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一、概述
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(dá)國家的2-3倍以上,面對嚴(yán)峻的事實(shí),發(fā)展節(jié)能建筑刻不容緩。國家建設(shè)部提出:到2010年,新建建筑爭取1/3以上能夠達(dá)到節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)。同時,{TodayHot}全國城鎮(zhèn)建筑總耗能要實(shí)現(xiàn)節(jié)能50%的目標(biāo)。Low-E玻璃和熱反射鍍膜玻璃是建筑節(jié)能領(lǐng)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)境中的非常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(yuǎn)紅外熱輻射能(圖1中虛線),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(nèi),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(chǎn)生的,冬季成為來自室內(nèi)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,因此較終仍有相當(dāng)部分透過了物體,這可歸結(jié)為傳導(dǎo)、{HotTag}輻射、對流形式的傳遞。
對暖氣發(fā)出的遠(yuǎn)紅外熱輻射而言,玻璃不能直接透過,只能反射或吸收它,較終僅以傳導(dǎo)、輻射、對流的形式透過玻璃,因此遠(yuǎn)紅外熱輻射透過玻璃的傳熱是通過傳導(dǎo)、輻射及與空氣對流體現(xiàn)的。
玻璃吸收能力的強(qiáng)弱,直接關(guān)系到玻璃對遠(yuǎn)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(dǎo)、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(jié)為兩個途徑:太陽輻射直接透過傳熱、對流傳導(dǎo)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(nèi)-T外)
式中630是透過3mm透明玻璃的太陽能強(qiáng)度,(T內(nèi)-T外)是玻璃兩側(cè)的空氣溫度,均是與環(huán)境有關(guān)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(dǎo)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(dǎo)致它不能有效地璧蔡舴淠?。緽R>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(dǎo)、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(yuǎn)紅外線沒有明顯的反射作用,故對改善U值沒有大的貢獻(xiàn)。
在夏季光照強(qiáng)的地區(qū),熱反射玻璃的隔熱作用十分明顯,可有效衰減進(jìn)入室內(nèi)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?yàn)檫@些地區(qū)需要陽光進(jìn)入室內(nèi)采暖。北方寒冷地區(qū)采用這種玻璃的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,一體改善玻璃的節(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)較為適用,冬季太陽能波段的輻射可透過這種Low-E玻璃進(jìn)入室內(nèi),經(jīng)室內(nèi)物體吸收后變?yōu)長ow-E玻璃不能透過的遠(yuǎn)紅外熱輻射,并與室內(nèi)暖氣發(fā)出的熱輻射共同被限制在室內(nèi),從而節(jié)省暖氣的費(fèi)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(diào)致冷的南方地區(qū)較為適用,夏季可非常大限度地限制太陽能進(jìn)入室內(nèi),并阻擋來自室外的遠(yuǎn)紅外熱輻射,從而節(jié)省空調(diào)的使用費(fèi)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(jīng)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(jié)構(gòu)相同,鍍膜面位于中空玻璃的第2#面(室外玻璃的內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)條件下的數(shù)值。
以上數(shù)據(jù)是南玻集團(tuán)工廠實(shí)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,這會較大地影響室內(nèi)的自然采光。
四、結(jié)束語
以上簡述了兩種玻璃的主要熱學(xué)性能區(qū)別。目前,在國家產(chǎn)業(yè)政策的指導(dǎo)下、國家節(jié)能法規(guī)的約束下,Low-E玻璃的應(yīng)用已非常廣泛,希望Low-E玻璃能走的更遠(yuǎn),希望國家科研部門及生產(chǎn)廠家能開發(fā)出更高等的玻璃節(jié)能產(chǎn)品,在國家節(jié)能領(lǐng)域作出巨大貢獻(xiàn)。
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