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建筑玻璃节能特性对比分析

      1 引言 
 
  中国是能耗大国,建筑能耗、工业能耗和交通能耗是目前能耗的主要来源。据统计:建筑能耗占到总能耗的30%左右,这一比重在未来20年内有可能达到35%;建筑能耗中,通过玻璃门和窗损失的能耗占到全部建筑能耗的2/3,其中传热损失为1/3。相关数据表明,通过玻璃散失的能量占门窗能量损失的80%。因此,提高玻璃的节能性能,已经成为真正实现建筑节能的关键所在。 
 
  2 几个术语 
 
  2.1 太阳光谱 
  太阳辐射出来能量的波长范围大约在0.15μm~4μm,在0.3μm~2.5μm 的波长区间集中了约97%的能量,其中紫外线波长区间为280nm~380nm,其辐射能量约占太阳总辐射能量的7%;可见光波长区间为380nm~780nm ,约占太阳光总辐射能量的50%;近红外光波长区间为780nm~2500nm,约占太阳光总辐射能量的43%。其中只有可见光对建筑采光有作用。 
 
  2.2 可见光透射比Tvis 
  可见光透射比是指在可见光谱(380nm~780nm)范围内,透过玻璃的光强度与入射光强度比值的百分数。在保持同样低辐射性能的条件下,玻璃的可见光透射比越高,表明室内的采光效果越好,但同时进入室内的太阳光热量也会相应地增多。 
 
  2.3 玻璃的遮蔽系数SC 
  依据标准GB/T 2680-94《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》,遮蔽系数被定义为:在法向入射条件下,通过透光系统的太阳能总透射比与相同条件、相同面积的标准玻璃(3mm厚的普通透明平板玻璃)的太阳能总透射比的比值。 
  窗玻璃的遮蔽系数表明窗玻璃在无其他遮阳措施的情况下,对太阳辐射透射得热的减弱程度。 
 
  2.4 传热系数K 
  传热系数K是衡量玻璃保温隔热性能的一个重要指标,在欧美也称U值。传热系数是在稳定传热的条件下,玻璃两侧空气温度差为1℃时,单位时间内通过1m2中空玻璃的传热量,用单位W/(m2.K)表示。传热系数K值越低,说明玻璃的保温隔热性能越好,热损失越少,在使用时的节能效果越显著。 
 
  3 对比分析 
 
  中空玻璃是由两片或多片玻璃之间夹着空气或惰性气体(如氩气(用A表示)、氪气),以有效的支撑均匀隔开并粘接密封的制品。中空玻璃主要通过中间的气体层降低传热系数,达到保温节能的效果。常用的中空玻璃厚度为3mm、4mm、5mm、6mm、10mm、12mm等,中间气体层厚度在6mm、9~12mm、12~20mm。 
  我们知道,热量损失是通过传导、对流和热辐射实现的。目前使用的中空玻璃,可以有效地阻止热量的传导和对流,起到一定的节能保温作用。通过使用Lambda950紫外/可见/近红外分光光度计及傅里叶变换红外光谱仪分别对普通单片透明玻璃、透明中空玻璃和低辐射(Low-E)镀膜中空玻璃进行分析,通过比较可见光透射比、遮蔽系数等参数,分析三种玻璃的节能性能。
 
  3.1 普通单片透明玻璃、透明中空玻璃节能检测与对比分析 
  对6mm普通单片白玻璃和6mm+12Amm+6mm的中空玻璃使用分光光度计及红外光谱仪在太阳光谱280nm~2500nm的波长范围内进行测试,得到的参数见图1和图2。 
  由图1可见,6mm普通白玻璃的可见光透射比Tvis的数值为0.8797,约为88.0%;遮蔽系数SC的数值为0.955;传热系数U值(即K值)为5.816;可见光反射比为8.24%;太阳光直接透射比为79.2%。 
  由图2可见,两片厚度均为6mm的普通白玻璃,中间夹12mm的氩气,得到的中空玻璃可见光透射比Tvis的数值为0.7663,即76.6%;遮蔽系数SC的数值为0.815;传热系数U值(即K值)为2.538;可见光反射比为14.6%;太阳光直接透射比为62.6%。 
  中空玻璃与普通白玻璃相比,由于两片或者多片玻璃之间的空气或者惰性气体的导热系数比玻璃小得多,从而提高了热阻,降低了传热系数。由图1和图2可见,传热系数由5.816降低为2.538,中空玻璃传热系数仅为单层玻璃的44%,实现了对热量传导和对流方式的有效阻隔,获得了良好的隔热保温效果。但是普通中空玻璃由于热辐射高,对辐射的阻止效果不好。由图2可见,普通中空玻璃的遮蔽系数高达0.815,在建筑节能隔热方面的效果不太突出。 
 
  3.2 低辐射(Low-E)镀膜中空玻璃节能检测与分析 
  使用分光光度计及红外光谱仪对6mmLow-E+12Amm+6mm的中空玻璃在太阳光谱280nm~2500nm的波长范围内进行测试,得到的参数见图3。 
  由图3可见,一片厚度为6mm的Low-E玻璃和一片6mm的普通白玻璃,中间夹12mm的氩气,得到的中空玻璃可见光透射比Tvis的数值为0.5043,即50.4%;遮蔽系数SC的数值为0.548;传热系数U值(即K值)为1.842;可见光反射比为23.2%;太阳光直接透射比为31.0%,属于遮阳型Low-E玻璃。 相比普通中空玻璃,传热系数U值由2.538降低为1.842,获得了更好的隔热保温效果。遮蔽系数SC由0.815降低为0.548,有效地阻止了太阳热辐射进入室内,从而减少了热损失,发挥了建筑节能的效果。 
  另外,相比普通中空玻璃,Low-E中空玻璃的太阳光反射比由12.9%增加为22.9%,因此,Low-E玻璃对长波辐射有很强的反射作用。 
 
  4 结论 
 
  (1)普通中空玻璃与普通白玻璃相比,更有效地实现了对热量传导和对流方式的阻隔,获得了良好的隔热保温效果。但是其遮蔽系数较高,在建筑节能隔热方面的效果不太突出。 
  (2)低辐射(Low-E)镀膜中空玻璃相比普通中空玻璃,获得了更好的隔热保温效果。并且遮蔽系数降低,太阳光反射比增加,有效地阻止了太阳热辐射进入室内,从而减少了热损失,发挥了建筑节能的效果。 
  (3)充分认识现有的节能玻璃产品,不断研究开发新的性能优越的玻璃,对建筑能耗最大限度地节能具有重要意义。
 
 
 

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