浅谈节能玻璃的原理及运用

杨萍

[摘要] 增强门窗的保温隔热性能，减少门窗的能耗，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。本文从节能玻璃的概念入手，全面分析目前中国市场上所有的节能玻璃及其特性并结合具体项目阐述节能玻璃对建筑节能的重要性。

[关键字] 节能玻璃评价参数种类

一、绪论

目前在世界性能源紧张的今天节能已经成为一种趋势，减少通过玻璃的能量损失越来越被建筑师和建筑使用者所重视，几乎所有的建筑师都希望通过某种途径减少建筑上的损失，以使建筑能耗减少。那么建筑如何采取有效、经济、便捷的方法来解决建筑玻璃门窗隔热节能并提高其安全性能呢?首先我们就要先了解什么是节能玻玻及其评价参数。二、节能玻璃的定义及其评价参数

2.1定义

节能玻璃要具备两个节能特性：保温性和隔热性。玻璃的保温性（K值）要达到与当地墙体相匹配的水平。对于我国大部分地区,按现行规定,建筑物墙体的K值应小于1,因此,玻璃窗的K值也要小于1才能“堵住”建筑物“开口部”的能耗漏洞。在窗户的节能上,玻璃的K值起主要作用。而对于玻璃的隔热性（遮阳系数S）要与建筑物所在地阳光辐照特点相适应。不同用途的建筑物对玻璃隔热的要求是不同的。对于人们居住和工作的住宅及公共建筑物,理想的玻璃应该使可见光大部分透过,如在北京,最好冬天红外线多透入室内,而夏天则少透入室内,这样就可以达到节能的目的

2.2 玻璃节能评价的主要参数

自然界中热量的传递通常有三种形式：对流、辐射和传导。由于玻璃是透明材料，通过玻璃的传热除上述三种形式外还有太阳能量以光辐射形式的直接透过。衡量通过玻璃进行能量传播的参数有热传导率及K值（在美国称为U值）、太阳能透过率、遮蔽系数等。(1) K值K值表示的是在一定条件下热量通过玻璃在单位面积（通常是1m2）、单位温差（通常指室内温度与室外温度之差一般1℃或1K）、单位时间内所传递焦耳数。K值的单位通常是W/㎡K。K值是玻璃的传导热、对流热和辐射热的函数，它是这三种热传方式的综合体现。玻璃的K值越大，它的隔热能力就越差，通过玻璃的能量损失就越多(2) 太阳能参数透过玻璃传递的太阳能其实有两部分，一是太阳光直接透过玻璃而通过的能量；二是太阳光在通过玻璃时一部分能量被玻璃吸收转化为热能，该热能中的一部分又进入室内。(3) 遮蔽系数 遮蔽系数是相对于3mm无色透明玻璃而定义的，它是以3mm无色透明玻璃的总太阳能透过率视为1时（3mm无色透明玻璃的总太阳能透过率是0.87）其他玻璃与其形成的相对值，即玻璃的总太阳能透过率除以0.87。三、节能玻璃的主要品种

(1)热反射镀膜玻璃

热反射玻璃是在玻璃表面镀上金属、非金属及其氧化物薄膜使其具有一定的反射效果，能将太阳能反射回大气中而达到阻挡太阳能进入室内使太阳能不在室内转化为热能的目的。热反射玻璃的反射率越高说明其对太阳能的控制越强，但是玻璃的可见光透过率会随着反射率的升高而降低，影响采光效果，太高的玻璃反射率也可能出现光污染问题。用热反射镀膜玻璃制成中空玻璃，则节能效果更加明显。

(2)Low-E低辐射镀膜玻璃

Low-E低辐射镀膜玻璃在优质浮法玻璃表面均匀地镀上特殊的金属膜系,极大地降低了玻璃表面辐射率,并提高了玻璃的光谱选择性。可见光可有效地透过膜系和玻璃，保持了室内明亮,而肉眼看不见的红外线80%以上被膜系反射(特别是远红外线几乎完全被其反射回去而不透过玻璃)。Low-E玻璃还可以大幅度降低玻璃的紫外线透过率。中空Low-E玻璃与普通单片玻璃相比,夏季可节能60% 以上,冬季可节能70%以上，透光率在33%~72%，遮阳系数在1.25~0.68之间。

(3)中空玻璃

中空玻璃由于在两片玻璃之间形成了一定厚度的气体层，中间空气或其他气体层的流动被限制从而减少了玻璃的对流和传导传热，因此它具有较好的保温隔热能力。同时中空玻璃的单片还可以采用镀膜玻璃和其他节能玻璃，能将这些玻璃的优点都集中于中空玻璃上，从而发挥出更好的节能作用，使其具有节能、隔热、防结露等三大基本功能的制品。

(4)真空玻璃

真空玻璃是目前节能效果最好的玻璃，真空玻璃是在密封的两片玻璃之间形成真空从而使玻璃与玻璃之间的传导热接近于零，同时真空玻璃的单片一般至少有一片是Low-E低辐射玻璃，这样其对流、辐射和传导传热都很少，节能效果非常好。

(5)吸热玻璃

吸热玻璃：可以吸收或反射太阳光谱中特定波长，吸热玻璃是在透明玻璃中添加着色剂的本体着色玻璃。虽然吸热玻璃的热阻性优于镀膜玻璃和普通透明玻璃，但由于其二次辐射过程中向室内放出热量较多，吸热和透光经常是矛盾的，所以吸热玻璃的隔热功能受到一定限制。

(6)贴膜玻璃

贴膜玻璃：是指贴有有机薄膜的玻璃制品，在足够强的冲击下将其破碎，玻璃碎片能够粘附在有机膜上不飞散。建筑玻璃有机薄膜是由聚酯薄膜经表面金属化处理后，与另一层聚酯薄膜复合，在其表面涂有耐磨层和背面涂有安装胶，并加贴保护膜，具有降低太阳辐射热量和阻隔紫外线等阳光控制特性。

四、工程实例

在影响建筑能耗的门窗、墙体、屋面、地面四大围护部件中，门窗的绝热性能最差，是影响室内环境质量和建筑节能的主要因素之一。

例如本人曾参与的江苏省泰州市“凤凰宣传文化中心工程”项目，该地块地处夏热冬冷地区，建筑为整体5层，局部6层的框架结构，内部涵盖了餐饮店、党校培训、社区办公、社区旅馆及社区活动室等多种对外开放型社区功能，因此在建筑立面上建设方采用了现代化的大面积玻璃幕墙设计，且他们最初选定的玻璃材料是传统的单片12厚透明玻璃，后经过专业PKPM节能软件计算后得知，该建筑窗墙比为：东0.26，南0.51，西0.31，北0.48，该玻璃材料遮阳系数SC=0.84，传热系数5.5(W/m2.K),远未达到当地《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005所规定的外窗的传热系数3.0(W/m2.K)标准。为此我们同建设方针对该项目的外墙门窗进行商议，尽量保留原方案的设计，在保证不影响外立面美观及控制造价的前提下，将北面局部窗户作了假窗处理，外观仍是窗户的样子（假窗只用普通浮法玻璃装饰即可）内部则用轻钢龙骨石膏板+保温棉进行处理，这样既不影响立面效果又满足建筑的内部采光要求。外墙的其他窗户玻璃在走访了当地的玻璃专业厂家，对几种节能玻璃进行比较后选定了其中一种中空玻璃（6中透光Low-E+12空气+6透明玻璃）。该材料遮阳系数SC=0.38，传热系数2.4(W/m2.K)，完全满足建筑的节能要求，而南面局部大面积玻璃幕则采用了中空玻璃另外贴透明膜的处理方法,使太阳的辐射量减少至最小，从而达到了建筑的整体节能，而在造价方面由于把原来的12厚安全玻璃改成6厚的普通中空玻璃，且北部外窗及玻璃幕墙进行了特殊处理，窗墙比由原来的0.48变为0.30节约了部分经费从而致使整个建筑的门窗玻璃工程得以圆满解决并达到业主的要求。

五、结束语

日本产业技术综合研究所报告称：夏季白天进入建筑物的热量71%经由窗户，而节能玻璃有近30%~80%的隔热率功能，且能将阳光中50%以上的红外线反射走，而冬日将20%~30%的热能反射回屋内节省了大量的用电量。而目前市场上的普通玻璃已经无法满足节能的需求，因此如何良好的运用玻璃这一材料成为了至关重要的所在，节能玻璃的出现无疑弥补了这一不足，同时节能效果的改善，还意味着降低能耗、减少环境污染。

参考文献：

[1]王聃 方利用 宋德清《房材与应用》2008年 第01期

[2]《江苏省民用建筑工程施工图设计文件（节能专篇）编制深度规定》

（2009年版）

[3]《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）