中空玻璃的節(jié)能原理及發(fā)展現(xiàn)狀

戴海香

摘要：隨著建筑業(yè)水平的高度提升，建筑能耗占社會總能耗的比例越來越大，本文通過介紹Low-E中空玻璃的概念以及節(jié)能原理，從保溫隔熱性、光學(xué)感觀性以及節(jié)能環(huán)保等方面對Low-E中空玻璃的性能進(jìn)行了研究，最后從國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，對Low-E中空玻璃的市場應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：Low-E 中空玻璃 節(jié)能環(huán)保 應(yīng)用研究

中圖分類號：TQ171 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-5349（2017）07-0194-02

隨著我國建筑業(yè)水平的提高，建筑能耗也越來越高。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，西方國家的建筑業(yè)能耗占社會總能耗接近40%，而我國也將達(dá)到30%。在建筑物的維護(hù)結(jié)構(gòu)中，主要包括門窗、墻體、屋面、地面，在這四大圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，門窗對室內(nèi)的熱環(huán)境影響最大，而當(dāng)今的建筑物，為了美觀及采光性，門窗的面積也越來越大，越來越多的建筑立面采用玻璃幕墻，在大跨度的公共建筑中甚至采用玻璃屋蓋板。由于玻璃的固有特性，在冬天的采暖環(huán)境下，玻璃窗戶造成的熱量損失達(dá)到空調(diào)供熱負(fù)荷的30%-50%；在夏天的制冷環(huán)境下，因太陽輻射的熱量而消耗的冷量占空調(diào)制冷負(fù)荷的20%-30%。由此可見，采用具有節(jié)能效果的玻璃來做圍護(hù)將對建筑節(jié)能產(chǎn)生積極意義。

一、中空玻璃的概念

中空玻璃是由兩片或多片玻璃，以內(nèi)部充滿高效分子篩吸附劑的鋁框間隔出一定厚度的空間，邊部兩用高強(qiáng)度密封膠粘合而成的玻璃組件。中空玻璃的空隙最初是干燥的空氣，目前多用熱導(dǎo)率比空氣低的其他氣體。Low-E中空玻璃，也叫低輻射鍍膜玻璃，通過對玻璃表面鍍一層特殊的金屬氧化物，而這種氧化物對波長范圍4.5-25μm的遠(yuǎn)紅外線有較高反射比，達(dá)到90%以上，這種玻璃能比較高效率地阻擋遠(yuǎn)紅外線輻射熱的傳遞，從而實現(xiàn)冬季的時候保溫、夏季的時候隔熱的作用。

中空玻璃的隔框一般多用薄鋁型材，型材為空腹結(jié)構(gòu)，空腹中裝有干燥劑。中空玻璃四周的密封已從焊接法、熔接法發(fā)展到膠接法。用膠接法生產(chǎn)中空玻璃要有質(zhì)量較高的丁基膠和聚硫膠作黏接劑，同時要有好的壓機(jī)將玻璃板和隔框在黏接劑的作用下壓緊。

二、中空玻璃的節(jié)能原理及其性能

（一）中空玻璃的節(jié)能原理

在自然界中，熱量的傳遞方式包括傳導(dǎo)、對流和輻射三種，Low-E中空玻璃不僅能較好地限制熱量的傳導(dǎo)跟對流，還能極大地阻隔熱輻射，Low-E鍍膜玻璃在節(jié)能的同時，還具有較高的透光性，僅僅比普通玻璃降低5%，能夠滿足室內(nèi)采光的要求，從而避免因節(jié)能造成的照明浪費。

中空玻璃最優(yōu)良的性能即保溫隔熱性能。建筑物使用單層窗時，夏季照射的陽光會產(chǎn)生溫室效應(yīng)。在冬天，由于玻璃的導(dǎo)熱率大，單層窗則起到散熱的作用。中空玻璃既能減少傳導(dǎo)傳熱，又能減少對流傳熱和輻射傳熱。

減少傳導(dǎo)傳熱：中空玻璃的兩塊玻璃之間有一層熱導(dǎo)率比玻璃小得多的氣體，因此中空玻璃的傳導(dǎo)傳熱系數(shù)比單層玻璃小得多。

減少對流傳熱：中空玻璃在室外的冷面玻璃板的兩面溫差小，所以減少了冷面通過空氣對流傳導(dǎo)的熱量。

減少輻射傳熱：玻璃的輻射率較大，為0.82。如果在玻璃表面鍍上一層低輻射膜，便可使其輻射率降到0.1。這樣，在冬天就會把室內(nèi)向外輻射的熱量減少，起到保溫作用。如果在中空玻璃的兩個內(nèi)表面分別鍍上低輻射膜，夏天擋住炎熱的太陽光，冬天防止室內(nèi)的熱量散失，就達(dá)到了室內(nèi)冬暖夏涼的目的。

（二）中空玻璃的性能

（1）保溫隔熱性能好

普通的單片玻璃的熱傳導(dǎo)系數(shù)較高，不能有效地阻隔室內(nèi)與外界的熱量傳遞，導(dǎo)致夏季室內(nèi)熱、冬季室內(nèi)冷。而Low-E中空玻璃不采用單片玻璃，而是在玻璃腔體內(nèi)導(dǎo)入空氣，玻璃空腔中的空氣層通常達(dá)到幾毫米到十幾毫米，并且形成穩(wěn)定的空氣層，由于空氣的熱傳導(dǎo)系數(shù)很低，能夠大大地降低室內(nèi)與外界的熱傳遞。

（2）舒適的光學(xué)和感觀性能

Low-E中空玻璃對太陽的可見光具有較高的透射比，由于膜層的影響，相比普通玻璃的透射比僅降低5%，與此同時，Low-E中空玻璃對可見光的反射比很低，相比傳統(tǒng)的鍍膜玻璃，透過Low-E中空玻璃顯得更加柔和，由于反射比低，也大大降低了因反射造成的光污染現(xiàn)象，為室內(nèi)及室外營造出更加舒適的光環(huán)境。

由于中空玻璃空腔的作用，可以很大程度地降低外界傳來的噪音的音級，是一種理想的降噪隔音材料，如果在空腔中填入惰性氣體，降噪隔音效果還將進(jìn)一步提高。從而為人們營造出更加寧靜舒適的工作、生活環(huán)境。

（3）節(jié)能環(huán)保效果佳

建筑物外立面的熱損失是建筑物總能耗的主要部分，通過建筑物門窗Low-E玻璃的使用，可以很大程度地降低熱能的損失，特別是在寒冷季節(jié)，可以減少因采暖造成的二氧化碳、二氧化硫等有害氣體的排放，從而達(dá)到既節(jié)能又環(huán)保的效果。

中空玻璃可以在玻璃空腔中填入惰性氣體，并采用暖邊技術(shù)，可以提高中空玻璃的隔熱性能，中空玻璃本身具有很好的水密性、氣密性，相對于普通玻璃具有更高的遮蔽系數(shù)。在北方的冬季，普通玻璃還會產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，導(dǎo)致窗框架常處于潮濕的狀態(tài)，從而孳生各種微生物，不僅讓人產(chǎn)生不適感還不利于人的身心健康。而中空玻璃可以采用在其間隔條內(nèi)填入干燥劑，即使在寒冷的冬天，可以通過干燥劑吸附外界滲入的水分，同時由于中空玻璃能有效阻擋熱傳遞，可以保證室內(nèi)的玻璃面上不產(chǎn)生結(jié)露，給人們帶來更加舒適的體驗的同時還有利于人們的身心健康。

三、中空玻璃的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）中空玻璃的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

Low-E中空玻璃產(chǎn)生于上世紀(jì)60年代末，由歐洲的玻璃生產(chǎn)商開始展開對它的研究，直至1978年，在美國成功運用于建筑物，隨后，發(fā)達(dá)國家均開始致力于研究這種低輻射的中空玻璃并投放于市場。由于Low-E中空玻璃明顯的節(jié)能優(yōu)勢，其市場銷售量越來越大，甚至有些發(fā)達(dá)國家明確規(guī)定，建筑物的窗玻璃必須采用低輻射玻璃。在我國，對Low-E中空玻璃的認(rèn)識始于上世紀(jì)90年代中期，由深圳南玻集團(tuán)從美國引進(jìn)生產(chǎn)線，開始生產(chǎn)Low-E中空玻璃，與此同時，國內(nèi)的一些高級建筑，比如機(jī)場、博物館等開始使用這種低輻射玻璃，并產(chǎn)生了積極意義。隨后，我國開始自主研發(fā)Low-E玻璃，并于2003年批量生產(chǎn)并投入市場，這意味著我國的Low-E玻璃的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)躋身世界先進(jìn)行列。

（二）中空玻璃的市場應(yīng)用研究

（1）國內(nèi)市場。我國是能源緊缺的國家，隨著我國節(jié)能政策的推動，建筑節(jié)能日益受到人們的關(guān)注；另外，隨著環(huán)境問題的日益突出，在建筑材料的使用上，一些對環(huán)境造成污染的材料逐步被淘汰，而一些新型的環(huán)保性材料成為市場上的熱點。而Low-E中空玻璃由于它獨特的功能性，不僅符合我國的節(jié)能政策，還適應(yīng)了我國可持續(xù)發(fā)展的政策主張，使得這種節(jié)能環(huán)保性的材料迅速成為市場的熱點。隨著Low-E中空玻璃生產(chǎn)工藝的成熟，性價比也越來越高，由最開始運用在大型的公共建筑，比如機(jī)場、體育館、博物館，逐步發(fā)展到運用到民用住宅建筑中。

（2）國際市場。縱觀全球，人們已經(jīng)意識到能源緊缺問題的嚴(yán)峻形勢，在經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的同時，對新能源的開

發(fā)和使用受到全世界人們的重視，節(jié)約能源和創(chuàng)造新能源已成為應(yīng)對能源問題的兩大重要措施。而建筑能耗在社會總能耗中占有非常大的比例。于是，“綠色建筑”已成為節(jié)約能源的重點。在歐洲，由歐盟制定的節(jié)能減排目標(biāo)中明確指出到2020年之前每年需要在建筑領(lǐng)域減少3億t左右的二氧化碳排放，有關(guān)的研究報告表明，在建筑領(lǐng)域采用Low-E玻璃可以幫助完成5%-25%的節(jié)能減排目標(biāo)。

四、結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，人們對居住、工作環(huán)境的要求越來越高。玻璃已經(jīng)由單純的采光材料向著裝飾性強(qiáng)、節(jié)約能源、控制光線、減小噪聲及改善環(huán)境等多種功能發(fā)展。美國在上世紀(jì)80年代末期，Low-E玻璃窗已占整個雙層玻璃窗市場的1/4以上，歐洲每年用量在5000萬m以上，全世界年用量已超過1.2億m。德國政府1996年立法規(guī)定，所有建筑物都必須采用Low-E玻璃?？紤]到我國Low-E玻璃使用量僅占所有建筑玻璃的15%左右，在建筑領(lǐng)域使用Low-E玻璃可以帶來更大的節(jié)能減排效果，且使用Low-E玻璃帶來的成本在長期來看遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于使用普通玻璃，對改善生活、工作環(huán)境，保護(hù)環(huán)境有著十分重要的意義。

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責(zé)任編輯：楊國棟