節(jié)能玻璃在節(jié)能建筑設(shè)計中的應(yīng)用分析

在對節(jié)能建筑進(jìn)行建設(shè)前，首先應(yīng)對其進(jìn)行節(jié)能設(shè)計，對節(jié)能環(huán)保性玻璃進(jìn)行科學(xué)合理的運(yùn)用，能夠有效地提高建筑的節(jié)能性，從而推動建筑節(jié)能工作的進(jìn)一步發(fā)展。我國各個地區(qū)的氣候條件、自然環(huán)境等都不同，所以需要加大對節(jié)能玻璃的研究力度，使其能夠適應(yīng)不同的環(huán)境條件。

1 節(jié)能玻璃的節(jié)能原理及其性能指標(biāo)

1.1 遠(yuǎn)紅外輻射

在自然界中，最大的熱能來自于太陽能輻射，其中有1/3為可見光能量，2/3為熱輻射能量。而遠(yuǎn)紅外輻射能是熱能在自然界中的另一種存在形式，波長一般高于4μm，低于50μm。當(dāng)處于室外時，此類能量是先通過太陽能來直接照射物體，并在其被物體吸收以后重新輻射出來的。自然界的遠(yuǎn)紅外輻射能在夏季比較常見，并且已經(jīng)成為各種建筑物的室外主要熱源之一。在建筑物的內(nèi)部，遠(yuǎn)紅外輻射能則主要來自于各種電器、家具、人體等，并且已經(jīng)成為冬季時分室內(nèi)的主要熱源之一。眾所周知，部分太陽能可以通過玻璃的折射直接穿透過去，玻璃還會吸收一部分熱能，還有一部分反射回去。因為吸收了太陽能，就導(dǎo)致了玻璃的溫度慢慢上升，而在與空氣進(jìn)對流時，能量會向外輻射，從而將能量慢慢地傳遞出去。通常情況下，如果遠(yuǎn)紅外線的熱輻射來源于暖氣，玻璃吸收能量的方式是反射，因為能量并不能直接通過玻璃，而是以輻射、傳導(dǎo)等方式實現(xiàn)。所以，遠(yuǎn)紅外線輻射是通過玻璃來傳遞熱量的，而實現(xiàn)方式是輻射、傳導(dǎo)等。

1.2 節(jié)能玻璃的節(jié)能原理分析

玻璃一般可以對遠(yuǎn)紅外線熱能起到一定的阻擋作用，而阻擋效果則是由玻璃的吸收能力決定的。如果玻璃的輻射率比較低，那么其吸收外來熱輻射能量的能力就會比較弱，所以采用輻射、傳導(dǎo)等方式讓玻璃傳遞熱能，其傳遞量就會比較少。輻射率低的玻璃既具有較強(qiáng)的隔熱能力，又能達(dá)到比較好的節(jié)能效果。許多建筑在設(shè)計時會選用Low-E玻璃，這種玻璃的內(nèi)部氣體被限制在閉鎖的空間中，氣體之間無法形成對流，能量交換量就非常少，所以其節(jié)能效果十分明顯。玻璃和空氣的熱導(dǎo)系數(shù)分別為0.77W/（m.K）和0.028W/（m.K），前者是后者的27.5倍，在中空玻璃的能量傳遞中，傳導(dǎo)傳熱所占的比例很小。對輻射率低的玻璃加以利用，既能將遠(yuǎn)紅外熱輻射直接反射出去，又能阻止玻璃散熱，以達(dá)到降低輻射傳熱的目的。如圖1所示，為玻璃熱損耗示意圖：

1.3 節(jié)能玻璃的性能指標(biāo)

首先，熱能傳遞系數(shù)，一般指的是U值，是評價鍍膜玻璃保溫隔熱性能非常重要的指標(biāo)之一。通常U值指的是在一定條件下，當(dāng)熱量通過玻璃時，其在1m2、1℃、1s內(nèi)所傳遞的熱量，所以其單位為W/（m2.K）。U值指的是傳導(dǎo)熱、輻射熱、對流熱這三者之間的函數(shù)關(guān)系，可以將這三類傳熱方式體現(xiàn)出來，其值越小，說明其隔熱能力和保溫功能越強(qiáng)。其次，可見光投射比，即Tvis，其表示的是一個百分比，也就是當(dāng)光譜處于380-780nm之間時，透過玻璃的光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度之間的比例。最后，遮陽系數(shù)，即Sc，用于表示玻璃遮擋太陽光能的能力，是兩個值之間的比值，一個是太陽輻射總透射比，一個是厚度為3mm的無色透明平板玻璃太陽輻射值。當(dāng)Sc越小時，其遮擋太陽光能的能力就越強(qiáng)。

圖1 玻璃熱損耗示意圖

2 節(jié)能玻璃在節(jié)能建筑設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 工程背景

某工程為一個購物廣場，建筑總面積為95000m2，建筑的高度總共為62m，標(biāo)準(zhǔn)層的高度為3.9m，室內(nèi)和室外的高度差為0.45m。建筑總共有13層，地上有11層，地下有2層，局部為6層，地下層主要為車庫和設(shè)備用房，第1-5層為商場，第6層主要為餐飲和影廳，第7-11層為辦公樓，建筑結(jié)構(gòu)為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。由于此建筑為公共建筑，所以在對其進(jìn)行節(jié)能設(shè)計時，要按照公共建筑計算節(jié)能，并達(dá)到節(jié)能50%的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 中空玻璃的應(yīng)用

中空玻璃是組合而成的，其中一部分為2片或3片玻璃，另一部分為空氣層。在空氣間層中會充入一些惰性氣體，或者為真空，所以其能達(dá)到比較好的隔音、隔熱、保溫效果。比如，德國制造的真空類型的中空玻璃，其厚度總共只有6mm，傳熱系數(shù)為1.512W/（m2.K），可有效的降低室內(nèi)和室外通過門窗進(jìn)行的熱量交換，從而減少建筑內(nèi)部采暖設(shè)備的能量損耗，并對表面冷凝現(xiàn)象進(jìn)行限制。并且，玻璃的類型多種多樣，除普通的透明玻璃外，還有鍍膜玻璃，將不同類型的玻璃通過不同的方式組合起來，還可將中空玻璃和鍍膜玻璃的優(yōu)勢都發(fā)揮出來，使其具備更佳的性能。表1所示，為幾種不同原片玻璃組合的光學(xué)性能參數(shù)：

表1 幾種不同原片玻璃組合的光學(xué)性能參數(shù)

2.3 熱反射玻璃的應(yīng)用

熱反射玻璃會將一層金屬或非金屬鍍在玻璃表面，也可鍍上一層氧化物薄膜，這樣就能使玻璃具備反射能力，可將太陽能反射回大氣中，對其起到阻擋作用。如此一來，太陽光能就無法通過玻璃達(dá)到室內(nèi)，也就無法轉(zhuǎn)化為熱能。熱反射玻璃主要是通過對鍍膜的利用，使遠(yuǎn)紅外光被反射到室外。與此同時，玻璃所吸收的太陽熱能又會被鍍膜隔離開來，從而使熱量集中散發(fā)到室外的一側(cè)。通過這樣的方式，可將炫光和色散大大地減少，從而達(dá)到降低室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷的目的，使建筑工程在設(shè)備方面的投入降低，以達(dá)到節(jié)能的目的。通過遮陽系數(shù)可反映出熱反射玻璃的隔熱反射能力，遮陽系數(shù)越高，說明鍍膜的性能越差，遮陽系數(shù)越低，則說明其性能越高。但是，當(dāng)遮陽系數(shù)太低時，容易引起光污染問題，在對節(jié)能建筑進(jìn)行設(shè)計時，要以建筑的實際功能為依據(jù)，對各種性能的鍍膜作出合理地選擇，以便對室內(nèi)的光線進(jìn)行調(diào)節(jié)，并對輻射熱進(jìn)行控制。板樓一層以上，均設(shè)計為現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓板，外墻柱斷面的尺寸設(shè)計為80cm*80cm，縱向梁的斷面尺寸設(shè)計為100cm*70cm。外墻填充體的厚度設(shè)計為30cm，為加氣混凝土砌塊墻，樓梯間的剪力墻厚度也為30m，地下室為設(shè)置采暖設(shè)備。

2.4 吸熱玻璃的應(yīng)用

吸熱玻璃有兩方面的優(yōu)勢最為明顯，一是能夠?qū)⒋罅康募t外線輻射吸收進(jìn)來，二是可以保持比較好的可見光透過率。將具有著色作用的氧化物引入到普通的鈉鈣玻璃中，就可以成為吸熱玻璃，使其具備比較強(qiáng)的吸熱能力。在太陽光透過玻璃的時候，可實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，使光能被轉(zhuǎn)化成熱能，而熱能則能通過對流、輻射等方式進(jìn)行散發(fā)，以此來減少進(jìn)入室內(nèi)的太陽光能。吸熱玻璃有很多種顏色，如古銅色、茶色、藍(lán)色等，玻璃的顏色和厚度都是影響其吸熱能力的重要的因素。所以，在節(jié)能建筑設(shè)計中，要根據(jù)建筑所在地區(qū)的光照情況，對玻璃的顏色作出合理選擇。比如，當(dāng)吸熱玻璃的厚度為6mm，顏色為藍(lán)色時，可將50%左右的太陽輻射熱阻擋在外。吸熱玻璃在建筑工程中的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，只要建筑同時需要采光和隔熱，都可以利用吸熱玻璃來完成。尤其是在一些比較炎熱的地區(qū)，需要設(shè)置空調(diào)的部位、需要避免眩光的建筑物門窗部位等，采用吸熱玻璃能夠達(dá)到很好的隔熱和防眩效果。

3 結(jié)束語：

總之，節(jié)能玻璃在建筑設(shè)計中的合理應(yīng)用，可以有效提高建筑的節(jié)能環(huán)保性，降低建筑的能源損耗。因此，在對節(jié)能建筑進(jìn)行設(shè)計時，要根據(jù)實際的設(shè)計需求，結(jié)合建筑物的功能等，對中空玻璃、熱反射玻璃、吸熱玻璃等不同類型的節(jié)能玻璃作出合理的選擇，以盡可能地提升建筑的節(jié)能性，促進(jìn)我國建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，以推動我國社會的進(jìn)步。