建筑外窗玻璃Low-E鍍膜技術(shù)性能分析

李 赟，徐凱亮，鄧金燕

(1.成都錦毅房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，四川 成都 610000； 2.金地興蓉置業(yè)有限公司，四川 成都 610000; 3.內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川 內(nèi)江 641100)

目前，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是建筑技術(shù)設(shè)計(jì)中的專項(xiàng)設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)的工程成本較高，故在選擇節(jié)能技術(shù)方案時(shí)，要兼顧節(jié)能效果和成本，考慮技術(shù)方案的效果收益。

1 概況

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)于外墻門窗的技術(shù)要求是控制室內(nèi)外的熱交換。室內(nèi)外的熱交換有兩種形式：熱輻射和熱傳遞。目前應(yīng)用較為成熟的玻璃熱工技術(shù)主要是鍍膜技術(shù)和復(fù)合玻璃中空技術(shù)。

鍍膜技術(shù)是通過減少熱輻射實(shí)現(xiàn)遮陽保溫；復(fù)合玻璃中空技術(shù)是通過減少熱傳遞實(shí)現(xiàn)保溫節(jié)能。

2 Low-E鍍膜技術(shù)

2.1 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)建筑外窗玻璃有性能數(shù)據(jù)要求

目前玻璃的熱工性能通過建筑節(jié)能法規(guī)確保普及。同時(shí)，在部分改善型和高端住宅中，對(duì)建筑節(jié)能性能的要求會(huì)高于規(guī)范要求。

關(guān)于玻璃的熱工性能，目前在應(yīng)用中關(guān)注得比較多的玻璃的保溫節(jié)能參數(shù)，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，選用的建筑外窗玻璃的熱工性能必須滿足節(jié)能規(guī)范的相關(guān)要求。

2.2 Low-E鍍膜技術(shù)簡述

太陽光約有一半能量由不可見的紅外線和紫外線構(gòu)成[1]，相關(guān)研究給出的可見光能量轉(zhuǎn)化為熱能的比例不超過10%，故太陽光的熱效應(yīng)主要來自不可見光[2]。鍍膜技術(shù)的目的主要是有效降低紅外線的熱輻射量并確?？梢姽獾耐高^率。

Low-E玻璃又稱低輻射鍍膜玻璃，是在玻璃表面涂覆多層金屬或其他化合物組成的膜系產(chǎn)品[3]，是目前應(yīng)用最廣泛的建筑外窗玻璃鍍膜技術(shù)。Low-E鍍膜技術(shù)可以有效透過可見光，阻擋熱輻射；選擇性的反射熱量，選擇性的透過可見光。

Low-E鍍膜的構(gòu)造在宏觀上是一層厚度低于0.1 mm的薄膜；在微觀上的構(gòu)造分為單銀、雙銀、三銀(即一道、兩道、三道隔熱膜)。

目前的Low-E鍍膜技術(shù)可以做到可見光的透過比例高、紅外線透過比例低。鍍膜的層數(shù)可以做到相同的玻璃透光率，而遮陽系數(shù)有差異，太陽紅外熱能總透射比差異是較大的(見表1)。

表1 相同透光率，Sc,K,gIR值的對(duì)比

2.3 幾個(gè)熱工學(xué)概念

遮陽系數(shù)Sc：300 nm～2 500 nm波長(可見光與紅外波段)范圍內(nèi)，實(shí)際通過玻璃的熱量與通過厚度為3 mm厚標(biāo)準(zhǔn)玻璃的熱量的比值。遮陽系數(shù)越小，阻擋陽光熱量向室內(nèi)輻射的性能越好[4]。

導(dǎo)熱系數(shù)K：表征圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫差為1 ℃，在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的傳熱量，單位為W/(m2·K)[5]。

太陽能總透射比g：太陽能總透射比，也稱太陽能得熱系數(shù)(SHGC)，是指300 nm～2 500 nm波長(可見光與紅外波段)范圍內(nèi)太陽光直接透射比與二次傳熱的加和[6]。

太陽紅外熱能總透射比gIR：780 nm～2 500 nm波長范圍內(nèi)的太陽光直接透射比與二次傳熱的加和[7]。

太陽能總透射比g和紅外熱能總透射比gIR兩個(gè)概念有明顯差異。且Sc和g均為現(xiàn)行節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范中的指標(biāo)概念，也就是說，目前現(xiàn)行的節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范指標(biāo)，是以太陽300 nm～2 500 nm的全波段，包含可見與紅外能，合并計(jì)算的衡量玻璃隔熱性能的參數(shù)。太陽能總透射比g不同于太陽紅外熱能總透射比，基于遮陽系數(shù)進(jìn)行的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，與建成建筑的實(shí)際能耗狀況相差甚遠(yuǎn)。

在Low-E玻璃發(fā)展之前，玻璃的透光性和反射性并不具有明顯的光譜選擇特性，也就是說，玻璃在不同波長條件下的透射率和反射率變化不明顯，g值的大小可以近乎完整的表征玻璃的得熱能力。隨著Low-E玻璃的發(fā)展，人們可以通過在玻璃表面鍍制銀膜(或其他金屬薄膜)來控制太陽光透過及反射的波長范圍， Low-E玻璃在可見光380 nm～780 nm波段范圍內(nèi)，具有較高的透射率及較低的反射率；在780 nm～2 500 nm的紅外波段范圍內(nèi)，具有極低的透射率及較高的反射率，這樣既可以保證較好的采光效果，又可以達(dá)到隔熱保溫的目的。

用太陽紅外熱能總透射比gIR來核定建筑能耗，更符合實(shí)際能耗狀況。

2.4 Low-E膜對(duì)太陽光的選擇性過濾分析

由圖1可見不同的Low-E膜層數(shù)，可見光的過濾量差異并不大。但是對(duì)于紅外光的過濾量差異就很大了。圖1中在透光率相同的條件下，不同層數(shù)的Low-E膜層數(shù)，其遮陽系數(shù)Sc比值為0.55∶0.40∶0.33，其太陽紅外熱能總透射比gIR比值為30∶12∶4。同樣的可見光透射率，Sc和gIR差異較大，多層Low-E鍍膜技術(shù)對(duì)于玻璃的隔熱性能提升效果非常明顯。

從規(guī)范指標(biāo)遮陽系數(shù)Sc的角度進(jìn)行比較，遮陽系數(shù)Sc的值相同時(shí)，透光率和gIR的比值情況見表2，可見在相同的Sc值條件下，三層Low-E鍍膜的透光率是大于單層鍍膜的；三層Low-E鍍膜的gIR為單層鍍膜的1/7。

2.5 Low-E膜對(duì)傳熱系數(shù)K值的控制效果

規(guī)范實(shí)例：根據(jù)2017年發(fā)布實(shí)施的《四川省居住建筑節(jié)能65%設(shè)計(jì)導(dǎo)則》中表“D.0.3 玻璃配合不同窗框的整窗傳熱系數(shù)”，就整窗傳熱系數(shù)而言，將復(fù)合玻璃“6透明+12A+6透明”替換為“6高透光三銀Low-E+12A+6透明”后，整窗傳熱系數(shù)可由3.2 W/(m2·K)降低至2.4 W/(m2·K)，降幅0.8 w/(m2·K)。

3 結(jié)語

綜上，對(duì)于控制建筑外窗傳熱系數(shù)K而言：Low-E鍍膜效果最好，成本較低；增加中空層數(shù)效果好，成本高。并且，設(shè)置鍍膜和增加鍍膜的層數(shù)是不會(huì)影響鋁合金型材的截面尺寸，不會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)生連帶影響，也不會(huì)對(duì)工程產(chǎn)生連帶的成本增加。所以設(shè)置Low-E鍍膜和增加其設(shè)置的層數(shù)，是提高建筑外窗節(jié)能性能的低成本高效措施，應(yīng)在工程中有限選用。