low-e玻璃與熱反射鍍膜玻璃熱學(xué)性能的比較

    一、 概述

    我國(guó)是能源消耗大國(guó)，目前全國(guó)單位建筑面積能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的2-3倍以上，面對(duì)嚴(yán)峻的事實(shí)，發(fā)展節(jié)能建筑刻不容緩。國(guó)家建設(shè)部提出：到2010年，新建建筑爭(zhēng)取1/3以上能夠達(dá)到節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，全國(guó)城鎮(zhèn)建筑總耗能要實(shí)現(xiàn)節(jié)能50%的目標(biāo)。low-e玻璃和熱反射鍍膜玻璃是建筑節(jié)能領(lǐng)域的主要材料，下面把這兩種玻璃性能比較一下。

    二、熱能的形式及玻璃組件的傳熱

    自然環(huán)境中的較大熱能是太陽輻射能，其中可見光的能量?jī)H占約1/3，其余的2/3主要是熱輻射能。

    自然界另一種熱能形式是遠(yuǎn)紅外熱輻射能，其能量分布在4～50μm波長(zhǎng)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一。在室內(nèi)，這部分熱能是由暖氣、家用電器、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。

    太陽輻射投射到玻璃上，一部分被玻璃吸收或反射，另一部分透過玻璃成為直接透過的能量。被玻璃吸收太陽能使其溫度升高，并通過與空氣對(duì)流及向外輻射而傳遞熱能，因此較終仍有相當(dāng)部分透過了物體，這可歸結(jié)為傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流形式的傳遞。

    對(duì)暖氣發(fā)出的遠(yuǎn)紅外熱輻射而言，玻璃不能直接透過，只能反射或吸收它，較終僅以傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流的形式透過玻璃，因此遠(yuǎn)紅外熱輻射透過玻璃的傳熱是通過傳導(dǎo)、輻射及與空氣對(duì)流體現(xiàn)的。

    玻璃吸收能力的強(qiáng)弱，直接關(guān)系到玻璃對(duì)遠(yuǎn)紅外熱能的阻擋效果。輻射率低的玻璃不易吸收外來的熱輻射能量，從而玻璃通過傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流所傳遞的熱能就少，低輻射玻璃正是限制了這一部分的傳熱。

    以上兩種形式的熱能透過玻璃的傳遞可歸結(jié)為兩個(gè)途徑：太陽輻射直接透過傳熱、對(duì)流傳導(dǎo)傳熱。透過每平方米玻璃傳遞的總熱功率q可由下式表示：

    q=630sc+u（t內(nèi)-t外）

    式中630是透過3mm透明玻璃的太陽能強(qiáng)度，（t內(nèi)-t外）是玻璃兩側(cè)的空氣溫度，均是與環(huán)境有關(guān)的參數(shù)。sc和u是玻璃自身的固有參數(shù)，其含義如下：

    sc―――玻璃的遮陽系數(shù)，數(shù)值范圍0～1，它反映玻璃對(duì)太陽直接輻射的遮蔽效果。

    u―――玻璃的傳熱系數(shù)，它反映玻璃傳導(dǎo)熱量的能力。

    由此可見，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。

    三、不同玻璃的傳熱特性及參數(shù)

    1、普通透明玻璃

    透明玻璃（鈉鈣硅玻璃）的透射范圍正好與太陽輻射光譜區(qū)域重合，因此，在透過可見光的同時(shí)，陽光中的紅外線熱能也大量地透過了玻璃，而3~5μm中紅外波段的熱能又被大量地吸收，這導(dǎo)致它不能有效地阻擋太陽輻射能。

    對(duì)暖氣發(fā)出的波長(zhǎng)5μm以上的熱輻射，普通玻璃不能直接透過而是近乎完全吸收，并通過傳導(dǎo)、輻射及與空氣對(duì)流的方式將熱能傳遞到室外。

    2、熱反射鍍膜玻璃

    熱反射鍍膜玻璃―――在玻璃表面鍍金屬或金屬化合物膜，使玻璃呈顯豐富色彩并具有新的光、熱性能。其主要作用就是降低玻璃的遮陽系數(shù)sc，限制太陽輻射的直接透過。熱反射膜層對(duì)遠(yuǎn)紅外線沒有明顯的反射作用，故對(duì)改善u值沒有大的貢獻(xiàn)。

    在夏季光照強(qiáng)的地區(qū)，熱反射玻璃的隔熱作用十分明顯，可有效衰減進(jìn)入室內(nèi)的太陽熱輻射。但在無陽光的環(huán)境中，如夜晚或陰雨天氣，其隔熱作用與白玻璃無異。從節(jié)能的角度來看它不適用于寒冷地區(qū)，因?yàn)檫@些地區(qū)需要陽光進(jìn)入室內(nèi)采暖。北方寒冷地區(qū)采用這種玻璃的目的就是追求裝飾效果。

    3、low-e玻璃（低輻射鍍膜玻璃）

    low-e玻璃―――在玻璃表面鍍低輻射材料銀及金屬氧化物膜，使玻璃呈現(xiàn)出不同顏色。其主要作用是降低玻璃的u值，同時(shí)有選擇地降低sc，全面改善玻璃的節(jié)能特性。

    高透型low-e玻璃，遮陽系數(shù)sc≥0.5，對(duì)透過的太陽能衰減較少。這對(duì)以采暖為主的北方地區(qū)極為適用，冬季太陽能波段的輻射可透過這種low-e玻璃進(jìn)入室內(nèi)，經(jīng)室內(nèi)物體吸收后變?yōu)閘ow-e玻璃不能透過的遠(yuǎn)紅外熱輻射，并與室內(nèi)暖氣發(fā)出的熱輻射共同被限制在室內(nèi)，從而節(jié)省暖氣的費(fèi)用。

    遮陽型low-e玻璃，遮陽系數(shù)sc＜0.5，對(duì)透過的太陽能衰減較多。這對(duì)以空調(diào)致冷的南方地區(qū)極為適用，夏季可較大限度地限制太陽能進(jìn)入室內(nèi)，并阻擋來自室外的遠(yuǎn)紅外熱輻射，從而節(jié)省空調(diào)的使用費(fèi)用。

    不同的low-e玻璃品種適用于不同的氣候地區(qū)，就節(jié)能性而言，其功能已經(jīng)覆蓋了熱反射鍍膜玻璃。

    4、幾種玻璃的綜合參數(shù)

    以下中空玻璃的結(jié)構(gòu)相同，鍍膜面位于中空玻璃的第2#面（室外玻璃的內(nèi)表面）

    說明：6c表示6mm透明玻璃，cts140、ces11、ceb12分別是南玻熱反射玻璃和low-e玻璃型號(hào)。傳熱系數(shù)是美國(guó)ashrae標(biāo)準(zhǔn)條件下的數(shù)值。

    以上數(shù)據(jù)是南玻集團(tuán)工廠實(shí)際測(cè)量數(shù)值。

    分析表明：在同等透光率下，遮陽型low-e玻璃具有更低的遮陽系數(shù)sc，這意味著它在限制太陽熱輻射的同時(shí)，并不過多阻擋可見光的透過，通俗地說，它將陽光中的熱量過濾掉了。熱反射鍍膜玻璃獲得低遮陽系數(shù)sc的代價(jià)是，損失可見光的透過，這會(huì)極大地影響室內(nèi)的自然采光。

    四、結(jié)束語

    以上簡(jiǎn)述了兩種玻璃的主要熱學(xué)性能區(qū)別。目前，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的指導(dǎo)下、國(guó)家節(jié)能法規(guī)的約束下，low-e玻璃的應(yīng)用已非常廣泛，希望low-e玻璃能走的更遠(yuǎn)，希望國(guó)家科研部門及生產(chǎn)廠家能開發(fā)出更高端的玻璃節(jié)能產(chǎn)品，在國(guó)家節(jié)能領(lǐng)域作出巨大貢獻(xiàn)。