low-e玻璃與熱反射鍍膜玻璃熱學性能的比較

   我國是能源消耗大國，目前全國單位建筑面積能耗是發(fā)達國家的2-3倍以上，面對嚴峻的事實，發(fā)展節(jié)能建筑刻不容緩。國家建設部提出：到2010年，新建建筑爭取1/3以上能夠達到節(jié)能建筑標準。同時，全國城鎮(zhèn)建筑總耗能要實現(xiàn)節(jié)能50%的目標。low-e玻璃和熱反射鍍膜玻璃是建筑節(jié)能領域的主要材料，下面把這兩種玻璃性能比較一下。

   二、熱能的形式及玻璃組件的傳熱

   自然環(huán)境中的最大熱能是太陽輻射能，其中可見光的能量僅占約1/3，其余的2/3主要是熱輻射能。

   自然界另一種熱能形式是遠紅外熱輻射能，其能量分布在4～50μm波長之間。在室外，這部分熱能是由太陽照射到物體上被物體吸收后再輻射出來的，夏季成為來自室外的主要熱源之一。在室內，這部分熱能是由暖氣、家用電器、陽光照射后的家具及人體所產生的，冬季成為來自室內的主要熱源。

   太陽輻射投射到玻璃上，一部分被玻璃吸收或反射，另一部分透過玻璃成為直接透過的能量。被玻璃吸收太陽能使其溫度升高，并通過與空氣對流及向外輻射而傳遞熱能，因此最終仍有相當部分透過了物體，這可歸結為傳導、輻射、對流形式的傳遞。

   對暖氣發(fā)出的遠紅外熱輻射而言，玻璃不能直接透過，只能反射或吸收它，最終僅以傳導、輻射、對流的形式透過玻璃，因此遠紅外熱輻射透過玻璃的傳熱是通過傳導、輻射及與空氣對流體現(xiàn)的。

   玻璃吸收能力的強弱，直接關系到玻璃對遠紅外熱能的阻擋效果。輻射率低的玻璃不易吸收外來的熱輻射能量，從而玻璃通過傳導、輻射、對流所傳遞的熱能就少，低輻射玻璃正是限制了這一部分的傳熱。

   以上兩種形式的熱能透過玻璃的傳遞可歸結為兩個途徑：太陽輻射直接透過傳熱、對流傳導傳熱。透過每平方米玻璃傳遞的總熱功率q可由下式表示：

   q=630sc+u（t內-t外）

   式中630是透過3mm透明玻璃的太陽能強度，（t內-t外）是玻璃兩側的空氣溫度，均是與環(huán)境有關的參數(shù)。sc和u是玻璃自身的固有參數(shù)，其含義如下：

   sc―――玻璃的遮陽系數(shù)，數(shù)值范圍0～1，它反映玻璃對太陽直接輻射的遮蔽效果。

   u―――玻璃的傳熱系數(shù)，它反映玻璃傳導熱量的能力。

   由此可見，玻璃節(jié)能性的優(yōu)劣由u和sc這兩個參數(shù)就完全可以判定。

   三、不同玻璃的傳熱特性及參數(shù)

   1、普通透明玻璃

   透明玻璃（鈉鈣硅玻璃）的透射范圍正好與太陽輻射光譜區(qū)域重合，因此，在透過可見光的同時，陽光中的紅外線熱能也大量地透過了玻璃，而3~5μm中紅外波段的熱能又被大量地吸收，這導致它不能有效地阻擋太陽輻射能。

   對暖氣發(fā)出的波長5μm以上的熱輻射，普通玻璃不能直接透過而是近乎完全吸收，并通過傳導、輻射及與空氣對流的方式將熱能傳遞到室外。

   2、熱反射鍍膜玻璃

   熱反射鍍膜玻璃―――在玻璃表面鍍金屬或金屬化合物膜，使玻璃呈顯豐富色彩并具有新的光、熱性能。其主要作用就是降低玻璃的遮陽系數(shù)sc，限制太陽輻射的直接透過。熱反射膜層對遠紅外線沒有明顯的反射作用，故對改善u值沒有大的貢獻。

   在夏季光照強的地區(qū)，熱反射玻璃的隔熱作用十分明顯，可有效衰減進入室內的太陽熱輻射。但在無陽光的環(huán)境中，如夜晚或陰雨天氣，其隔熱作用與白玻璃無異。從節(jié)能的角度來看它不適用于寒冷地區(qū)，因為這些地區(qū)需要陽光進入室內采暖。北方寒冷地區(qū)采用這種玻璃的唯一目的就是追求裝飾效果。

   3、low-e玻璃（低輻射鍍膜玻璃）

   low-e玻璃―――在玻璃表面鍍低輻射材料銀及金屬氧化物膜，使玻璃呈現(xiàn)出不同顏色。其主要作用是降低玻璃的u值，同時有選擇地降低sc，全面改善玻璃的節(jié)能特性。

   高透型low-e玻璃，遮陽系數(shù)sc≥0.5，對透過的太陽能衰減較少。這對以采暖為主的北方地區(qū)極為適用，冬季太陽能波段的輻射可透過這種low-e玻璃進入室內，經室內物體吸收后變?yōu)閘ow-e玻璃不能透過的遠紅外熱輻射，并與室內暖氣發(fā)出的熱輻射共同被限制在室內，從而節(jié)省暖氣的費用。

   遮陽型low-e玻璃，遮陽系數(shù)sc＜0.5，對透過的太陽能衰減較多。這對以空調致冷的南方地區(qū)極為適用，夏季可最大限度地限制太陽能進入室內，并阻擋來自室外的遠紅外熱輻射，從而節(jié)省空調的使用費用。

   不同的low-e玻璃品種適用于不同的氣候地區(qū)，就節(jié)能性而言，其功能已經覆蓋了熱反射鍍膜玻璃。

   4、幾種玻璃的綜合參數(shù)

   以下中空玻璃的結構相同，鍍膜面位于中空玻璃的第2#面（室外玻璃的內表面）

   說明：6c表示6mm透明玻璃，cts140、ces11、ceb12分別是南玻熱反射玻璃和low-e玻璃型號。傳熱系數(shù)是美國ashrae標準條件下的數(shù)值。

   以上數(shù)據是南玻集團工廠實際測量數(shù)值。

   分析表明：在同等透光率下，遮陽型low-e玻璃具有更低的遮陽系數(shù)sc，這意味著它在限制太陽熱輻射的同時，并不過多阻擋可見光的透過，通俗地說，它將陽光中的熱量過濾掉了。熱反射鍍膜玻璃獲得低遮陽系數(shù)sc的代價是，損失可見光的透過，這會極大地影響室內的自然采光。

   四、結束語

   以上簡述了兩種玻璃的主要熱學性能區(qū)別。目前，在國家產業(yè)政策的指導下、國家節(jié)能法規(guī)的約束下，low-e玻璃的應用已非常廣泛，希望low-e玻璃能走的更遠，希望國家科研部門及生產廠家能開發(fā)出更高端的玻璃節(jié)能產品，在國家節(jié)能領域作出巨大貢獻。