节能玻璃在节能建筑设计中的应用分析

在对节能建筑进行建设前，首先应对其进行节能设计，对节能环保性玻璃进行科学合理的运用，能够有效地提高建筑的节能性，从而推动建筑节能工作的进一步发展。我国各个地区的气候条件、自然环境等都不同，所以需要加大对节能玻璃的研究力度，使其能够适应不同的环境条件。

1 节能玻璃的节能原理及其性能指标

1.1 远红外辐射

在自然界中，最大的热能来自于太阳能辐射，其中有1/3为可见光能量，2/3为热辐射能量。而远红外辐射能是热能在自然界中的另一种存在形式，波长一般高于4μm，低于50μm。当处于室外时，此类能量是先通过太阳能来直接照射物体，并在其被物体吸收以后重新辐射出来的。自然界的远红外辐射能在夏季比较常见，并且已经成为各种建筑物的室外主要热源之一。在建筑物的内部，远红外辐射能则主要来自于各种电器、家具、人体等，并且已经成为冬季时分室内的主要热源之一。众所周知，部分太阳能可以通过玻璃的折射直接穿透过去，玻璃还会吸收一部分热能，还有一部分反射回去。因为吸收了太阳能，就导致了玻璃的温度慢慢上升，而在与空气进对流时，能量会向外辐射，从而将能量慢慢地传递出去。通常情况下，如果远红外线的热辐射来源于暖气，玻璃吸收能量的方式是反射，因为能量并不能直接通过玻璃，而是以辐射、传导等方式实现。所以，远红外线辐射是通过玻璃来传递热量的，而实现方式是辐射、传导等。

1.2 节能玻璃的节能原理分析

玻璃一般可以对远红外线热能起到一定的阻挡作用，而阻挡效果则是由玻璃的吸收能力决定的。如果玻璃的辐射率比较低，那么其吸收外来热辐射能量的能力就会比较弱，所以采用辐射、传导等方式让玻璃传递热能，其传递量就会比较少。辐射率低的玻璃既具有较强的隔热能力，又能达到比较好的节能效果。许多建筑在设计时会选用Low-E玻璃，这种玻璃的内部气体被限制在闭锁的空间中，气体之间无法形成对流，能量交换量就非常少，所以其节能效果十分明显。玻璃和空气的热导系数分别为0.77W/（m.K）和0.028W/（m.K），前者是后者的27.5倍，在中空玻璃的能量传递中，传导传热所占的比例很小。对辐射率低的玻璃加以利用，既能将远红外热辐射直接反射出去，又能阻止玻璃散热，以达到降低辐射传热的目的。如图1所示，为玻璃热损耗示意图：

1.3 节能玻璃的性能指标

首先，热能传递系数，一般指的是U值，是评价镀膜玻璃保温隔热性能非常重要的指标之一。通常U值指的是在一定条件下，当热量通过玻璃时，其在1m2、1℃、1s内所传递的热量，所以其单位为W/（m2.K）。U值指的是传导热、辐射热、对流热这三者之间的函数关系，可以将这三类传热方式体现出来，其值越小，说明其隔热能力和保温功能越强。其次，可见光投射比，即Tvis，其表示的是一个百分比，也就是当光谱处于380-780nm之间时，透过玻璃的光强度与入射光强度之间的比例。最后，遮阳系数，即Sc，用于表示玻璃遮挡太阳光能的能力，是两个值之间的比值，一个是太阳辐射总透射比，一个是厚度为3mm的无色透明平板玻璃太阳辐射值。当Sc越小时，其遮挡太阳光能的能力就越强。

图1 玻璃热损耗示意图

2 节能玻璃在节能建筑设计中的应用

2.1 工程背景

某工程为一个购物广场，建筑总面积为95000m2，建筑的高度总共为62m，标准层的高度为3.9m，室内和室外的高度差为0.45m。建筑总共有13层，地上有11层，地下有2层，局部为6层，地下层主要为车库和设备用房，第1-5层为商场，第6层主要为餐饮和影厅，第7-11层为办公楼，建筑结构为框架-剪力墙结构。由于此建筑为公共建筑，所以在对其进行节能设计时，要按照公共建筑计算节能，并达到节能50%的标准。

2.2 中空玻璃的应用

中空玻璃是组合而成的，其中一部分为2片或3片玻璃，另一部分为空气层。在空气间层中会充入一些惰性气体，或者为真空，所以其能达到比较好的隔音、隔热、保温效果。比如，德国制造的真空类型的中空玻璃，其厚度总共只有6mm，传热系数为1.512W/（m2.K），可有效的降低室内和室外通过门窗进行的热量交换，从而减少建筑内部采暖设备的能量损耗，并对表面冷凝现象进行限制。并且，玻璃的类型多种多样，除普通的透明玻璃外，还有镀膜玻璃，将不同类型的玻璃通过不同的方式组合起来，还可将中空玻璃和镀膜玻璃的优势都发挥出来，使其具备更佳的性能。表1所示，为几种不同原片玻璃组合的光学性能参数：

表1 几种不同原片玻璃组合的光学性能参数

2.3 热反射玻璃的应用

热反射玻璃会将一层金属或非金属镀在玻璃表面，也可镀上一层氧化物薄膜，这样就能使玻璃具备反射能力，可将太阳能反射回大气中，对其起到阻挡作用。如此一来，太阳光能就无法通过玻璃达到室内，也就无法转化为热能。热反射玻璃主要是通过对镀膜的利用，使远红外光被反射到室外。与此同时，玻璃所吸收的太阳热能又会被镀膜隔离开来，从而使热量集中散发到室外的一侧。通过这样的方式，可将炫光和色散大大地减少，从而达到降低室内空调负荷的目的，使建筑工程在设备方面的投入降低，以达到节能的目的。通过遮阳系数可反映出热反射玻璃的隔热反射能力，遮阳系数越高，说明镀膜的性能越差，遮阳系数越低，则说明其性能越高。但是，当遮阳系数太低时，容易引起光污染问题，在对节能建筑进行设计时，要以建筑的实际功能为依据，对各种性能的镀膜作出合理地选择，以便对室内的光线进行调节，并对辐射热进行控制。板楼一层以上，均设计为现浇钢筋混凝土空心楼板，外墙柱断面的尺寸设计为80cm*80cm，纵向梁的断面尺寸设计为100cm*70cm。外墙填充体的厚度设计为30cm，为加气混凝土砌块墙，楼梯间的剪力墙厚度也为30m，地下室为设置采暖设备。

2.4 吸热玻璃的应用

吸热玻璃有两方面的优势最为明显，一是能够将大量的红外线辐射吸收进来，二是可以保持比较好的可见光透过率。将具有着色作用的氧化物引入到普通的钠钙玻璃中，就可以成为吸热玻璃，使其具备比较强的吸热能力。在太阳光透过玻璃的时候，可实现能量的转化，使光能被转化成热能，而热能则能通过对流、辐射等方式进行散发，以此来减少进入室内的太阳光能。吸热玻璃有很多种颜色，如古铜色、茶色、蓝色等，玻璃的颜色和厚度都是影响其吸热能力的重要的因素。所以，在节能建筑设计中，要根据建筑所在地区的光照情况，对玻璃的颜色作出合理选择。比如，当吸热玻璃的厚度为6mm，颜色为蓝色时，可将50%左右的太阳辐射热阻挡在外。吸热玻璃在建筑工程中的应用已经十分广泛，只要建筑同时需要采光和隔热，都可以利用吸热玻璃来完成。尤其是在一些比较炎热的地区，需要设置空调的部位、需要避免眩光的建筑物门窗部位等，采用吸热玻璃能够达到很好的隔热和防眩效果。

3 结束语：

总之，节能玻璃在建筑设计中的合理应用，可以有效提高建筑的节能环保性，降低建筑的能源损耗。因此，在对节能建筑进行设计时，要根据实际的设计需求，结合建筑物的功能等，对中空玻璃、热反射玻璃、吸热玻璃等不同类型的节能玻璃作出合理的选择，以尽可能地提升建筑的节能性，促进我国建筑业的可持续发展，以推动我国社会的进步。