Low-E玻璃的熱工性能評價指標

　　引言

　　隨著全球能源供應(yīng)危機的日益加劇，能源將成為制約各國經(jīng)濟的主要因素。我國提出了社會經(jīng)濟和能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，建設(shè)節(jié)約型社會，在實現(xiàn)國民經(jīng)濟快速發(fā)展的同時努力降低單位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，降低建筑耗能總量，有效緩解能源的供需矛盾，既具有實際經(jīng)濟意義，又具有重要的社會意義和環(huán)保價值。建筑物中通過門窗散失的熱量約占整個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整個建筑物的節(jié)能至關(guān)重要。

　　Low-E玻璃由于其對長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。

　　1 Low-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%。

　　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，將會轉(zhuǎn)換成遠紅外線再次輻射出來。IR是遠紅外區(qū)，是22 ℃黑體的遠紅外輻射強度，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

　　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，同時具有最低的近紅外透過率，從而有效地阻擋了熱輻射。

　　2 Low-E中空玻璃的傳熱原理

　　由于離線Low-E玻璃極易氧化，故不會單片使用。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（詞條“惰性氣體”由行業(yè)大百科提供）。

　　根據(jù)能量傳遞原理，如圖4所示，當Low-E中空玻璃兩側(cè)有溫差時，熱量就會從溫度高的一側(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。

　　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)境的輻射與對流。

　　3 Low-E中空玻璃的熱工性能評價指標

　　根據(jù)Low-E中空玻璃的傳熱原理，引用以下參數(shù)來評價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 ℃時，單位時間、通過構(gòu)件單位面積所傳遞的熱量叫總傳熱系數(shù)。目前國內(nèi)普遍使用美國標準的U值，對于整個門窗系統(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來計算：

　　1/Ug =1/ho+1/hi+Σ1/(hg+hr)+Σ(dm+rm)(1)

　　其中： h =4ΣT3/(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)(包括對流和傳導(dǎo)（詞條“傳導(dǎo)”由行業(yè)大百科提供）)，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─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(2)可知影響Low-E中空玻璃U值的因素有以下幾點：

　　3.1.1輻射率E

　　圖5是以4 mm Low-E玻璃+12 mm間隔框充90%氬氣+4 mm白玻的Low-E中空系統(tǒng)的Ug值與輻射率關(guān)系的實測圖：

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