1、1建筑中空玻璃节能特性分析摘要本文通过对中空玻璃各参数的综合分析，简述了其对建筑节能的影响。 关键词 建筑节能 中空玻璃 传热系数 太阳得热系数 中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号： 引言 环保要求节能，节能促进环保。近年来， “开放与交流，舒适与自然，环保与节能”逐渐成为新世纪国际建筑的三大原则。绿色节能的建筑可实现社会发展与环境的统一，现代与长远的结合，给地球最小的压力，为人们创造更健康的环境。 玻璃性能对建筑节能的影响 大部分公共建筑门窗面积占建筑面积比例超过 20%，而透过门窗的能耗约占整个建筑的 50%.通过玻璃的能量损失约占门窗能耗的 75%，其中占窗户面积 80%左右
2、的玻璃能耗占第一位。因此在设计中，具有突出保温隔热性能的中空玻璃，无疑是增强门窗的保温隔热性能，减少门窗的能耗，改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节（近年来已经在建筑上得到了广泛的使用） 。 影响中空玻璃节能的指标因素 1、玻璃的厚度： 中空玻璃的传热系数，与玻璃的热阻（玻璃的热阻为 1mK/W）和玻璃厚度的乘积有着直接的联系。当增加玻璃厚度时，2必然会增大该片玻璃对热量传递的阻挡能力，从而降低整个中空玻璃系统的传热系数。对具有 12 mm 空气间隔层的普通中空玻璃进行计算，当两片玻璃都为 3mm 白玻时，K=2.745W/m2K，都为 10mm 白玻时，K=2.64 W/m2K，降
3、低了 3.8%左右，且 K 值的变化与玻璃厚度的变化基本为直线关系。从计算结果也可以看出，增加玻璃厚度对降低中空玻璃 K 值的作用不是很大，8+12+8 的组合方式比常用的 6+12+6 组合 K 值仅降低 0.03 W/m2K，对建筑能耗的影响甚微。由吸热玻璃或镀膜玻璃组成的中空系统，其变化情况与白玻相近，所以在下面的其它因素分析中将以常用的 6mm玻璃为主。 当玻璃厚度增加时，太阳光穿透玻璃进入室内的能量将会随之而减少，从而导致中空玻璃太阳得热系数的降低。如图 1 所示，在由两片白玻组成中空时，单片玻璃厚度由 3mm 增加到 10mm，SHGC 值降低了16%；由绿玻（选用典型参数）+白玻
4、组成中空时，降低了 37%左右。所以，建筑上选用吸热玻璃组成的中空玻璃时，应根据建筑物能耗的设计参数，在满足结构要求的前提下，考虑玻璃厚度对室内获得太阳能强度的影响程度。在镀膜玻璃组成中空时，厚度会依基片的种类而产生不同程度的影响，但主要的因素将会是膜层的类型。 2、玻璃的类型： 组成中空的玻璃类型有白玻、吸热玻璃、Low-E 玻璃等，以及由这些玻璃所产生的深加工产品。玻璃被热弯、钢化后的光学热工特性会有微小的改变，但不会对中空系统产生明显的变化，所以此处仅分析未进行深加工的玻璃原片。不同类型的玻璃，在单片使用时的节能特性就有3很大的差别，当合成中空时，各种形式的组合也会呈现出不同的变化特性。
5、 吸热玻璃是通过本体着色减小太阳光热量的透过率、增大吸收率，由于室外玻璃表面的空气流动速度会大于室内，所以能更多地带走玻璃本身的热量，从而减少了太阳辐射热进入室内的程度。不同颜色类型、不同深浅程度的吸热玻璃，都会使玻璃的 SHGC 值和可见光透过率发生很大的改变。 Low-E 玻璃是一种对波长范围 4.525 微米的远红外线有很高反射比的镀膜玻璃。在我们周围的环境中，由于温度差引起的热量传递主要集中在远红外波段上，白玻、吸热玻璃、阳光控制镀膜玻璃对远红外热辐射的反射率很小，吸收率很高，吸收的热量将会使玻璃自身的温度提高，这样就导致热量再次向温度低的一侧传递。与之相反，Low-E 玻璃可以将温度
6、高的一侧传递过来的 80%以上的远红外热辐射反射回去，从而避免了由于自身温度提高产生的二次热传递，所以 Low-E 玻璃具有很低的传热系数。 3、Low-E 玻璃的辐射率： Low-E 玻璃的传热系数与其膜面的辐射率有着直接的联系。辐射率越小时，对远红外线的反射率越高，玻璃的传热系数也会越低。例如，当 6mm 单片 Low-E 玻璃的膜面辐射率为 0.2 时传热系数为 3.80 W/m2K；辐射率为 0.1 时，传热系数为 3.45 W/m2K。单片玻璃 K 值的变化必然会引起中空玻璃 K 值的变化，所以 Low-E 中空玻璃的传热系数会随着低辐射膜层辐射率的变化而改变。图 2 所示的数据为白
7、玻与 Low-E 玻璃采用46+12+6 的组合时，中空 K 值受膜面辐射率变化的情况。可以看出，当辐射率从 0.2 降低到 0.1 时，K 值仅降低了 0.17 W/m2K。这说明与单片Low-E 的变化相比，Low-E 中空的 K 值变化受辐射率的影响不是非常显著。3、Low-E 玻璃镀膜面位置： 由于 Low-E 玻璃膜面所具有的独特的低辐射特性，所以在组成中空玻璃时，镀膜面放置位置的不同将使中空玻璃产生不同的光学特性。膜面位置在 2#或 3#时的中空玻璃 K 值最小（室外为 1#位置，室内为 4#位置） ，即保温隔热性能最好。3#位置时的太阳得热系数要大于 2#位置，这一区别是在不同气
8、候条件下使用 Low-E 玻璃时要注意的关键因素。寒冷气候条件下，在对室内保温的同时人们希望更多地获得太阳辐射热量，此时镀膜面应位于 3#位置；炎热气候条件下，人们希望进入室内的太阳辐射热量越少越好，此时镀膜面应位于 2#位置。 如果为了建筑节能或颜色装饰的设计需要，在炎热地区采用吸热玻璃与 Low-E 玻璃组成中空时，由于膜面在 2#或 3#位置时的传热系数都是最小，但 3#位置的太阳得热系数比 2#位置小得多，此时 Low-E 膜层位于 3#位置更为理想。 4、间隔气体的类型 中空玻璃的导热系数比单片玻璃低 1 半左右，这主要是气体间隔层的作用。中空玻璃内部充填的气体除空气以外，还有氩气、
9、氪气等惰性气体。由于气体的导热系数很低（空气 0.024W/mK；氩气 0.016W/mK） ，因此极大地提高了中空玻璃的热阻性能。6+12+6 的白玻中空组合，当充5填空气时 K 值约为 2.7 W/m2K，充填 90%氩气时 K 值约为 2.55 W/m2K，充填 100%氩气时 K 值约为 2.53 W/m2K，充填 100%氪气时 K 值约为 2.47 W/m2K。两种惰性气体相比，氩气在空气中的含量丰富，提取比较容易，使用成本低，所以应用较为广泛。不论填充何种气体，相同厚度情况下，中空玻璃的 SHGC 值和可见光透过率基本保持不变。 5、室外风速的变化： 在按照国内外标准测试或计算一
10、块中空玻璃的传热系数时，一般都将室内表面的对流换热设置为自然对流状态，室外表面为风速在35m/s 左右的强制对流状态。但实际安装到高层建筑上时，玻璃外表面的风速将会随着高度的增加而增大，使玻璃外表面的换热能力加强，中空玻璃的传热系数会略有增大。当风速从测试标准采用的 5m/s 加大到15m/s 时，白玻中空的 K 值增加了 0.16 W/m2K，Low-E 中空的 K 值增加了0.1 W/m2K。对于窗墙比数值较小的高层建筑结构，上述 K 值的变化对节能效果不会产生大的影响，但对于纯幕墙的高层建筑来说，为了使顶层房间也能保持良好的热环境，就应该考虑高空风速变大对节能效果的影响。 结束语 充分认识并利用现有的节能玻璃产品，更好的更充分的发挥其节能特性，对最大限度地节约建筑能耗具有重要的意义。同时建筑节能标准要求的逐步提高也将促使中空玻璃不断实现更加优良的节能特性。加之可持续发展观念和建筑节能意识的逐步深入，高性能的中空玻璃产品必将得到不断的发展和拥有更加广阔的市场前景。建筑节能系统也必将6得到更全面、更优化的升级。
