節(jié)能玻璃在建筑節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用

劉 佳

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

0 引言

隨著現(xiàn)代化居民文化水平的提高，人們對環(huán)保也有了進一步的認(rèn)識，建筑設(shè)計領(lǐng)域也順應(yīng)著社會潮流，逐步向節(jié)能設(shè)計轉(zhuǎn)變，其中建筑節(jié)能設(shè)計就是一項明顯的表現(xiàn)，調(diào)查顯示，全球近一半的能源消耗，1/3左右都源于建筑活動，而作為建筑領(lǐng)域中常見的材料——玻璃，也逐步受到重視，因此節(jié)能玻璃應(yīng)運而生。加大節(jié)能玻璃在建筑節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用，能夠有效減少建筑活動能源消耗。

1 常見的節(jié)能玻璃

建筑節(jié)能設(shè)計是通過建筑設(shè)計，達到節(jié)能目的，主要是節(jié)約家用電器供熱、照明以及調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量、溫度、濕度等的能源消耗。節(jié)能玻璃的應(yīng)用是建筑節(jié)能設(shè)計的重要組成部分。玻璃在整個建筑物中承擔(dān)著室內(nèi)外溫度連接、空氣交換等重要任務(wù)，其節(jié)能可占建筑節(jié)能的25%左右，在建筑節(jié)能設(shè)計中具有重要地位。常見的節(jié)能玻璃主要包括中空玻璃、泡沫玻璃、熱反射玻璃以及太陽能玻璃等，與此同時，近年來也開發(fā)出玻璃替代品——PC板。

2 中空玻璃

2.1 中空玻璃的概念

中空玻璃是由兩片或者兩片以上的玻璃片組合而成，將玻璃片及其周邊用間隔框分開并采用專業(yè)密封膠進行密封處理，讓多個玻璃片中間形成中空的，具有干燥氣體的空間。中空玻璃通常采用5 mm～10 mm不等的玻璃片，中空空間的厚度一般為6 mm,9 mm或12 mm。

2.2 中空玻璃的特性

第一，光學(xué)性能。中空玻璃的透光性比一般玻璃強，由于中空玻璃可以選用不同種類的玻璃片組合而成，所以它具有不同的光學(xué)性能。一般而言，中空玻璃對可見光的透光率達到85%左右。

第二，隔溫性能。中空玻璃的中空部分可以較好隔絕室內(nèi)外溫度，尤其是隔絕冷空氣。在室外溫度低于室內(nèi)溫度時，單層玻璃可能會結(jié)霜結(jié)露，而雙層或多層的中空玻璃露水不易附著在其表面。由于一般中空玻璃為雙層，而內(nèi)外玻璃之間的真空層有效隔絕溫度，所以即使室外溫度很低，外層玻璃受室外溫度影響很冷，內(nèi)層玻璃也不易受到室外影響而變冷。中空玻璃的露點可達-35 ℃而在同等條件下一般單層玻璃的露點是-20 ℃左右。

第三，隔音性能。中空玻璃中間的真空層能有效隔絕室內(nèi)外聲音。真空環(huán)境作為不傳播聲音的環(huán)境，可有效隔絕室內(nèi)外聲音，減弱室外噪聲對室內(nèi)的影響。一般而言可將80 dB的噪聲減弱到50 dB左右，保證了室內(nèi)安靜舒適的環(huán)境。

第四，熱工性能。中空玻璃的熱透系數(shù)是單層玻璃熱透系數(shù)的1/2。由于兩片玻璃之間真空層阻隔，使室內(nèi)熱度散發(fā)小，利于留住熱空氣，其傳熱系數(shù)為1.6 W/(m2·K)～3.2 W/(m2·K)。

2.3 使用中空玻璃的優(yōu)勢

由于中空玻璃的透光度、隔溫性、隔音性以及熱工性能都遠遠超過單片玻璃，而且就價格而言也比較親民，所以中空玻璃在建筑節(jié)能設(shè)計中得到了最為廣泛的應(yīng)用，它可以有效緩解室內(nèi)外溫差較大情況，防止室外低溫滲入室內(nèi)以及室內(nèi)溫度流失室外，可以較好保持室內(nèi)安靜環(huán)境。

3 熱反射玻璃

3.1 熱反射玻璃的概念

熱反射玻璃有時也被稱為熱反射鍍膜玻璃，這種薄膜鍍在合適的玻璃上可以對太陽輻射以及紫外線輻射產(chǎn)生良好的阻隔作用，在用于夏季隔溫方面性能很好。并且，這種熱反色玻璃可以反射多色光，可以將周圍的景色自然映射到玻璃上，會使整個建筑物看起來與周圍環(huán)境融合，十分應(yīng)景。

3.2 熱反射玻璃使用優(yōu)勢

第一，隔熱性?？梢杂行Х瓷涮栞椛?，隔絕室外高溫，使室內(nèi)保持舒適溫度。

第二，抗眩光性。可以減輕眩光作用，使工作生活環(huán)境更加舒適。

此外，可以利用單片熱反射玻璃制作中空玻璃，綜合兩種玻璃的優(yōu)勢。

4 PC板

4.1 PC板的概念

PC板學(xué)名聚碳酸酯板，又被稱為透明塑料片或陽光板或耐力板。屬于最新研制的節(jié)能玻璃的一種，而其性能又高于一般的節(jié)能玻璃。

4.2 PC板的性能

耐沖擊性是PC板優(yōu)于其他節(jié)能玻璃的突出性能，它的耐沖擊性是其他節(jié)能玻璃的90倍甚至更多，保溫性能優(yōu)于其他普通玻璃，可以冷成型，是較為理想的采光材料。更重要的是，它比一般的玻璃安全、保溫、通透、易彎曲、重量輕、抗沖擊、色彩多變豐富，這些優(yōu)良的性能使其在建筑節(jié)能領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。

PC板經(jīng)過高科技的光穩(wěn)定工藝處理后，具有一定的抗老化功能，解決了其他玻璃不能解決的問題。第一，防結(jié)露性能加強：在室內(nèi)外溫差超過30 ℃，室內(nèi)外相對濕度超過80%的情況下才會產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。第二，阻燃性能加強：PC板的自燃溫度高達630 ℃，正常情況下不易燃燒，并且其燃燒過程中也不會產(chǎn)生如氯化物、硫化物等有毒性氣體。第三，易加工：可以采用真空成型法加工成中空玻璃，也可以在低溫條件下進行冷成型，在常溫狀態(tài)下的PC板的最小彎曲半徑為厚板的170倍，PC單層板最小彎曲半徑為厚板的140倍。第四，耐候性：PC板在-40 ℃～+120 ℃期間保持穩(wěn)定性，其低溫催化溫度為-110 ℃，高溫軟化度為零上360 ℃[1]。

5 使用節(jié)能玻璃的注意事項

5.1 中空玻璃

第一，中空玻璃制作時一定要嚴(yán)格遵循制作工藝流程，將中間夾層部分抽取成真空并用專業(yè)密封技術(shù)嚴(yán)格密封。第二，安裝中空玻璃的工作溫度應(yīng)高于4 ℃。第三，使用熱反射玻璃、鋼化玻璃制作成的中空玻璃，安裝時應(yīng)正確區(qū)分內(nèi)外側(cè)，一般而言鍍膜層應(yīng)當(dāng)是外側(cè)玻璃。此外，為了優(yōu)化以及提高中空玻璃的性能，建議使用熱反射玻璃或PC板作為組成中空玻璃的單片玻璃。

5.2 熱反射玻璃

熱反射玻璃的鍍膜層應(yīng)當(dāng)朝向室內(nèi)。

5.3 PC板

PC板最大的缺陷是變黃現(xiàn)象，隨著時間推移變黃會加劇，耐磨性比一般玻璃較差，膨脹與收縮比較明顯。所以在使用PC板時，應(yīng)重視其收縮與擴張性，對其加工工藝與加工技術(shù)不斷改進，以適應(yīng)當(dāng)期需要。

6 建筑節(jié)能設(shè)計中節(jié)能玻璃的應(yīng)用

6.1 應(yīng)用原理

建筑物往往由于在材料等方面的限制，在隔熱、隔冷等方面存在不可避免的缺陷，而玻璃作為門窗等材料的主要材料，可以有效彌補這方面的不足。由于玻璃允許太陽輻射進入室內(nèi)帶來的有利與不利兩種相反的作用，而陽光間+“雙層皮”+智能玻璃便逐漸成為建筑節(jié)能設(shè)計領(lǐng)域中較為普遍的應(yīng)用。早在20世紀(jì)中后期，中空玻璃在建筑節(jié)能設(shè)計領(lǐng)域中普遍應(yīng)用，而熱反射玻璃在住宅建筑中的應(yīng)用甚至可以追溯到20世紀(jì)初期，各種節(jié)能玻璃的組合產(chǎn)品備受國內(nèi)外建筑節(jié)能設(shè)計領(lǐng)域的青睞。

陽光間+“雙層皮”+智能玻璃屬于典型的節(jié)能玻璃在建筑節(jié)能領(lǐng)域中的應(yīng)用方式，其中，以設(shè)計師羅吉德設(shè)計的比爾市生態(tài)公寓為代表，使用這種方式實現(xiàn)了春秋冬三季溫潤空氣儲存達25%～35%的房間所需要的熱能，大大降低了保溫隔熱的能源消耗。

6.2 具體應(yīng)用

以近年來節(jié)能玻璃在建筑節(jié)能設(shè)計中的經(jīng)典應(yīng)用項目——南疆石金奧寫字樓為例，具體闡述節(jié)能玻璃在建筑節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用。

首先，在玻璃立面的選擇中，該寫字樓運用智能玻璃立面，由中心計算機統(tǒng)一控制，并且與通風(fēng)管和屋頂結(jié)合，使室內(nèi)溫度可以在四季中保持適宜人們工作的溫度，這減少了空調(diào)等調(diào)節(jié)溫度的電器的使用。同時，中空玻璃的使用有效減少室外噪聲對室內(nèi)的影響。其次，LOFT設(shè)計概念。寫字樓主體采用無承重墻的開放式簡約設(shè)計，實現(xiàn)了與智能玻璃理念的高效契合[2]。

此外，隨著科技進步與經(jīng)濟的發(fā)展，節(jié)能玻璃的使用越來越傾向于中空玻璃。

6.3 結(jié)論

上述金奧寫字樓的例子充分說明了節(jié)能玻璃可以在建筑節(jié)能設(shè)計中良好運用，并可以有效降低能源消耗，節(jié)約資源能源，進而產(chǎn)生節(jié)約成本的功效，此外還說明，若是節(jié)能玻璃配合LOFT設(shè)計概念與智能化技術(shù)，節(jié)能玻璃的功效將得到更好地發(fā)揮。由此可以推斷，節(jié)能玻璃在應(yīng)用于建筑節(jié)能設(shè)計中應(yīng)當(dāng)注重技術(shù)革新：首先，要革新密閉技術(shù)，使中空層更好密封，使建筑材料與玻璃門窗更好銜接；其次，革新玻璃搭配組合，綜合各種單面玻璃優(yōu)點制作功效較為齊全的中空玻璃；最后，開發(fā)太陽能技術(shù)，革新熱反射玻璃，使之可以適當(dāng)收集太陽能為它所用。

7 結(jié)語

節(jié)能玻璃是一種高效、美觀且實用的建筑材料，在整個節(jié)約資源的大環(huán)境下在建筑領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用，建筑設(shè)計師們應(yīng)充分考慮節(jié)能玻璃的優(yōu)缺點，將各種節(jié)能玻璃用在合適的地方，還應(yīng)當(dāng)考慮建筑的外觀與采光程度，這樣可以在節(jié)約能耗的同時還可以保持建筑物的美觀。