Low-E鍍膜玻璃的隔熱性能較優(yōu)異。

    3.2 雙銀Low-E中空玻璃的節(jié)能優(yōu)勢

    雙銀Low-E玻璃主要在玻璃表面上利用磁控濺射法沉積多層膜材,在多層膜層材料中沉積兩層以上的純銀基材而成的高性能玻璃制品。該膜是一種熱反射原理膜，具有高可見光透射率、較高的遠紅外線反射率，該種覆蓋雙銀層的雙銀Low-E低輻射鍍膜玻璃可將98%以上的遠紅外熱輻射反射回去，可使玻璃的輻射率E值由0.84以上降低到0.15以下，其遮陽系數(shù)SC可根據(jù)工程需要在0.2～0.7之間調動。

    3.3 中空玻璃暖邊技術的采用

    中空玻璃的間隔條在導熱系數(shù)上也是至關重要，槽鋁式間隔條的應用非常廣泛，而暖邊技術在國內的應用還較少,它的性能與雙銀Low-E中空玻璃相結合，更體現(xiàn)出節(jié)能的優(yōu)勢,在相同的環(huán)境下對比使用,隔熱效果存在明顯提高。表3是木窗、塑窗、鋁窗分別采用鋁間隔條、TGI 暖邊間隔條時，根據(jù)現(xiàn)有條件進行計算得出以下數(shù)據(jù)[4]：

    4 針對我國不同地區(qū)的節(jié)能玻璃設計方案[5]

    我國氣候的顯著特點是夏熱冬冷，國家對室內熱環(huán)境的基本要求是：城鎮(zhèn)建筑冬季室內溫度達到18℃，夏季室溫低于30℃。因此，不同氣候區(qū)域對于建筑外窗的熱功及遮陽性能要求各有側重，南方側重于隔熱，北方側重保溫，中原地區(qū)則要兩者兼顧。

    南方，夏熱冬暖，全年平均日照高，平均氣溫高。我國的夏熱冬暖的南方地區(qū)，不考慮冬季取暖，如海南、三亞、廣州、深圳、香港、澳門等城市。我們需要：低的遮陽系數(shù)、低的U值、可供選擇的可見光透過率，優(yōu)先選用遮陽型Low-E玻璃，雙銀型Low-E玻璃。

    對于北方，冬冷夏暖，全年平均氣溫低。我國的東北地區(qū)，日照充足，全年寒冷時間長達50天以上，夏季暖和，晝夜溫差大。典型城市：哈爾濱、沈陽。我們需要：相對高的遮陽系數(shù)、低的U值、可供選擇的可見光透過率，優(yōu)先選擇高透型Low-E玻璃。

    而長江中下游地區(qū)，冬季寒冷，夏季炎熱，冬天和夏天持續(xù)時間較長。典型城市：上海、南京、武漢、杭州等。我們需要：相對低的遮陽系數(shù)、低的U值、可供選擇的可見光透過率，優(yōu)先考慮選用遮陽型Low-E玻璃和雙銀Low-E玻璃。

    5 展望 

    21世紀的前20年是我國建筑業(yè)發(fā)展的黃金時期，人口紅利的到來使得人民對住房的需求強烈，舒適性和環(huán)保人性化的建筑是人們看重的根本。目前，我國每年建成的住房面積達16～20億平方米，約占世界年總建筑面積總量的一半，預計到2010年底，我國房屋建筑面積為519億平方米，其中城市171億平方米，到2020年底，我國房屋建筑面積為686億平方米，其中城市261億平方米，建筑規(guī)模較其巨大[6]。然而，既有的近400億平方米的建筑中99％以上的為高能耗建筑，新建的也大部分屬于高能耗建筑，單位建筑面積的采暖費用約為發(fā)達國家的3倍以上，按照目前的發(fā)展水平，到2020年，我國的建筑能耗將達到10.89億噸標準煤，空調的高峰負荷相當于10座三峽電站的滿負荷運行。在公共建筑的全年能耗中，大約50%～60%消耗于空調制冷與采暖系統(tǒng)，而在這部分能耗中，大約20%～50%是由外圍護結構傳熱所消耗。在整個圍護結構中，通過玻璃傳遞的熱量遠高于其他圍護結構。在現(xiàn)代化公共建筑中，大面積采用玻璃已成為趨勢，在玻璃幕墻和門窗中，玻璃面積與框材相比占控制地位，是玻璃幕墻和門窗傳熱的主要部位。而目前，很多業(yè)主和發(fā)展商都沒有考慮到今后整棟樓長期的采暖、制冷所需的費用，而對工程的一次性高投入資金產生疑惑。我們需要建筑設計師根據(jù)工程的實際地理位置和氣候變化進行合理的計算，得出所使用的節(jié)能材料，這樣才能夠降低整棟大廈終身的驚人耗電費用。

    我國是一個能源匱乏的國家，建筑節(jié)能勢在必行。作為建材中使用較為廣泛的材料之一，玻璃也是建筑幕墻結構中較為核心的一部分。在建筑美學設計上,不僅要要達到建筑采光要求、讓人獲得空間美感，更要滿足《公共建筑節(jié)能設計標準》GB50189、《建筑玻璃應用技術規(guī)程》JGJ113-2003等規(guī)定的要求。2008年北京的綠色奧運、環(huán)保奧運，奧運配套設施建設大量采用較新的節(jié)能環(huán)保材料，再到上海世博園的規(guī)劃與設計，無不體現(xiàn)了國家的節(jié)能政策和導向。隨著社會經濟的發(fā)展，為實現(xiàn)國家“十一五”的節(jié)能目標，具有“綠色”、“環(huán)保節(jié)能”特性的單銀Low－E中空玻璃、雙銀Low-E鍍膜中空玻璃等將成為公共建筑和民用建筑的優(yōu)選產品和主流產品，未來整個建筑業(yè)的力度強需求必將推動我國整個建筑玻璃行業(yè)的迅猛發(fā)展。

    參考文獻
　　[1]漢斯·瓊徹·格雷瑟,大面積玻璃鍍膜,上海交通大學出版社,2006.
　　[2]戴法震 中國建筑材料科學研究院 《鍍膜玻璃生產現(xiàn)狀與發(fā)展》
　　[3]艾博理,《我國建筑鍍膜玻璃的生產發(fā)展和市場》，建筑玻璃與工業(yè)玻璃，2006,4:22－30.
　　[4]張健,彭春雷,泰諾風TGI 暖邊間隔條[R], 2006.
　　[5]董鏞,張浙軍,Low-E玻璃推廣應用及離線鍍膜技術的新進展,2006年中國玻璃行業(yè)年會論文集.
　　[6]王政，Low-E玻璃符合中國建筑節(jié)能戰(zhàn)略要求，建筑玻璃與工業(yè)玻璃，2007,2:5