建筑玻璃光學和熱工性能檢測方法及注意事項

王坤芳

（江蘇省建工建材質(zhì)量檢測中心有限公司，江蘇 南京 210009）

0 引言

門窗對于建筑結(jié)構(gòu)而言，不僅能夠?qū)κ覂?nèi)環(huán)境進行調(diào)節(jié)，減少照明工具的使用量，更是圍護結(jié)構(gòu)熱量傳遞的重要介質(zhì)。本文分析并探討了驗收幕墻和門窗時玻璃的光學性能項目，旨在為選擇適合的節(jié)能材料提供理論依據(jù)。

1 玻璃光學熱工性能參數(shù)的釋義

1.1 可見光透射比

通常情況下，波長為280～3 500 nm的光譜會集聚太陽光97%的能量，同時這些光譜也是建筑物圍護機構(gòu)中熱量和輻射的來源。太陽光的入射量加上反射量再加上吸收量等于太陽光的入射量。而玻璃入射和反射的量直接決定玻璃的吸收能力。熱量經(jīng)過玻璃吸收后，可以進一步傳遞到室內(nèi)，也會有一部分輻射傳遞至室內(nèi)。因此，建筑的圍護結(jié)構(gòu)和玻璃的光學性緊密相關(guān)。只有選擇適宜的玻璃，建筑才能更有效地落實節(jié)能減排目標。透光系數(shù)=透過玻璃的可見光通量/射在玻璃表面上的可見光通量。這個參數(shù)可以對室內(nèi)的明暗程度和通透效果進行調(diào)節(jié)，進而決定了室內(nèi)照明能量的消耗，透光系數(shù)直接影響建筑節(jié)能效果。所以，首先應該控制其光學性能參數(shù)。

1.2 遮陽系數(shù)

通常情況下，遮陽系數(shù)與阻擋陽光輻射的能力成反比。遮陽系數(shù)不但包括太陽光的直接透射還包括試樣向室內(nèi)側(cè)的二次熱傳遞。不同遮陽系數(shù)的玻璃適合不同氣候的地區(qū)，遮陽系數(shù)高的玻璃進入室內(nèi)的太陽能輻射多，從而降低冬季取暖費，這種玻璃適合冬季長的北方地區(qū)，反之遮陽系數(shù)低的玻璃適合夏季長的南方地區(qū)。

1.3 太陽能總透射比

太陽能總透射比是包括被玻璃和構(gòu)件所吸收的太陽輻射和太陽光直接透射，經(jīng)過介質(zhì)傳熱后，進入室內(nèi)的能量。以上能量進入室內(nèi)后，會引發(fā)室內(nèi)溫度的升高，直接造成夏天空調(diào)制冷的負擔。所以，太陽能總透射比是在玻璃的選擇過程中最重要的參數(shù)。

1.4 太陽光直接反射比

太陽光直接反射比是在太陽光譜中，玻璃表面所反射的近紅外光、紫外光以及可見光的占總能量的百分比。太陽光直接反射比是墻體顏色選擇的重要指標。

1.5 太陽光直接透射比

太陽光直射透射比是在太陽光譜中，穿透玻璃的近紅外光、紫外光以及可見光占總能量的百分比。

1.6 可見光反射比

可見光反射比是在可見光譜范圍中，玻璃表面所反射的可見光/玻璃表面可見光的總量。

1.7 傳熱系數(shù)K

傳熱系數(shù)，表示忽略邊緣效應，熱量通過玻璃中心位置，一般在穩(wěn)定條件下，單位時間內(nèi)，單位面積所傳送的熱量。

2 玻璃光學性能熱工參數(shù)檢測流程

2.1 檢測流程

測定遮陽系數(shù)通常選擇的設(shè)備是分光光度計和紅外光譜測量儀。本文中所選擇的分光廣度計的測定范圍是波長250～2 500 nm的光譜。紅外光譜測量儀選擇的是傅里葉變換光譜儀，這種儀器的測定波長為 2 500～25 000 nm。單、雙層玻璃檢測流程見圖 1，2。

圖1 單層玻璃檢測流程

圖2 雙層玻璃檢測流程

2.2 注意事項

（1）控制試樣表面法線與照明光束的光軸的夾角小于10°，放置樣品的過程中，要把樣品緊貼檢測面，旨在確保設(shè)備光線的入射角度，進一步確保檢測數(shù)據(jù)的精準性。

（2）傳熱系數(shù)的計算盡量選擇冬季標準進行，并且要求太陽輻射Is=0;而太陽光總透射比和遮陽系數(shù)的計算應該盡量選擇夏季標準進行，另外，計算相關(guān)數(shù)據(jù)后進行取值的時候，也應充分考慮相對應的計算條件。

（3）對玻璃每一面位置的標明。如果是鍍膜玻璃，不同材質(zhì)的玻璃會有完全不同的遮陽系數(shù)，每一片玻璃每一面在進行參數(shù)計算的時候，都應該依據(jù)現(xiàn)場情況，確保室內(nèi)外檢測樣品數(shù)據(jù)真實有效，如果是中空玻璃，則需要對每一片玻璃的紫外和紅外光參數(shù)進行測試，然后再憑借計算軟件進行合成，繼而計算出玻璃的遮陽系數(shù)。

（4）對于中空玻璃，膜面通常會受到潮氣和氧化劑的影響，發(fā)生氧化反應。所以進行測試時，拆分后應該盡快檢測，保證不超過12 h。中空玻璃的低輻射性能不受鋼化處理的額外影響。

（5）分光光度計每隔3個月或儀器長途運輸后應校正設(shè)備即要0線掃描。

（6）保管好反射附件，反射附件的正面務必不能用手觸摸，也不許有劃痕。

（7）試驗和校準時艙門都不能打開。

（8）儀器放置應避免高溫、高濕和強電磁場，紅外光譜測量儀的樣品室內(nèi)應放變色硅膠，且應定期查看兩個帶干燥劑的干燥劑筒，一旦有半數(shù)以上的變潮或者變色，必須更換干燥劑。

3 常用玻璃的分類及性能

3.1 吸熱玻璃

通常情況下，藍色、綠色以及茶色和灰色的玻璃，會具有極好的吸熱效果，玻璃的透光率和吸熱率也會隨著玻璃顏色的變化而發(fā)生變化。這些吸熱效果較好的玻璃，可以將其所吸收的太陽能轉(zhuǎn)化為熱能后，經(jīng)過熱傳遞和長波輻射傳遞至室內(nèi)，但如果室外的風速較大時，對流換熱的系數(shù)通常也較高，所以傳遞到室外的熱量會較多。

3.2 鍍膜玻璃

鍍膜玻璃通常有兩種，一種是陽光控制型，另外一種是低輻射型，而陽光控制型又分為兩種，一種是在線陽光控制型，另外一種是離線陽光控制型。①陽光控制型同時也稱為熱反射玻璃，這種鍍膜玻璃對波長350～1 800 nm的光波會有阻礙作用。鍍膜玻璃之所以能夠作為建筑節(jié)能玻璃的材料，是因為其能夠?qū)μ柲苓M行反射。能夠反射熱的玻璃一般反射兩種光，即紅外光和可見光，這種玻璃對降低夏季室內(nèi)空調(diào)負擔有重要意義，因為這種熱反射比例會反射大部分太陽能，所以適用范圍不包括寒冷地區(qū)。②低輻射鍍膜玻璃也叫做Low-E玻璃，有三種類型：高透型、雙銀Low-E型以及遮陽型，這種玻璃的表面通常會鍍比較特殊的金屬氧化膜，遠紅外線照射到這種玻璃上，會受到此類特殊氧化膜的反射，進一步降低玻璃的熱輻射，同時還能保證某些可見光的透射率。此類玻璃自身的輻射性能較低，還能很好地控制陽光，最適用的范圍是南方地區(qū)。

3.3 透明玻璃

透明玻璃通常具有較高的透射比，80%的太陽光線可以通過這種玻璃。在寒冷地區(qū)，透明玻璃是集聚太陽能最適合的選擇。如果在南方使用透明玻璃，則需提前進行特殊處理，旨在阻擋太陽輻射。

3.4 中空玻璃

單片玻璃所具有的節(jié)能效果通常比較有限，特別是其具有偏大的傳熱系數(shù)，由不同類型的玻璃所構(gòu)成的中空玻璃，都具有良好的節(jié)能特性，在全國各個地區(qū)被廣泛應用。經(jīng)過大量的計算和大量的試驗證明：影響中空玻璃系統(tǒng)的傳熱系數(shù)與玻璃厚度、輻射率、中間氣體層厚度、中間氣體層種類有密切的關(guān)系。各類影響可歸納如下：①不同氣體所造成的影響。通常情況下，中空玻璃內(nèi)為空氣，如果對保溫的要求較高，那么需要在中空玻璃內(nèi)充惰性氣體比如氬氣或者氪氣，也有充空氣和惰性氣體的混合氣體。②同種氣體如果氣體之間的厚度增加，那么氣體之間的熱阻也會有所增加，氣體厚度如果增加到16 mm以上，氣體之間的熱阻增加量通常不大，如果氣體厚度增加到20 mm后，熱阻增加量反而增大。

4 結(jié)語

對實驗數(shù)據(jù)的分析研究表明，每種類型和組合的玻璃，通常光學和熱工性也有所差別。必須依據(jù)不同的環(huán)境要求和建筑要求，選擇比較適合的玻璃材料，建筑節(jié)能減排才能充分發(fā)揮其應有的作用。