Low-E玻璃的热工性能评价指标

  引言

　　随着全球能源供应危机的日益加剧，能源将成为制约各国经济的主要因素。我国提出了社会经济和能源可持续发展战略，建设节约型社会，在实现国民经济快速发展的同时努力降低单位GDP的能源消耗。而建筑行业的节能潜力巨大，在不断提高人们居住环境舒适度的同时，降低建筑耗能总量，有效缓解能源的供需矛盾，既具有实际经济意义，又具有重要的社会意义和环保价值。建筑物中通过门窗散失的热量约占整个建筑物采暖或制冷能耗的50%，而通过玻璃流失的热量约占整个窗户流失热量的80%。因此，如何降低经玻璃流失的热量损失对整个建筑物的节能至关重要。

　　Low-E玻璃由于其对长波红外辐射具有良好的阻挡作用，而紫外及可见光基本通过，具有优异的隔热、保温性能。是降低建筑物能耗的有效途径。

　　1 Low-E玻璃节能原理

　　1.1　太阳辐射光谱

　　如图1所示，太阳辐射主要集中在可见光部分(380~780nm)，波长大于可见光的红外线(>780nm)和小于可见光的紫外线(<380nm)的部分较少。在全部辐射能中，波长在150~4000nm的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。

      图1中NIR是近红外波段，近红外辐射照射到物体(如建筑物、室内家具)上时，将会转换成远红外线再次辐射出来。IR是远红外区，是22 ℃黑体的远红外辐射强度，暖气、人体、炎热路面等所发出的热辐射主要集中在此波段上。

　　1.2　各种Low-E玻璃的透过光谱分析

      分析图2、图3可知，与普通玻璃相比，镀膜玻璃在近红外波段内的透过相应减少，且从单银到双银再到三银明显减少，从而阻挡热辐射。尤其是三银Low-E玻璃，具有高的可见光透过率，从而保证了高的采光性，同时具有最低的近红外透过率，从而有效地阻挡了热辐射。

　　2 Low-E中空玻璃的传热原理

　　由于离线Low-E玻璃极易氧化，故不会单片使用。通常Low-E玻璃是由2片或多片玻璃组合而成，每片玻璃间用硅酮胶密封形成中空腔，中空腔内充有干燥的空气或惰性气体。

　　根据能量传递原理，如图4所示，当Low-E中空玻璃两侧有温差时，热量就会从温度高的一侧通过构件传递到温度低的一侧。其传热可分为两部分，一部分为太阳直接传热SHGC，另一部分为室内外温差引起的传热。

 

      室内外温差引起的传热主要包括：(1)室外环境与构件外表面的辐射与对流;(2)各层玻璃板内部的热传导;(3)中空腔内气体的导热、对流;(4)中空腔玻璃板之间的辐射;(5)构件内表面与室内环境的辐射与对流。

　　3 Low-E中空玻璃的热工性能评价指标

　　根据Low-E中空玻璃的传热原理，引用以下参数来评价Low-E中空玻璃的热工性能。

　　3.1 传热系数

　　所谓传热系数是指在构件两侧温差为1 ℃时，单位时间、通过构件单位面积所传递的热量叫总传热系数。目前国内普遍使用美国标准的U值，对于整个门窗系统用Uw来表示，而本文研究的Low-E中w空玻璃用Ug来表示。

　　根据Low-E中空玻璃的传热原理，Ug可用下式g来计算：

　　1/Ug =1/ho+1/hi+Σ1/(hg+hr)+Σ(dm+rm)(1)

　　其中： h =4ΣT3/(1/E1+1/E2-1) (2)

　　式中：ho、hi─分别是玻璃室外侧、室内侧表面的换热系数;

　　hg ─第n间隔层气体的传热系数(包括对流和传导)，普通单中空玻璃n取1，双中空n取2，依次类推;

　　hr─第n间隔层两侧玻璃表面的辐射传热系数，普通单中空玻璃n取1，双中空n取2，依次类推;

　　E1、E2─第n间隔层两侧玻璃表面的辐射率，普通单中空玻璃n取1，双中空n取2，依次类推;

　　dm、rm─分别是第m层玻璃的厚度和热阻;普通单中空玻璃有两块，m取2，双中空m取3，依次类推。

　　综合式(1)、式(2)可知影响Low-E中空玻璃U值的因素有以下几点：

　　3.1.1辐射率E

　　图5是以4 mm Low-E玻璃+12 mm间隔框充90%氩气+4 mm白玻的Low-E中空系统的Ug值与辐射率关系的实测图：