几种玻璃隔热膜的应用对比分析

杨 涛（3M 中国有限公司，上海 200233）

玻璃隔热膜是一种能有效阻挡太阳光热量穿透的功能薄膜材料，在涂布背胶后可以贴于玻璃表面，用于既有或新建建筑的外围护玻璃的隔热节能，提高室内热舒适度。

与墙体相比，玻璃由于其高传热、低蓄热的缺点成为围护结构中的薄弱环节，窗户传热及其空气渗透耗热量在全国各个地区占建筑物总耗热量的 50%～60%，越来越多的公共建筑和民用建筑选择玻璃隔热膜来提升建筑的节能水平。未来 10 a 内，我国先后将有超过 110 亿 m2门窗进入更新换代期，形成的市场将超过万亿元。窗膜凭借对既有建筑门窗改造的优势，将迎来发展机遇。

目前玻璃隔热膜的品牌和技术类别众多，对不同技术的隔热膜进行应用后的对比分析，将有利于使用者进行合理的选择。

1 玻璃隔热膜的原理和技术类别

1.1 玻璃隔热膜的技术原理

玻璃是建筑外围护体系中隔热节能的薄弱环节，太阳光中的热量通过导热、传热、辐射等方式进入到建筑内部。玻璃隔热膜贴装于玻璃的外表面或内表面，通过反射或吸收太阳光中特定波段的太阳辐射来调节建筑室内侧接受到的太阳热辐射。

1.2 玻璃隔热膜的技术类别

玻璃隔热膜一般由隔热功能层、耐磨层、粘胶层、离型纸等结构组成。根据隔热功能层技术路线的不同，玻璃隔热膜分为多层光学结构隔热膜、金属镀膜隔热膜和陶瓷隔热膜等类型。其中多层光学结构隔热膜利用其内部多层纳米级PET 聚酯结构来选择性反射和折射特定波段的光线，金属镀膜利用磁控溅射等方式将银等金属颗粒附着于 PET 聚酯薄膜表面来实现隔热，陶瓷隔热膜常把红外线吸热陶瓷材料纳米化并分散于耐磨层中实现吸热隔热。

2 玻璃隔热膜的性能对比分析

玻璃隔热膜的光学性能是影响其隔热和节能效果的关键指标，另外随着 5G 通信技术的普及，隔热膜使用与建筑中是否会影响电磁信号的传输也会变得越来越重要。因此，选择不同技术类别的隔热膜，重点对比分析它们的光学性能和电磁信号屏蔽效能。

2.1 分析准备

选择了透光率在 70% 左右，分别来自 3 个品牌的多层光学结构隔热膜 A，金属镀膜隔热膜 B 和陶瓷隔热膜 C。

2.2 光学性能

使用分光光度计 Lambda 1050 测试隔热膜的光谱数据（300～2500 nm），透射光谱曲线如图 1 所示，并且使用LBNL（劳伦斯伯克利国家实验室）的 Optics6 和 Windows 5软件根据 GBT 2680—1994《建筑玻璃 可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定》计算 3 种隔热膜的主要光学性能参数，如表 1 所示。

图1 几种隔热膜的太阳光透射光谱

表1 几种隔热膜的光学性能

从图 1 可以看出，3 种隔热膜都拥有非常不错的近红外阻隔性能，其中多层结构光学膜在 900～1100 nm波段的近红外线透过率极低，而金属镀膜和陶瓷隔热膜则在1200～1500 nm 波段的近红外线阻挡更有优势。

从表 1 的光学性能计算结果可以看出，这 3 种隔热膜的可见光透射比处于相互接近的水平，金属镀膜拥有最低的太阳能总透射比和遮阳系数，因此隔热性能最佳，而陶瓷隔热膜的隔热性能相对最低，且太阳光吸收比最高，一次吸收的热量最多。3 种隔热膜的 U 值一致，对玻璃的保温性能都没有明显的贡献。

2.3 电磁信号屏蔽效能

考虑到玻璃贴膜使用于建筑围护的玻璃表面，可能会影响电磁波信号在玻璃中的穿透，尤其 5G 时代到来，相比6 GHz 以下频段，5G 技术使用的毫米波的路径损耗与衰减更大。因此需要研究不同类型隔热膜对电磁波信号的影响。

国际标准化组织 3 GPP（3rd Generation Partnership Project）定义了 5G NR（New Radio）的两工作频段：FR 1频段（410～7125 MHz）和FR2频段（24.25～52.6 GHz）。委托上海市计量测试技术研究院根据 GB/T 30142—2013《平面型电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》，对三种隔热膜分别进行 800～40000 MHz 频段的屏蔽效能测试，同时包括了 FR1 和 FR2 的大部分频段，电磁波屏蔽效能测试结果如表 2所示。可以看出三种隔热膜在电磁波屏蔽方面存在非常明显的差异，其中多层结构光学膜和陶瓷隔热膜非常接近，一般在 0～0.5 dB，而金属镀膜则存在非常强的电磁波信号屏蔽，最高可以超过 30 dB。这可能是由于金属镀膜中含有大量的金属成分，而多层结构光学膜和陶瓷膜中则几乎不含有金属成分导致。

表2 几种隔热膜电磁波屏蔽效能测试结果

计算不同隔热膜对电磁波功率的屏蔽效能比例，并且得到如图 2 曲线，可以看出电磁波效能屏蔽在0.1～0.5 dB时，功率损失在 10% 以内，电磁波屏蔽超过 20 dB 时，功率损失就会高达 99% 以上，因此金属镀膜对电磁波功率的影响在 800～40000 MHz 均超过了 99%，具有非常强的电磁信号屏蔽。

图2 电磁波功率屏蔽比例

3 结 语

本文通过分析几种常见技术类型的玻璃贴膜，通过300～2500 nm 光谱和电磁波信号屏蔽效能测试对比分析，结果表明：

（1）相同透光率级别的玻璃贴膜，金属镀膜的太阳能总透射比和遮阳系数均为最低，隔热性能最佳，多层结构光学膜次之，陶瓷膜相对最低，且吸热最多。

（2）金属镀膜对电磁波信号存在非常高的屏蔽，对800～40000 MHz 电磁波存在 20～30 dB 的效能屏蔽，意味着 99% 以上的电磁波功率损失。多层结构光学膜和陶瓷膜对电磁波信号的屏蔽很少，电磁波穿透功率损失在 10% 以内。

采用贴膜对建筑玻璃进行节能改造，金属镀膜产品具有最佳的隔热节能效果，但同时也会对电磁波信号产品明显的屏蔽，可能会导致室内通信不良。多层结构光学膜和陶瓷膜由于不含金属成分，因此虽然节能效果略低于金属镀膜，但对电磁波信号几乎不产生屏蔽，多层结构光学膜拥有最佳的综合性能。