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由于膜層的反射率R與膜層的折射率n和膜層的系數(shù)常數(shù)k存在如下關(guān)系:
……………………………(4)
通過(guò)求解麥克斯韋電磁場(chǎng)方程, 可以得到導(dǎo)電膜層的反射率:
………………………………(5)
從(5)式可以看出,膜層的電導(dǎo)率δ值越大,它對(duì)入射光的反射率越大;電磁輻射的頻率υ越小,膜材料的反射率越大。從780nm開(kāi)始,紅外波段波長(zhǎng)越來(lái)越長(zhǎng),光波頻率越來(lái)越低,所以,三銀Low-E膜對(duì)紅外光有較高的反射率。
4 三銀Low-e膜能耗對(duì)比
根據(jù)計(jì)算模型[5],忽略建筑物的結(jié)構(gòu),只計(jì)算建筑物的面積和朝向。同時(shí),室外熱源只考慮太陽(yáng)輻射,夏季只考慮室內(nèi)空調(diào)影響,冬季室內(nèi)只考慮暖氣影響,室內(nèi)其它熱源不計(jì)。則透過(guò)玻璃傳遞的熱量為:
……………………………………(6)
將(6)式加入修正值后,損失能量計(jì)算值為:
………………(7)
………………(8)
式中,W夏天,W冬天——分別是夏天、冬天透過(guò)玻璃的熱能 ,kW·h;
d夏天,d冬天——是全年夏季空調(diào)、冬季供暖使用天數(shù);
ρ,λ——分別是空調(diào)、暖氣的能效系數(shù);
n——玻璃朝向,n=1為東,n=2為南,n=3為西,n=4為北;
Sn——對(duì)應(yīng)n方向的玻璃面積,M2;
In——對(duì)應(yīng)n方向的平均太陽(yáng)輻射照度,W/m2;
Sc——玻璃遮陽(yáng)系數(shù);
tn1——對(duì)應(yīng)n方向太陽(yáng)照射時(shí)間;
αn——對(duì)應(yīng)n方向太陽(yáng)光線與地平線夾角;
U——玻璃傳熱系數(shù),W/(m2·K);
T0——室外環(huán)境的溫度,℃;
Ti——室內(nèi)環(huán)境溫度,℃;
t2——建筑物全體使用時(shí)間。
以成都地區(qū)夏季為例計(jì)算,設(shè)計(jì)整個(gè)建筑物東、南、西、北各有采光面積1000m2,夏季室外溫度為33℃,室內(nèi)溫度為26℃,夏季建筑物使用天數(shù)為120天,夏季使用時(shí)間均為11小時(shí),幕墻玻璃結(jié)構(gòu)為6+12+6,中空玻璃透過(guò)率約42;模擬計(jì)算采用膜系均為低透遮陽(yáng)型,膜層位于中空第二面。
將模擬條件列入(7)式,通過(guò)計(jì)算得到單銀、雙銀和三銀的能耗對(duì)比情況,見(jiàn)表1。從表中可以看出,夏季空調(diào)能耗雙銀是單銀的73%,節(jié)約27%能耗;三銀相比單銀節(jié)約能耗50%,三銀相比雙銀節(jié)約能耗約32%。因此,在成都地區(qū)選用遮陽(yáng)型的三銀節(jié)能玻璃較為節(jié)能,玻璃幕墻的一次性投入,可以帶來(lái)長(zhǎng)期的能耗節(jié)約,可有效緩解能源壓力,為建立節(jié)約型社會(huì)做貢獻(xiàn)。
表1 單銀、雙銀及三銀能耗的模擬計(jì)算結(jié)果
玻璃結(jié)構(gòu)名稱/(6+12+6) | 夏季能耗/(kW·h·年) | 夏季能耗比值/% |
單銀 | 78,044 | 100 |
雙銀 | 57,277 | 73 |
三銀 | 38,799 | 50 |
5 結(jié)論
本文從理論上分析了Low-E節(jié)能玻璃的原理,論證了三銀低輻射節(jié)能玻璃的特性,通過(guò)模擬計(jì)算表明,遮陽(yáng)型的三銀低輻射節(jié)能玻璃比雙銀、單銀低輻射節(jié)能玻璃能夠更加有效的節(jié)約能耗。
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