引言

　　建筑構(gòu)件中耗熱量比例最高的是外窗，其傳熱損失與冷風(fēng)滲透損失約占供暖總能耗的60％，因此建筑玻璃系統(tǒng)對建筑節(jié)能的影響很大，而其在建筑節(jié)能中資金支出也較大。

　　真正達到國家節(jié)能標準的塑鋼窗價格比較高，如塑鋼單玻窗、塑鋼雙玻窗、塑鋼中空玻璃窗的每平方米造價分別達到250、350、450元，塑鋼低輻射中空玻璃窗則更加昂貴，因此我國節(jié)能玻璃的用量僅占建筑玻璃的30％左右，而且是以控制夏季陽光透射的單層吸熱玻璃和熱反射玻璃為主，中空玻璃的用量仍比較少，與西方發(fā)達國家相比有較大差距。隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，節(jié)能玻璃的應(yīng)用將日益普及。

　　1、低輻射玻璃的節(jié)能原理

　　太陽溫度約為5800K，其輻射的主要能量集中在0.2～2μm的波長范圍內(nèi)，其中可見光和近紅外光區(qū)段能量占很大比重，必須減少這兩個區(qū)段的太陽輻射能量進入室內(nèi)才能實現(xiàn)夏季建筑節(jié)能。

　　常規(guī)的遮陽型節(jié)能玻璃主要指吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃，其太陽輻射的透射性能比較。

　　吸熱玻璃主要是通過吸收將太陽輻射能量先轉(zhuǎn)化為熱能(玻璃自身溫升)然后再以對流、輻射的形式向室內(nèi)外散發(fā)，減少了透過玻璃的日射得熱實現(xiàn)夏季建筑節(jié)能，其主要分為兩類:

　　1.1、本體著色

　　在無色透明平板玻璃的配合料中加入特殊的著色劑，采用浮法、平拉法等工藝生產(chǎn)。

　　1.2、表面鍍膜

　　在玻璃表面噴鍍吸熱和著色的氧化物薄膜。熱反射玻璃是鍍膜玻璃，其表面鍍有金屬、非金屬及其氧化物等薄膜，通過這些膜層對太陽光能的反射作用以阻擋夏季太陽光進入室內(nèi)。熱反射玻璃還具有良好的鏡面映像效果，可以美化街景和建筑立面，但選用不當會引發(fā)光污染。

　　低輻射玻璃也是一種鍍膜玻璃，其遮陽性能與熱反射玻璃相同。低輻射玻璃不僅具有顯著的遮陽性能，由于其傳熱系數(shù)K值小于其它類型的節(jié)能玻璃，其保溫性能也比較優(yōu)異。

　　低輻射玻璃的溫差傳熱節(jié)能機理較為復(fù)雜。玻璃系統(tǒng)的得(失)熱包括兩部分:太陽輻射得熱和玻璃本身的“對流換熱”部分。實際玻璃系統(tǒng)與室內(nèi)外空氣之間的換熱過程為大空間復(fù)雜換熱，玻璃內(nèi)外表面“對流換熱”包含對流和輻射兩部分。玻璃表面輻射率越低，其輻射換熱熱阻就越大，玻璃的傳熱系數(shù)就越小。

　　普通白玻在太陽輻射的可見光和近紅外光區(qū)段都具有很高的穿透率，即太陽輻射中的絕大部分能量都能透過。而冬季供暖室內(nèi)溫度約為18～20℃，根據(jù)維恩位移定律:

　　λmT=2.8976×10-3

　　即室內(nèi)壁體紅外輻射的最大單色輻射波長約為10μm，此時普通白玻對于λ>3μm的常溫物體紅外輻射穿透率已很小，室內(nèi)紅外輻射不會穿透玻璃流向室外，被動式太陽房和太陽能集熱器就是利用普通白玻的這一性質(zhì)。

　　可見普通白玻自身已具有良好的保溫性能，但普通白玻的表面輻射率比低輻射玻璃大，仍會有一部分紅外輻射被玻璃本體吸收后再向室外進行“對流換熱”，造成室內(nèi)熱量損失。

　　表面輻射力低的低輻射玻璃不僅能夠阻止室內(nèi)紅外輻射的透出，同時其反射能力比普通白玻還要強，相當于增加了玻璃系統(tǒng)本身的“對流換熱”熱阻(由導(dǎo)熱基本方程可知低輻射膜必須設(shè)在對流換熱熱阻小的一側(cè)才能有效增加傳熱熱阻，提高保溫性能)。

　　例如:3mm厚普通白玻的表面輻射率為ε=0.84，外表面換熱系數(shù)為23.3W/(m2・℃)，內(nèi)表面換熱系數(shù)為8.7W/(m2・℃)，總傳熱系數(shù)K=6.2W/(m2・℃);3mm厚低輻射玻璃的內(nèi)表面膜層輻射率ε=0.088，內(nèi)表面換熱系數(shù)可降為4.14W/(m2・℃)，外表面換熱系數(shù)不變，總傳熱系數(shù)減少為K=3.47W/(m2・℃)，單層低輻射玻璃ε=0.088)的傳熱量僅為單層普通玻璃(ε=0.84)的0.56倍。

　　因此在可見光區(qū)段透射率高、近紅外區(qū)段透射率低、傳熱系數(shù)小的低輻射玻璃比較適合北方寒冷地區(qū)使用。

　　從表中比較可以看出，低輻射玻璃在傳熱系數(shù)降低的同時，由于低輻射膜還同時具有遮陽性質(zhì)導(dǎo)致其夏季太陽輻射得熱的減少，全年綜合節(jié)能性能比較優(yōu)異。與其它節(jié)能玻璃相比，其對室內(nèi)采光的影響也比較小。

　　2、低輻射中空玻璃窗的逐時傳熱

　　由于玻璃很薄、熱容量很小，對于時間間隔為1h的動態(tài)空調(diào)負荷計算視為無遲后傳熱，可按穩(wěn)態(tài)方法進行建筑玻璃系統(tǒng)的逐時傳熱分析。分別為某地區(qū)冬季(南向)和夏季(西向)低輻射玻璃的逐時傳熱計算結(jié)果。

　　冬季室外0∶00～23∶00逐時空氣溫度(℃)為:-5.35，-7.19，-8.29，-9.34，-10.27，-11.05，-11.65，-12.04，-11.8，-10.52，-8.57，-6.33，-4.21，-2.56，-1.65，-1.57，-1.72，-2.03，-2.44，-2.94，-3.48，-4.02，-4.53，-4.98。

　　8:00～16:00南向太陽逐時輻射照度(W/m2)為:47，311，506，618，654，614，498，298，36。

　　夏季室外0∶00～23∶00逐時空氣溫度(℃)為:26.77，25.4，25.4，24.32，24.23，23.25，23.07，25.19，27.6，29.65，32.4，34.65，35.9，36.65，37.1，37.55，36.2，35.05，34，32.115，31.5，29.57，28.43，27.5。

　　6∶00～18∶00西向太陽逐時輻射照度(W/m2)為:2，83，109，135，151，158，162，362，542，661，692，630，445。冬夏室內(nèi)溫度分別為18、26℃。

　　從中可以看出，在冬季無日照時刻(主要是夜間)低輻射中空玻璃窗的耗熱量最小、保溫性能最好，但在冬季日照時刻建筑物南向房間普通中空玻璃窗向室內(nèi)的凈傳熱量(計入太陽輻射熱量)為最高，低輻射玻璃窗由于其遮陽性導(dǎo)致其向室內(nèi)傳熱

　　量降為最低。因此在冬季日照時刻(主要是白天)建筑物南向房間普通中空玻璃的節(jié)能效果最佳。

　　低輻射玻璃窗的遮陽性能和較小的傳熱系數(shù)使其在夏季日照時刻向室內(nèi)凈傳熱量為最低。但由于夏季空調(diào)房間室內(nèi)外空氣溫差波幅較冬季顯著減小，使低輻射中空玻璃窗的傳熱系數(shù)小的節(jié)能優(yōu)勢在夏季非日照時刻并不顯著。

　　在以夏季空調(diào)為主的南方地區(qū)，低輻射中空玻璃窗的節(jié)能效果主要靠其遮陽性能，這與其它遮陽型節(jié)能玻璃是一樣的，因此南方地區(qū)采用低輻射中空玻璃窗的節(jié)能效果與其它節(jié)能玻璃相比差距較小。低輻射玻璃最適合于北方寒冷地區(qū)的東、西、北三個朝向的外窗，如果低輻射玻璃窗應(yīng)用于南向?qū)⒂绊懡ㄖ�物冬季的太陽能利用�?/p>

　　3、低輻射玻璃的熱舒適性

　　在溫差傳熱下(不計太陽輻射)低輻射玻璃系統(tǒng)的逐時溫度，其室內(nèi)外空氣溫度的計算條件同圖2。

　　從中可以比較出低輻射玻璃與普通玻璃的冬夏季保溫性能差異。由于單層低輻射玻璃的低輻射膜層(換熱熱阻)設(shè)在玻璃內(nèi)表面上，因此單層低輻射玻璃的溫度更接近于室外環(huán)境溫度，夏季比普通白玻偏高、冬季比普通白玻偏低，熱舒適性降低，冬季窗體內(nèi)表面結(jié)冰的可能性增加。

　　而雙玻系統(tǒng)的情況正好相反，低輻射中空玻璃的內(nèi)玻溫度在冬夏季都比普通中空玻璃更接近于室內(nèi)環(huán)境溫度，這表明低輻射中空玻璃在非日照時間的熱舒適性和隔熱保溫性能均優(yōu)于普通中空玻璃。

　　4、結(jié)語

　　玻璃幕墻廣泛應(yīng)用于公共建筑圍護結(jié)構(gòu)中，玻璃幕墻具有透射和反射性質(zhì)，可創(chuàng)造出明亮的室內(nèi)光環(huán)境、內(nèi)外空間交融的效果，在建筑形式上有很強的表現(xiàn)力，成為現(xiàn)代城市建筑的一種標志。玻璃幕墻作為建筑的主要維護構(gòu)件既是影響能耗的關(guān)鍵部位，又是影響室內(nèi)舒適度的重要因素。