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  • low-e玻璃與熱反射鍍膜玻璃熱學性能的比較

  • 評論:0  瀏覽:2535  發布時間:2006/11/20
  • 一、 概述
      我國是能源消耗大國,目前全國單位建筑面積能耗是發達國家的2-3倍以上,面對嚴峻的事實,發展節能建筑刻不容緩。國家建設部提出:到2010年,新建建筑爭取1/3以上能夠達到節能建筑標準。同時,全國城鎮建筑總耗能要實現節能50%的目標。Low-E玻璃和熱反射鍍膜玻璃是建筑節能領域的主要材料,下面把這兩種玻璃性能比較一下。{TodayHot}
      二、熱能的形式及玻璃組件的傳熱
      自然環境中的最大熱能是太陽輻射能,其中可見光的能量僅占約1/3,其余的2/3主要是熱輻射能(圖1)。          
      自然界另一種熱能形式是遠紅外熱輻射能(圖1中虛線),其能量分布在4~50μm波長之間。在室外,這部分熱能是由太陽照射到物體上被物體吸收后再輻射出來的,夏季成為來自室外的主要熱源之一。在室內,這部分熱能是由暖氣、家用電器、陽光照射后的家具及人體所產生的,冬季成為來自室內的主要熱源。
      太陽輻射投射到玻璃上,一部分被玻璃吸收或反射,另一部分透過玻璃成為直接透過的能量。被玻璃吸收太陽能使其溫度升高,并通過與空氣對流及向外輻射而傳遞熱能,因此最終仍有相當部分透過了物體,這可歸結為傳導、輻射、對流形式的傳遞。{HotTag}
      對暖氣發出的遠紅外熱輻射而言,玻璃不能直接透過,只能反射或吸收它,最終僅以傳導、輻射、對流的形式透過玻璃,因此遠紅外熱輻射透過玻璃的傳熱是通過傳導、輻射及與空氣對流體現的。
      玻璃吸收能力的強弱,直接關系到玻璃對遠紅外熱能的阻擋效果。輻射率低的玻璃不易吸收外來的熱輻射能量,從而玻璃通過傳導、輻射、對流所傳遞的熱能就少,低輻射玻璃正是限制了這一部分的傳熱。
      以上兩種形式的熱能透過玻璃的傳遞可歸結為兩個途徑:太陽輻射直接透過傳熱、對流傳導傳熱。透過每平方米玻璃傳遞的總熱功率Q可由下式表示:
      Q=630Sc+U(T內-T外)  
    式中630是透過3mm透明玻璃的太陽能強度,(T內-T外)是玻璃兩側的空氣溫度,均是與環境有關的參數。Sc和U是玻璃自身的固有參數,其含義如下:
      Sc———玻璃的遮陽系數,數值范圍0~1,它反映玻璃對太陽直接輻射的遮蔽效果。
      U———玻璃的傳熱系數,它反映玻璃傳導熱量的能力。
      由此可見,玻璃節能性的優劣由U和Sc這兩個參數就完全可以判定。
      三、不同玻璃的傳熱特性及參數
      1、普通透明玻璃
      透明玻璃(鈉鈣硅玻璃)的透射范圍正好與太陽輻射光譜區域重合(見圖2),因此,在透過可見光的同時,陽光中的紅外線熱能也大量地透過了玻璃,而3~5μm中紅外波段的熱能又被大量地吸收,這導致它不能有效地阻擋太陽輻射能。
      對暖氣發出的波長5μm以上的熱輻射,普通玻璃不能直接透過而是近乎完全吸收,并通過傳導、輻射及與空氣對流的方式將熱能傳遞到室外。
      2、熱反射鍍膜玻璃
      熱反射鍍膜玻璃———在玻璃表面鍍金屬或金屬化合物膜,使玻璃呈顯豐富色彩并具有新的光、熱性能。其主要作用就是降低玻璃的遮陽系數Sc,限制太陽輻射的直接透過。熱反射膜層對遠紅外線沒有明顯的反射作用,故對改善U值沒有大的貢獻。
      在夏季光照強的地區,熱反射玻璃的隔熱作用十分明顯,可有效衰減進入室內的太陽熱輻射。但在無陽光的環境中,如夜晚或陰雨天氣,其隔熱作用與白玻璃無異。從節能的角度來看它不適用于寒冷地區,因為這些地區需要陽光進入室內采暖。北方寒冷地區采用這種玻璃的唯一目的就是追求裝飾效果。
      3、Low-E玻璃(低輻射鍍膜玻璃)
      Low-E玻璃———在玻璃表面鍍低輻射材料銀及金屬氧化物膜,使玻璃呈現出不同顏色。其主要作用是降低玻璃的U值,同時有選擇地降低Sc,全面改善玻璃的節能特性。
      高透型Low-E玻璃,遮陽系數Sc≥0.5,對透過的太陽能衰減較少。這對以采暖為主的北方地區極為適用,冬季太陽能波段的輻射可透過這種Low-E玻璃進入室內,經室內物體吸收后變為Low-E玻璃不能透過的遠紅外熱輻射,并與室內暖氣發出的熱輻射共同被限制在室內,從而節省暖氣的費用。
      遮陽型Low-E玻璃,遮陽系數Sc<0.5,對透過的太陽能衰減較多。這對以空調致冷的南方地區極為適用,夏季可最大限度地限制太陽能進入室內,并阻擋來自室外的遠紅外熱輻射,從而節省空調的使用費用。
      不同的Low-E玻璃品種適用于不同的氣候地區,就節能性而言,其功能已經覆蓋了熱反射鍍膜玻璃。
      4、幾種玻璃的綜合參數
      以下中空玻璃的結構相同,鍍膜面位于中空玻璃的第2#面(室外玻璃的內表面)
      說明:6C表示6mm透明玻璃,CTS140、CES11、CEB12分別是南玻熱反射玻璃和Low-E玻璃型號。傳熱系數是美國ASHRAE標準條件下的數值。
      以上數據是南玻集團工廠實際測量數值。
      分析表明:在同等透光率下,遮陽型Low-E玻璃具有更低的遮陽系數Sc,這意味著它在限制太陽熱輻射的同時,并不過多阻擋可見光的透過,通俗地說,它將陽光中的熱量過濾掉了。熱反射鍍膜玻璃獲得低遮陽系數Sc的代價是,損失可見光的透過,這會極大地影響室內的自然采光。
      四、結束語
      以上簡述了兩種玻璃的主要熱學性能區別。目前,在國家產業政策的指導下、國家節能法規的約束下,Low-E玻璃的應用已非常廣泛,希望Low-E玻璃能走的更遠,希望國家科研部門及生產廠家能開發出更高端的玻璃節能產品,在國家節能領域作出巨大貢獻。

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