節(jié)能玻璃光學(xué)及熱工性能檢測(cè)與應(yīng)用分析

文｜佛山市南海區(qū)正建筑工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司 李晗晗

玻璃是由SiO2和其他化學(xué)物質(zhì)熔融形成的非結(jié)晶無機(jī)材料。普通玻璃的化學(xué)組成是Na2O·CaO·6SiO2，主要成分是硅酸鹽復(fù)鹽。玻璃廣泛應(yīng)用于建筑物幕墻及外窗結(jié)構(gòu)中，可以遮風(fēng)擋雨采光好，并且具有優(yōu)于傳統(tǒng)墻體的熱工性能隔熱性能好。隨著科技的進(jìn)步和建筑越來越高的發(fā)展需求，玻璃趨于滿足多方面的功能研究、生產(chǎn)及應(yīng)用。

1、節(jié)能玻璃的分類

1.1 透明玻璃

透明玻璃的采光非常好，透光率達(dá)到80%以上。從下圖1可以對(duì)比看出。還有一種超白玻璃,是高透明的,透光率可達(dá)91.5%以上。采光好遮陽(yáng)能力就會(huì)降低,傳熱系數(shù)變大,隔熱性能差。所以需要進(jìn)行遮陽(yáng)和減少傳熱的地區(qū)建筑需要采用透明玻璃的深處理產(chǎn)品。

1.2 吸熱玻璃

吸熱玻璃可以吸收太陽(yáng)輻射,遮擋一定的太陽(yáng)光，因其在加工過程中使用了具有吸熱作用的著色劑。因此吸熱玻璃可以根據(jù)顏色劃分產(chǎn)品類別。從物理學(xué)角度分析，顏色不同吸收能力也不同。所以玻璃顏色不同也會(huì)產(chǎn)生不同的透光率和吸收率。吸熱玻璃吸收部分熱能后玻璃本身會(huì)變熱成為一個(gè)熱源，產(chǎn)生輻射向室內(nèi)外傳熱。室外空氣流動(dòng)比室內(nèi)大，對(duì)流換熱多，熱量傳到室外就多,可以起到隔熱的目的。

1.3 鍍膜玻璃

1.3.1 熱反射玻璃

熱反射玻璃也稱陽(yáng)光控制鍍膜玻璃，加工成型時(shí)涂覆的熱反射膜層可以反射遮擋太陽(yáng)光，從而阻止熱能進(jìn)入室內(nèi)。在夏季炎熱地區(qū)，太陽(yáng)能進(jìn)入室內(nèi)的量能減少，也就減小了空調(diào)制冷負(fù)荷，自然能達(dá)到節(jié)能減排的效果。熱反射玻璃的反射率越高，隔熱效果越好,但太高的反射會(huì)對(duì)建筑物外向產(chǎn)生刺眼的光,產(chǎn)生一定的不安全因素。在線熱反射和離線熱反射都可以反射陽(yáng)光，但是在線熱反射玻璃的采光較好，反射能力有所降低；離線熱反射玻璃的反射效果較好,遮陽(yáng)隔熱的效果也更好。

1.3.2 低輻射玻璃

圖1

低輻射玻璃又稱為L(zhǎng)ow-E玻璃，低輻射能力可以減少熱量的損失。在冬季嚴(yán)寒地區(qū)可以由此降低采暖費(fèi)用進(jìn)而達(dá)到節(jié)能目的。在線低輻射鍍膜和離線低輻射鍍膜在現(xiàn)實(shí)中都有很廣泛的應(yīng)用，而且主要以中空玻璃形式使用,能達(dá)到很好的隔熱效果。低輻射涂層在空氣中很容易氧化,加工和檢測(cè)時(shí)都應(yīng)該盡快完成。

1.4 中空玻璃

中空玻璃是在兩片玻璃或多片玻璃以有效支撐均勻隔開并周邊粘接密封,使玻璃之間形成干燥氣體空間的玻璃制品[3]。中空玻璃的密封性能可以降低傳熱系數(shù)，減少熱量損失。而且中間充氬氣比充空氣的隔熱性能還要好。

1.5 真空玻璃

真空玻璃的傳熱系數(shù)比中空玻璃還要低,可以達(dá)到0.4-0.6 W/(m2·K)的技術(shù)要求，隔熱隔音效果都很好。選擇性能最優(yōu)的單片玻璃組合成真空玻璃可以最大程度地控制輻射傳熱，使真空玻璃的優(yōu)勢(shì)最大限度地呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能保溫利益最大化。但目前主要在我國(guó)北方嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)小規(guī)模地使用。

2、玻璃節(jié)能性能的檢測(cè)與分析

筆者公司采用PE公司生產(chǎn)的LAMBDA 750型紫外可見分光光度計(jì)、Spectrum BXⅡ傅立葉變換紅外光譜儀進(jìn)行玻璃光學(xué)及熱工性能檢測(cè)。

2.1 參數(shù)測(cè)定計(jì)算公式

（1）可見光透射比計(jì)算式：

（2）可見光反射比計(jì)算式：

（3）太陽(yáng)光直接透射比計(jì)算式：

（4）太陽(yáng)光直接反射比計(jì)算式：

（5）太陽(yáng)光直接吸收比計(jì)算式：

（6）半球輻射率：檢測(cè)計(jì)算出來的垂直輻射率乘上標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的對(duì)應(yīng)玻璃表面系數(shù)，垂直輻射率的計(jì)算式為：

（7）太陽(yáng)光總透射比計(jì)算式：

（9）計(jì)算玻璃系統(tǒng)的傳熱系數(shù)，太陽(yáng)輻射可以忽略不計(jì)，只考慮室內(nèi)外溫差，采用簡(jiǎn)單的模擬環(huán)境條件以及冬季標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算條件：

室內(nèi)空氣溫度Tin=20℃

室外空氣溫度Tout=-20℃

室內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù)hc,in=3.6W/(m2·K)

室外對(duì)流換熱系數(shù)hc,out=16W/(m2·K)

室內(nèi)平均輻射溫度 Trm,in=Tin

室外平均輻射溫度Trm,out=Tout

太陽(yáng)輻射照度Is=300W/m2

計(jì)算過程相對(duì)復(fù)雜。計(jì)算式：

圖2 傳熱系數(shù)計(jì)算流程圖

2.2 結(jié)果對(duì)比及分析

按照標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)計(jì)算方法，筆者進(jìn)行過大量的試驗(yàn)和研究,并列出下表1幾種實(shí)驗(yàn)室常見的節(jié)能玻璃實(shí)測(cè)的光學(xué)熱工性能參數(shù)：

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，透明玻璃采光好、吸熱和鍍膜玻璃遮陽(yáng)好而且還能維持一定的透光性、中空玻璃在隔熱性能有很大的優(yōu)勢(shì)。

3、節(jié)能玻璃的應(yīng)用

通過大量的試驗(yàn)檢測(cè)和結(jié)果分析，以及玻璃行業(yè)的不斷開發(fā)進(jìn)步，建筑施工中可以因地制宜選擇的玻璃品種越來越多。在施工設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮地理位置及氣候因素等：陽(yáng)光長(zhǎng)時(shí)間照射的方位或地區(qū)的玻璃門窗設(shè)計(jì)應(yīng)考慮能減少熱能進(jìn)入室內(nèi)的品種，以此來降低空調(diào)降溫制冷工作負(fù)荷，因此可以考慮熱反射性能好的、吸收熱量強(qiáng)的玻璃；而嚴(yán)寒氣溫低的地區(qū)或背陽(yáng)方位的的玻璃門窗設(shè)計(jì)應(yīng)主要考慮熱傳導(dǎo)性能，可以選擇低輻射的、傳熱系數(shù)小的玻璃品種，保溫節(jié)能。所謂因地制宜，就是要根據(jù)不同要求制定最佳的設(shè)計(jì)方案，選擇合適的產(chǎn)品施工，最大限度的滿足高要求的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

4、總結(jié)

節(jié)能產(chǎn)品性能在不斷進(jìn)步創(chuàng)新，節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高，檢測(cè)工作也應(yīng)該更嚴(yán)格規(guī)范，力爭(zhēng)在每一個(gè)環(huán)節(jié)保證達(dá)標(biāo)。只有全力以赴地推進(jìn)綠色節(jié)能建筑的發(fā)展，合理的配置利用資源，才能提高資源的利用率和能源產(chǎn)值，使整個(gè)社會(huì)共同營(yíng)造出綠色節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)生活環(huán)境。

表1