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                Low-E玻璃与热反射镀膜玻璃的热学ζ性能比较

                2007-09-19 00:02:28 来源:中国南玻集团股份有限公司 作者:刘海波 阅读:  字体 :

                一、 概述
                     我国是能源消耗大国,目前全国单位建筑面积能耗是发达国家的2--3倍以上,面对严峻的事实,发展节能建筑刻不容缓。国家建设部提出:到2010年,新建建筑争取1/3以上能够达□ 到节能建筑标准。同时,全国卐城镇建筑总耗能要实现节能50%的目标。Low-E玻璃和热反射镀膜玻璃是建筑节能领◣域的主要材料,下面把这两种玻璃性能比较一下。
                 
                二、热能的形式及玻璃组件的传热
                   自然环境中的最大热能是∴太阳辐射能,其中可见光的能量仅占约1/3,其余的2/3主要是热辐射能(图1)。自然界另一种热∏能形式是远红外热辐射能(图1中虚线),其能量分布在4~50µm波长之间。在室外,这部分热能是由太阳照√射到物体上被物体吸收后再辐射出来的,夏季成为来自室外的主要热源之一。在室内,这部分热能是由暖气、家用电器、阳光照射后的家具及人体所产生的,冬季成为来自室内的◥主要热源。

                 
                                                       
                                                    
                         
                图1. 太↓阳辐射光谱曲线和黑体辐射光谱曲线
                太阳辐射投射到玻璃上,一部分被▼玻璃吸收或反射,另一部分透过玻璃成为直接透过〓的能量。被玻璃吸收太阳能使其温度升高,并通过与空气对流及向外辐射而〗传递热能,因此最终仍有相当部ζ 分透过了物体,这可归结为传导、辐射、对流形式的【传递。
                对暖气发出的远红外热辐射而言,玻璃不能直接透】过,只能反◇射或吸收它,最终仅以传导、辐射、对流的形式◎透过玻璃,因此远红︽外热辐射透过玻璃的传热是通过传导、辐射及与空气对流体现的。
                玻璃吸收能力的强弱,直接关系到玻璃对远红外热能的阻挡效果。辐射率低的玻璃不易吸收外来∩的热辐射能量,从而玻璃通过传导、辐射、对流◤所传递的热能就少,低辐射玻璃正是限制了这一部分的传热。
                以上两种形式的热能透过玻璃的传递可归结为两个途径:太阳辐射直接透过传◣热、对流传导传热。透过每平方米玻璃①传递的总热功率Q可由下式表ㄨ示:
                     Q = 630 ´ Sc  +  U ´(T—T)   
                式中630是透过3mm透明玻璃的太阳能强度,(T—T)是玻→璃两侧的空气温度,均是与环境有关的参数。ScU是玻璃自身的固有参数,其含义〇如下:
                   Sc-----玻璃※的遮阳系数,数值范围0~1,它反映玻璃对太阳直接辐射的遮蔽效果。
                   U-----玻璃的●传热系数,它反映玻璃传导热量的能力。
                   由此可见,玻璃节能性●的优劣由U和Sc这两个参数就完全可以判定。
                   三、不同玻璃的传热特性及参数
                1、   普@通透明玻璃
                透明玻璃(钠钙硅玻璃)的透射范围正好与太阳辐射光谱区域重合(见图2),因此,在透过可见光的同时,阳光中的红外◤线热能也大量地透过了玻璃,而3~5μm中红ξ 外波段的热能又被大量地吸收,这导致它不能有效地阻挡太阳辐射能。
                对暖气发出的波长5μm以上的热辐射,普通玻璃不能ω直接透过而是近乎完全吸收,并通过传导、辐射及与空气≡对流的方式将热能传递到室外。
                                     
                               
                              
                 
                                       图2.  6mm普通玻璃的透射率曲线①
                2、  热反射镀膜玻璃
                热反射镀膜玻璃-----在玻璃表面镀金属或金属化合物膜,使玻璃呈显》丰富色彩并具有新的光、热性能。其主要作用就是降低玻璃的遮阳系◆数Sc,限制太阳辐射的直接透过。热反射膜层对远红外线没有明显№的反射作用,故对改善U值没有大的↑贡献。
                在夏季光照强的地区,热反射玻璃的隔热作用十分明显,可有效衰减进入室内的太阳热辐╱射。但在无阳光的环境中,如夜晚『或阴雨天气,其隔热作用与白玻璃无异。从节能的角度来看它』不适用于寒冷地区,因为这些地区需要阳光进入室内采暖。北方寒冷地区采用这种玻璃的唯一目的就是追求装饰效果。
                 
                3、     Low-E玻璃(低辐射镀膜玻☆璃)
                Low-E玻璃----在玻璃表面镀低辐射材料银及金属氧化物膜,使玻璃呈现出不同颜色。其主要作用是降低玻璃的U值,同时有选择地降低Sc,全面改善玻璃的节能ㄨ特性。
                高透型Low-E玻璃,遮阳系数Sc≥0.5,对透过的太阳能衰减较少。这对以采暖为主的北方地区极为适用,冬季太阳能波段的♀辐射可透过这种Low-E玻璃进入室内,经室内物体吸收后变为Low-E玻璃不能透过的远红外热辐射,并与室内暖气发出的热辐射共同被限制ぷ在室内,从而节省暖气的费用。
                遮阳型Low-E玻璃,遮阳系数Sc<0.5,对透过的太阳能衰减较多。这对【以空调致冷的南方地区极为适用,夏季可∩最大限度地限制太阳能进入室内,并阻挡来自室外的远红外热辐射,从而节省空〒调的使用费用。
                不同的Low-E玻璃品种适用于不同的气◤候地区,就节能性而言,其功能已经覆盖了热反射镀膜玻璃。
                 
                4、几种玻璃的综合参数
                以下中空玻璃的结构相同,镀膜面位于中空玻璃的第2#面(室外玻璃的内表面)
                表-1 几种中空玻璃的主要光热参数

                玻璃名称
                  玻璃种类、结构
                透光率
                (%)
                遮阳系数Sc
                传热系数(w/m2℃)
                U冬
                U夏
                透明中空玻璃
                6C+12A+6C
                81
                0.87
                2.75
                3.09
                热反射镀膜中空玻璃
                6 CTS140+12A+6C
                37
                0.44
                2.58
                3.04
                高透型LOW-E中空玻璃
                6CES11+12A+6C
                73
                0.61
                1.79
                1.89
                遮阳型LOW-E中空玻璃
                6 CEB12+12A+6C
                39
                0.31
                1.66
                1.70

                 说明:6C表示6mm透明玻璃,CTS140 、CES11、CEB12分别是南玻热反射玻璃和Low-E玻璃型号。传□ 热系数是美国ASHRAE标准条件下的数值。
                以上数据是南玻△集团工厂实际测量数值。
                分析表明:在同等透光率下,遮阳型Low-E玻璃具有更√低的遮阳系数Sc,这意味着它在限制太阳热辐射的同时,并不过多阻挡可见光的透过,通俗地说,它将阳光中的热量过滤掉了。热反射镀膜玻璃获得低】遮阳系数Sc的代价是,损失可见光的透过,这会极大地影响室内的自然采光。
                 
                四、结束语
                以上简述了两种玻璃的主要热学性能区别。目前,在国家产业政策的指导下、国家节能法规的约束下,Low-E玻璃的应用已非常广泛,但愿 Low-E玻璃能走的更远,但愿国家科研部门及生产厂家能开发出更高端的Low-E玻璃节能产品,在国家节能领域作出巨大贡献。