Low-E玻璃的熱工性能評(píng)價(jià)指標(biāo)引言隨著全球能源供應(yīng)危機(jī)的日益加劇，能源將成為制約各國(guó)經(jīng)濟(jì)的主要因素。我國(guó)提出了社會(huì)經(jīng)濟(jì)和能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，在實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)努力降低單位GDP的能源消耗。而建筑行業(yè)的節(jié)能潛力巨大，在不斷提高人們居住環(huán)境舒適度的同時(shí)，降低建筑耗能總量，有效緩解能源的供需矛盾，既具有實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義，又具有重要的社會(huì)意義和環(huán)保價(jià)值。建筑物中通過門窗散失的熱量約占整個(gè)建筑物采暖或制冷能耗的50%，而通過玻璃流失的熱量約占整個(gè)窗戶流失熱量的80%。因此，如何降低經(jīng)玻璃流失的熱量損失對(duì)整個(gè)建筑物的節(jié)能至關(guān)重要。Low-E玻璃由于其對(duì)長(zhǎng)波紅外輻射具有良好的阻擋作用，而紫外及可見光基本通過，具有優(yōu)異的隔熱、保溫性能。是降低建筑物能耗的有效途徑。1Low-E玻璃節(jié)能原理1.1太陽輻射光譜如圖1所示，太陽輻射主要集中在可見光部分(380~780nm)，波長(zhǎng)大于可見光的紅外線(>780nm)和小于可見光的紫外線(<380nm)的部分較少。在全部輻射能中，波長(zhǎng)在150~4000nm的占99%以上，且主要分布

在可見光區(qū)和紅外區(qū)，前者占太陽輻射總能量的約50%,后者占約43%,紫外區(qū)的太陽輻射能很少，只占總量的約7%。票外線珥見*近紅外遠(yuǎn)紅外圖1太陽輻射能量介布圖圖1中NIR是近紅外波段，近紅外輻射照射到物體（如建筑物、室內(nèi)家具）上時(shí)，將會(huì)轉(zhuǎn)換成遠(yuǎn)紅外線再次輻射出來°IR是遠(yuǎn)紅外區(qū)，是22°C黑體的遠(yuǎn)紅外輻射強(qiáng)度，暖氣、人體、炎熱路面等所發(fā)出的熱輻射主要集中在此波段上。1.2各種Low-E玻璃的透過光譜分析|調(diào)￥i恥云4＞；胳3(1出1L'|調(diào)￥i恥云4＞；胳3(1出1L'L：osnn，］5oo叫，w?iccn】.w：w波長(zhǎng)5可加光M4陽熱輻射M可加光M4陽熱輻射MDG三頃J1X21；15(>32ODD2^3項(xiàng).知波長(zhǎng)/rim圖3各種鍍膜玻璃透過率分析圖2、圖3可知，與普通玻璃相比，鍍膜玻璃在近紅外波段內(nèi)的透過相應(yīng)減少，且從單銀到雙銀再到三銀明顯減少，從而阻擋熱輻射。尤其是三銀Low-E玻璃，具有高的可見光透過率，從而保證了高的采光性，同時(shí)具有最低的近紅外透過率，從而有效地阻擋了熱輻射。

由于離線Low-E玻璃極易氧化，故不會(huì)單片使用。通常Low-E玻璃是由2片或多片玻璃組合而成，每片玻璃間用硅酮膠密封形成中空腔，中空腔內(nèi)充有干燥的空氣或惰性氣體。根據(jù)能量傳遞原理，如圖4所示，當(dāng)Low-E中空玻璃兩側(cè)有溫差時(shí)，熱量就會(huì)從溫度高的一側(cè)通過構(gòu)件傳遞到溫度低的一側(cè)。其傳熱可分為兩部分，一部分為太陽直接傳熱SHGC，另一部分為室內(nèi)外溫差引起的傳熱。冬季圖4Low-Et空玻璃傳熱過程冬季室內(nèi)外溫差引起的傳熱主要包括：（1）室外環(huán)境與構(gòu)件外表面的輻射與對(duì)流；（2）各層玻璃板內(nèi)部的熱傳導(dǎo)；（3）中空腔內(nèi)氣體的導(dǎo)熱、對(duì)流；（4）中空腔玻璃板之間的輻射；（5）構(gòu)件內(nèi)表面與室內(nèi)環(huán)境的輻射與對(duì)流。根據(jù)Low-E中空玻璃的傳熱原理，引用以下參數(shù)來評(píng)價(jià)Low-E中空玻璃的熱工性能。3.1傳熱系數(shù)所謂傳熱系數(shù)是指在構(gòu)件兩側(cè)溫差為1°C時(shí)，單位時(shí)間、通過構(gòu)件單位面積所傳遞的熱量叫總傳熱系數(shù)。目前國(guó)內(nèi)普遍使用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的U值，對(duì)于整個(gè)門窗系統(tǒng)用Uw來表示，而本文研究的Low-E中w空玻璃用Ug來表示。根據(jù)Low-E中空玻璃的傳熱原理，Ug可用下式g來計(jì)算：1/Ug=1/ho+1/hi+N1/(hg+hr)+N(dm+rm)(1)其中：h=4ST3/(1/E1+1/E2-1)(2)式中：ho、hi—分別是玻璃室外側(cè)、室內(nèi)側(cè)表面的換熱系數(shù)；hg—第n間隔層氣體的傳熱系數(shù)，普通單中空玻璃n取1，雙中空n取2,依次類推；hr—第n間隔層兩側(cè)玻璃表面的輻射傳熱系數(shù)，普通單中空玻璃n取1，雙中空n取2，依次類推；E1、E2—第n間隔層兩側(cè)玻璃表面的輻射率，普通單中空玻璃n取1，雙中空n取2，依次類推；dm、rm一分別是第m層玻璃的厚度和熱阻；普通單中空玻璃有兩塊，m取2,雙中空m取3,依次類推。綜合式(1)、式⑵可知影響Low-E中空玻璃U值的因素有以下幾點(diǎn):3.1.1輻射率E圖5是以4mmLow-E玻璃+12mm間隔框充90%氬氣+4mm白玻的Low-E中空系統(tǒng)的Ug值與輻射率關(guān)系的實(shí)測(cè)圖：erunn”也泌n部『；-范■：)■圖5輻射率與中空玻璃U值從圖5可知，在其它條件不變的情況下，輻射率越低，U越低，節(jié)能效果越好。3.1.2中空玻璃間隔框的寬度圖6是Low-E玻璃的不同間隔框?qū)挾榷@得的U值的實(shí)際值。

從圖6可見，隨著氣體間隔層厚度增加，U值先增加后降低，到16mm處降低至最低后又緩慢上升，而不是無限地低。這是因?yàn)闅怏w間隔層內(nèi)同時(shí)存在傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種傳熱方式。當(dāng)間隔層較小時(shí)，對(duì)流基本不存在，主要由傳導(dǎo)引起U值的變化，而當(dāng)氣體間隔層增加到一定的厚度時(shí)，對(duì)流顯現(xiàn)出作用，U值反而升高了。所以，Low-E中空玻璃并非間隔框越厚越好，其有一個(gè)最優(yōu)的厚度（約16mm）。3.1.3填充氣體種類表1給出了4mmLow-E與4mm白玻之間填充不同的氬氣含量（或空氣）、不同間隔框厚度時(shí)U值的變化?？梢?，采用低導(dǎo)熱系數(shù)的惰性氣體對(duì)降低U值有明顯的效果。圖6氣體間隔層厚度與U值的關(guān)系3.2遮陽系數(shù)Sc

遮陽系數(shù)Sc是透過玻璃的陽光獲取量與相同條件下透過單層3mm無色玻璃的陽光熱獲取量的比值。按美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)的夏季條件下，通過3mm白玻的陽光熱獲取量與陽光輻射量之比為0.87，該數(shù)值被稱為陽光獲取因子“SHGF”?！癝HGC”被稱為陽光熱獲取系數(shù)，該系數(shù)是通過玻璃的陽光熱獲取量與陽光輻射量的百分比。所以：Sc=SHGC/SHGF(3)對(duì)低緯度的炎熱地區(qū)，我們很容易理解，建筑物希望盡可能低的遮陽系數(shù)，從而降低制冷費(fèi)用。但對(duì)于高緯度的寒冷地區(qū)，對(duì)遮陽系數(shù)的要求，并非如人們想象的那樣越高越好，以下兩圖比較了寒冷地區(qū)冬季及夏季和全年的能耗與遮陽系數(shù)的關(guān)系：114ij.4?05i)。一55匚位U.S50.7C-<i.750.S氣〕"H叫此ItitXJOU1「心W114ij.4?05i)。一55匚位U.S50.7C-<i.750.S圖7遮陽系數(shù)與耗電量間關(guān)系(一)

(12nrmi1柚滯i砒徵〕Il000(〕12LKJLXJ10LJ0UU小J(12nrmi1柚滯i砒徵〕Il000(〕12LKJLXJ10LJ0UU小J沏MW)KKH)W「XJ。廣n.4n.J^0'fl門.朽0.6G0f}Fn7、「*密印系敬*從圖7、圖8可以看出，對(duì)于寒冷地區(qū)的公共區(qū)域，冬季的能耗雖然隨著遮陽系數(shù)的降低而有小幅度升高，但由于夏季的能耗隨著遮陽系數(shù)的降低大幅度降低，所以對(duì)總能耗來說，仍然是遮陽系數(shù)越低，能耗越低。3.3選擇系數(shù)rLow-E玻璃從單銀到雙銀甚至到三銀的發(fā)展過程，除了追求更低的傳熱系數(shù)以外，更重要的是為了解決對(duì)建筑玻璃的高采光性能與盡可能低的遮陽系數(shù)矛盾。選擇系數(shù)r就是用來衡量這對(duì)矛盾的指標(biāo)：r=Tvis/Sc(4)式(4)中Tvis表示可見光透過率，Sc表示遮陽系數(shù)。人們總是希望r越大越好。表2給出了各種鍍膜玻璃的選擇系數(shù)范圍：

表