淺議節(jié)能玻璃的品種及其發(fā)展

朱 孜，陽啟航

（貴州省建材產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測院，貴州貴陽 550016）

0 引言

隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，人們對生活條件的改善和居住舒適度要求進一步提高。據(jù)不完全統(tǒng)計，新建建筑80%以上的屬于高耗能建筑，既有建筑中，95%的建筑是高耗能建筑，建筑能耗接近社會總能耗的28%，因此，降低建筑能耗將對社會資源節(jié)約和減小碳排放具有重大意義。

在建筑維護結(jié)構(gòu)中，門窗是能量損失最薄弱的部分，在門窗的構(gòu)造中，玻璃的使用面積遠遠大于窗框的面積，有數(shù)據(jù)表明，通過玻璃損失的能量占門窗能量損失的80%。

根據(jù)玻璃的使用進行區(qū)分，主要分為建筑玻璃和工業(yè)玻璃，本文主要分析建筑節(jié)能玻璃的發(fā)展及其種類。在早期，建筑門窗用玻璃主要是普通的單層平板玻璃，該玻璃破壞時碎片大，易對人和財產(chǎn)造成較大的傷害。現(xiàn)在的建筑門窗用玻璃，大量用到經(jīng)過深加工處理的建筑安全玻璃，鋼化玻璃（鋼化玻璃強度高、破碎后碎片較?。约坝娩摶Ａг偌庸さ闹锌詹Ａ?、夾層玻璃等。

1 節(jié)能玻璃的具體功能

建筑圍護結(jié)構(gòu)中，建筑門窗對建筑能耗影響巨大。門窗稱為建筑的眼睛，門窗的能源損耗占總能耗的50%，大力發(fā)展節(jié)能玻璃，對建筑節(jié)能意義重大。本文主要介紹節(jié)能玻璃的節(jié)能性、優(yōu)缺點及發(fā)展方向，希望對玻璃材料的選用有一定的參考意義。

從建筑節(jié)能的需要考慮，玻璃材料除了要有安全性，也需要具有保溫性和隔熱性。

保溫性，玻璃的保溫性（K值）希望能達到與墻體相匹配。我國大部分地區(qū)，的現(xiàn)行規(guī)定，建筑物墻體的K值應小于1.5。因此，希望窗的K值最好也小于1.5，希望能“堵住”建筑物“開口部”的能耗漏洞。

隔熱性，玻璃隔熱性是用遮陽系數(shù)表征，太陽能量進入室內(nèi)，和光譜波長有關(guān)。有研究表明：在波長300～2500nm范圍內(nèi)，太陽光輻射能量占97%。其中，在近紅外光區(qū)780～2500nm，太陽光總輻射能量約占43%；在可見光380～780nm光區(qū)，太陽光輻射能量約占50%；在紫外線光區(qū)，太陽光輻射總能量約占7%。因此，玻璃隔熱性是盡可能阻止近紅外的進入。

在寒冷地區(qū)，當室外溫度低于室內(nèi)溫度時，希望更多的紅外線透入室內(nèi)，提升室內(nèi)溫度；在炎熱地區(qū)，當室外溫度高于室內(nèi)溫度時，則希望玻璃具有反射紅外線的能力，起到隔熱效果，可以不開或少開空調(diào)，達到節(jié)能目的。

窗戶是建筑的重要透光部位，當太陽直射時，太陽光透過玻璃向室內(nèi)傳遞大量熱量，在夏天會極大地增加室內(nèi)溫度，環(huán)境溫度高，舒適性差。要達到較為舒適的環(huán)境，少數(shù)地區(qū)可以通過開窗來實現(xiàn)，大多數(shù)地區(qū)需通過電扇或者空調(diào)來實現(xiàn)，耗能較大。為了更好理解玻璃隔熱原理，需要分析太陽光的組成，以確定能量最高的部分，選用合適的材料將太陽光的能量隔絕在室外。太陽光譜如圖1所示。

圖1 太陽光譜

當太陽光照射玻璃時，玻璃表現(xiàn)出反射、吸收和透射三種性質(zhì)。太陽光透過玻璃的性質(zhì)，稱為“透射”，以透光率表示。太陽光被玻璃阻擋，按一定角度反射出來，稱為“反射”，以反射率表示。太陽光通過玻璃后，一部分光能量被消耗，稱為“吸收”，以吸收率表示。太陽光照射玻璃時，反射率+吸收率+透光率=100%。因此，隔絕太陽熱量可以通過增加玻璃的反射率和吸收率來實現(xiàn)，反射率和吸收率增高，則透光率肯定會降低，室內(nèi)接收到的太陽熱量自然就減少[1]。

節(jié)能玻璃的主要種類如圖2所示。其中吸熱玻璃、熱反射玻璃（陽光控制鍍膜玻璃）、低輻射鍍膜玻璃均是單層玻璃從光學角度考慮節(jié)能效果，中空玻璃和真空玻璃則是利用空氣和真空導熱性能差實現(xiàn)節(jié)能。

圖2 節(jié)能玻璃主要種類

2 常見節(jié)能玻璃和發(fā)展情況

2.1 吸熱玻璃

吸熱玻璃是一種能夠吸收太陽能中大量紅外線，并保持較高可見光透過率的平板玻璃。其特點是遮蔽系數(shù)，太陽能總透射比、太陽光直接透射比和太陽光直接反射比都較低，可見光透射比、玻璃的顏色可以通過玻璃中的金屬離子成分和濃度變化而變化[2]，但吸熱玻璃的可見光透過率低。

2.2 熱反射玻璃

熱反射玻璃（陽光控制鍍膜玻璃），可以對太陽光780~2500nm光區(qū)中的紅外線具有較高的反射能力，反射率可達20%～40%，甚至更高，讓室內(nèi)溫度變化較小。

其表面鍍有薄膜，膜層對太陽能有一定的反射效果，阻擋太陽能進入室內(nèi)。該玻璃的遮蔽系數(shù)、太陽能總透射比、太陽光直接透射比和可見光透射比都較低。太陽光直接反射比、可見光反射比較高，而傳熱系數(shù)、輻射率則與普通玻璃差別不大[3]。

2.3 低輻射鍍膜玻璃

低輻射鍍膜玻璃常常被稱為Low-E玻璃，是一種對波長在4.5～25μm范圍的遠紅外線有較高反射比的鍍膜玻璃，輻射率較低，一般在0.25以下。在冬季，可以反射室內(nèi)暖氣輻射的紅外熱能，有效阻止紅外線向室外穿透，將熱能保護在室內(nèi)。在夏季，馬路、水泥地面和建筑物的墻面在太陽的暴曬下，吸收了大量的熱量，并以遠紅外線的形式向四周輻射，Low-E玻璃可以阻隔部分熱量進入室內(nèi)。

有資料報道：低輻射鍍膜玻璃在高溫下成膜，膜與玻璃結(jié)合牢固，耐久性能好，低輻射鍍膜玻璃輻射率和傳熱系數(shù)較普通玻璃低。不足之處是，機械性能和光學性能仍有待進一步提高，生產(chǎn)成本較高。

2.4 中空玻璃

中空玻璃有干燥氣體的空腔，其空腔通常為空氣，也可充入惰性氣體。在中空玻璃的內(nèi)腔中，因有限的內(nèi)腔限制了氣體的有效流動，氣體傳遞能量率降低，導熱性能大大降低，實現(xiàn)良好的中空玻璃保溫性能。同時，因內(nèi)腔氣體對聲音傳播的阻礙，中空玻璃表現(xiàn)出良好的隔音效果。中空玻璃的特點是傳熱系數(shù)較低，與普通玻璃相比，其傳熱系數(shù)至少可降低40%。有報道指出：6mm+12mmA+6mm中空玻璃的傳熱系數(shù)2.7W（/K·m2）左右，對太陽光能量輻射有良好的阻礙效果。

中空玻璃的優(yōu)點是無結(jié)露無結(jié)霧、視線好、隔音降噪性能優(yōu)異。但中空玻璃制作工藝較復雜，玻璃與型材之間的密封性將直接影響中空玻璃的最終使用性能。

2.5 真空玻璃

真空玻璃的結(jié)構(gòu)類似于中空玻璃，與普通中空玻璃不同的是內(nèi)腔被抽空氣，其內(nèi)腔中的氣體近乎真空。真空玻璃的隔熱原理是利用真空構(gòu)造隔絕熱傳導，傳熱系數(shù)很低。據(jù)有關(guān)資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計，真空玻璃的傳熱系數(shù)比普通玻璃的傳熱系數(shù)低6倍，比普通中空玻璃的傳熱系數(shù)低3倍，因此，真空玻璃的節(jié)能效果大大優(yōu)于普通玻璃和普通中空玻璃。

真空玻璃的優(yōu)點是較低的傳熱系數(shù)、極高的透視性能、較好的降噪和隔熱性。缺點是生產(chǎn)工藝較中空玻璃更復雜、設備投資較大、成本高。

吸熱玻璃、陽光控制鍍膜玻璃以及低輻射鍍膜玻璃都是單片玻璃，中空玻璃和真空玻璃通常由兩塊及兩塊以上的玻璃組合而成?，F(xiàn)在的建筑中，中空玻璃已被廣泛使用，真空玻璃由于其成本高，還未能普及?？梢詫⒍喾N節(jié)能玻璃組合在一起，用吸熱玻璃、陽光控制鍍膜玻璃和低輻射鍍膜玻璃制作為中空玻璃，節(jié)能效果會更好。

隨著科學技術(shù)的進步和人們對美好生活的向往，節(jié)能玻璃的應用會越來越廣，高品質(zhì)的真空玻璃或者是空氣層為惰性氣體的中空玻璃應用也會逐漸增加。

3 結(jié)論

節(jié)能已經(jīng)成為永恒的追求，建筑節(jié)能關(guān)鍵在玻璃，節(jié)能玻璃必將成為建筑節(jié)能的利器。節(jié)能玻璃的研發(fā)及應用，一方面可以推動節(jié)能玻璃上下游產(chǎn)業(yè)鏈的升級改造，提升設備生產(chǎn)企業(yè)、玻璃生產(chǎn)加工企業(yè)的市場競爭力；另一方面可以促使節(jié)能玻璃產(chǎn)業(yè)鏈的上下游企業(yè)建立節(jié)能意識，早日實現(xiàn)碳達峰這個國家戰(zhàn)略目標。