節(jié)能玻璃熱工性能檢測(cè)

摘要：隨著建筑節(jié)能活動(dòng)的深入開展，節(jié)能玻璃正發(fā)揮著越來越重要的作用。本文闡述了節(jié)能玻璃的類型、特點(diǎn)及其熱工性能檢測(cè)項(xiàng)目，探討了熱工性能檢測(cè)方法中的相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：節(jié)能玻璃;熱工性能;檢測(cè)

0"引言

節(jié)能玻璃一般是指具有良好保溫和隔熱性能的玻璃。在建筑節(jié)能得到廣為關(guān)注的今天，建筑門窗和幕墻節(jié)能發(fā)揮著極其重要的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)空調(diào)采暖所消耗的能量中有20%～50%是經(jīng)門窗或幕墻傳熱發(fā)生的[1]。而玻璃是門窗或幕墻傳熱耗能的主要媒介，因此節(jié)能玻璃的應(yīng)用對(duì)建筑節(jié)能具有非比尋常的意義。

節(jié)能玻璃歷經(jīng)多年發(fā)展，已形成門類眾多的大家族，其產(chǎn)品種類逾千種。按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，節(jié)能玻璃可分為中空玻璃、真空玻璃和鍍膜玻璃三大系列[2]。中空玻璃是由兩片或多片玻璃組成，四周以高強(qiáng)度氣密性膠粘劑將玻璃、橡膠條、鋁合金框密封，內(nèi)腔充以干燥氣體（空氣或惰性氣體）的玻璃加工產(chǎn)品[3]。我國(guó)中空玻璃分為普通型和復(fù)合型兩大類，前者以浮法白玻為基片并以內(nèi)腔氣室隔熱;后者除氣室隔熱外，還以鍍膜玻璃、安全玻璃、LOW-E玻璃、絲網(wǎng)印刷玻璃、離子著色玻璃等為基片，提供更多或更好性能。真空玻璃是在兩片玻璃之間以0.1～0.2mm支撐物隔開，周邊以玻璃焊料密封，抽氣形成真空腔結(jié)構(gòu)的加工玻璃產(chǎn)品[4]。為了進(jìn)一步改善性能，真空玻璃常采用一片LOW-E玻璃，并且其形式除普通真空玻璃外，還有與中空玻璃復(fù)合的形式——復(fù)合真空玻璃。鍍膜玻璃是在玻璃基片上沉積其他材料，以改變玻璃光學(xué)、電學(xué)、化學(xué)和機(jī)械性能的加工玻璃產(chǎn)品[5]。其類型包括LOW-E鍍膜玻璃、熱反射鍍膜玻璃、低反射鍍膜玻璃、遮陽(yáng)型鍍膜玻璃、陽(yáng)光控制型鍍膜玻璃等多個(gè)品種。

熱工性能的檢測(cè)是衡量節(jié)能玻璃節(jié)能效果的關(guān)鍵依據(jù)，由于節(jié)能玻璃品種眾多，從而對(duì)檢測(cè)技術(shù)提出了比較高的要求，本文就此進(jìn)行了探討。

1"節(jié)能玻璃熱工性能檢測(cè)項(xiàng)目

按照《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB"50411-2007）第5.2.3條規(guī)定，幕墻玻璃進(jìn)場(chǎng)復(fù)檢見證取樣項(xiàng)目包括可見光透射比、傳熱系數(shù)、遮陽(yáng)系數(shù)和中空玻璃露點(diǎn);第6.2.3條規(guī)定，建筑外窗進(jìn)場(chǎng)復(fù)檢見證取樣項(xiàng)目（夏熱冬暖地區(qū)）包括氣密性、玻璃遮陽(yáng)系數(shù)、可見光透射比和中空玻璃露點(diǎn)。除了外門窗氣密性指標(biāo)與玻璃性能沒有直接關(guān)系，其他參數(shù)都與玻璃熱工性能相關(guān)，故介紹如下：

1.1"可見光透射比（）

按照《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》（JGJ/T"151-2008）第2.1.9條定義，可見光透射比是指標(biāo)準(zhǔn)光源（）透過玻璃成為室內(nèi)的可見光通量與投射到玻璃的可見光通量的比值，而按照《建筑玻璃"可見光透射比、太陽(yáng)光直接透射比、太陽(yáng)能總透射比、紫外線透射比及有關(guān)窗玻璃參數(shù)的測(cè)定》（GB/T"2680-94）第3.1節(jié)公式，可見光透射比是指可見光譜范圍內(nèi)（380nm到780nm），透射光強(qiáng)度占入射光強(qiáng)度的百分比。可見光透射比反映了玻璃的透光率，影響室內(nèi)照明能耗。

1.2傳熱系數(shù)（或）

傳熱系數(shù)是指玻璃兩側(cè)溫差為1K或1℃時(shí)，單位時(shí)間通過單位面積玻璃的熱量，其單位為W/（m2·K）或W/（m2·℃）。傳熱系數(shù)反映了玻璃的保溫隔熱性能，其值越低節(jié)能效果越好。

1.3"遮陽(yáng)系數(shù)（或）

遮陽(yáng)系數(shù)也稱為遮蔽系數(shù)，是指相同條件下，玻璃的太陽(yáng)光總透射比與3mm標(biāo)準(zhǔn)玻璃的太陽(yáng)光總透射比之比值。太陽(yáng)光總透射比（）又指通過玻璃成為室內(nèi)熱量的太陽(yáng)輻射與投射到玻璃上的太陽(yáng)輻射之比值，其值等于太陽(yáng)光直接透射所得熱量與太陽(yáng)輻射被構(gòu)件吸收再入室內(nèi)熱量之和。太陽(yáng)光總透射比反映了玻璃透射太陽(yáng)能的比例，影響采暖能耗和空調(diào)能耗，因而遮陽(yáng)系數(shù)也對(duì)采暖能耗和空調(diào)能耗有影響，但不同地區(qū)或季節(jié)對(duì)玻璃遮陽(yáng)系數(shù)有不同的要求，炎熱地區(qū)或夏季減小遮陽(yáng)系數(shù)有利于節(jié)能，寒冷地區(qū)或冬季提高遮陽(yáng)系數(shù)更有利于利用太陽(yáng)能而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

1.4"中空玻璃露點(diǎn)

中空玻璃露點(diǎn)是指封存在內(nèi)腔中的空氣濕度達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度。結(jié)露影響中空玻璃的透光性，同時(shí)也降低其隔熱效果，所以也是衡量中空玻璃節(jié)能效果的重要指標(biāo)。

2"節(jié)能玻璃熱工性能檢測(cè)方法

2.1"可見光透射比測(cè)定

節(jié)能玻璃可見光透射比的測(cè)量依據(jù)是GB/T"2680-94，其規(guī)定了采用分光光度計(jì)測(cè)定的條件和可見光透射比的計(jì)算方法。其原理是光譜透射比法，即分光光度計(jì)的兩束光中，測(cè)量光束透過測(cè)試玻璃，參考光束透過空氣，以2個(gè)相同的光電探測(cè)器接收后進(jìn)行比較得到透射率;或采用1個(gè)光電探測(cè)器，先后接收兩束光后再進(jìn)行比較。從380nm到780nm間隔=10nm有41個(gè)波長(zhǎng)光束，采用公式計(jì)算可見光透射比，對(duì)于單層玻璃可通過儀器配置的軟件直接計(jì)算得到結(jié)果。對(duì)于兩層或三層玻璃構(gòu)件可分別測(cè)出每一片玻璃的可見光透射比和可見光反射比數(shù)據(jù)，再以GB/T"2680-94中公式計(jì)算出兩層或三層玻璃構(gòu)件的可見光透射比。需要指出的是對(duì)于采用鋼化玻璃的節(jié)能玻璃，由于不能切割成分光光度計(jì)要求的尺寸（一般在100mm×100mm以內(nèi)），只能采用玻璃生產(chǎn)商另外提供的樣品，無法滿足現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收見證取樣要求，所以這項(xiàng)參數(shù)測(cè)試的真實(shí)性受到一定影響[6]。現(xiàn)在有些檢測(cè)機(jī)構(gòu)配置了暗室和大件玻璃夾持附件，可以檢測(cè)成品玻璃，解決了鋼化玻璃測(cè)試的難題。

2.2"傳熱系數(shù)測(cè)定

玻璃的傳熱系數(shù)可以通過測(cè)試其輻射率后計(jì)算得出，也可以通過防護(hù)熱板法或熱流計(jì)法測(cè)試熱阻后再換算而得。由于輻射率的測(cè)試相對(duì)容易，再結(jié)合廣東省建科院的玻璃光學(xué)、熱工性能計(jì)算軟件（Glazing"Design"1.5）進(jìn)行計(jì)算即可得到傳熱系數(shù)，目前這種方法應(yīng)用較為普遍。計(jì)算方法可參照《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ"131-2009）“附錄A"玻璃傳熱系數(shù)計(jì)算方法”。防護(hù)熱板法與熱流計(jì)法相比，前者精度更高，受環(huán)境、儀器和人為因素較少。防護(hù)熱板法測(cè)熱阻可按照《玻璃導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)方法》（JG/T"675-1997）進(jìn)行測(cè)試，熱阻與導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系是：（為熱阻，m2·K/W;為厚度，m;為導(dǎo)熱系數(shù)，W/m·K）;然后再按計(jì)算傳熱系數(shù)（為傳熱系數(shù)，W/（m2·K）;為熱阻;、分別為室內(nèi)外表面換熱系數(shù)，單位與傳熱系數(shù)相同）。中空玻璃的傳熱系數(shù)可按《中空玻璃穩(wěn)態(tài)U值（傳熱系數(shù)）的計(jì)算及測(cè)定》（GB/T"22476-2008）進(jìn)行測(cè)定，該標(biāo)準(zhǔn)包含了上述3種方法。其中防護(hù)熱板法測(cè)量傳熱系數(shù)誤差來源主要是平均熱流量和試驗(yàn)溫度的測(cè)量，減少誤差的措施包括經(jīng)常以標(biāo)準(zhǔn)參比板對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行標(biāo)定以及經(jīng)常對(duì)溫度傳感器進(jìn)行檢定等[7]。真空玻璃傳熱系數(shù)測(cè)定方法可按照《真空玻璃》（JC/T"1079-2008）“附錄A"真空玻璃保溫性能測(cè)量方法”進(jìn)行測(cè)試。但是該方法沒有明確冷、熱板與被測(cè)真空玻璃表面接觸壓強(qiáng)的影響，實(shí)際上該壓強(qiáng)對(duì)溫度傳感器與真空玻璃接觸的緊密程度以及測(cè)量板與真空玻璃和標(biāo)準(zhǔn)板之間的殘余氣體含量都有影響，并且會(huì)影響測(cè)量結(jié)果[8]。

2.3"遮陽(yáng)系數(shù)測(cè)定

如同可見光透射比的測(cè)定，遮陽(yáng)系數(shù)的測(cè)定也是依據(jù)GB/T"2680-94和分光光度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)際上后者涵蓋了前者，并且計(jì)算過程更為復(fù)雜。太陽(yáng)光譜被人為分為紫外光區(qū)（280nm～380nm）、可見光區(qū)（380nm～780nm）、近紅外光區(qū)（780nm～2500nm）和遠(yuǎn)紅外光區(qū)（4.5μm～25μm），它們所占比例分別為7%、46%、44%和3%。目前的主要問題是各單位所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)算方法、邊界條件等有所差異，因而檢測(cè)結(jié)果也有所出入，并給驗(yàn)收工作帶來一定困難。GB/T"2680-94是依據(jù)ISO"9050：1990制定的，與近年來國(guó)外應(yīng)用更多的ISO"9050：2003和其他國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)有些差異，依據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)的軟件計(jì)算結(jié)果自然不同。同時(shí)，玻璃取樣也存在前述尺寸問題，為此有些單位專門與儀器制造商合作改進(jìn)儀器，使其可以測(cè)量600mm×1000mm這么大尺寸的樣品。上述問題希望GB/T"2680-94修訂時(shí)能夠解決。下面僅以雙層玻璃構(gòu)件的檢測(cè)為例說明其測(cè)試過程，如圖1所示。

2.4"中空玻璃露點(diǎn)測(cè)定

中空玻璃露點(diǎn)可按照《中空玻璃》（GB/T"11944-2012）第7.3節(jié)“露點(diǎn)試驗(yàn)”規(guī)定進(jìn)行測(cè)定。

3"結(jié)語(yǔ)

由于節(jié)能玻璃種類多，特點(diǎn)各異，加上目前檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)也不夠完善，節(jié)能玻璃熱工性能的檢測(cè)常有一些出入。尤其中空鍍膜玻璃膜面位置的變化，就能對(duì)熱工性能產(chǎn)生顯著的差異，必須通過檢測(cè)才能確認(rèn)該節(jié)能玻璃的熱工性能，因此對(duì)節(jié)能玻璃熱工性能的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)該全面而準(zhǔn)確地理解和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張?jiān)讫垼狼伲罾?建筑幕墻門窗玻璃光學(xué)熱工性能檢測(cè)技術(shù)[J].門窗，2010（8）：16-20.

[2]黃曉研，萬(wàn)正先，彭春艷.建筑節(jié)能玻璃在我國(guó)未來的發(fā)展前景[J].玻璃，2013（9）：38-41.

[3]朱俊.談安全節(jié)能的中空玻璃及其選用[J].現(xiàn)代技術(shù)陶瓷，2013，34（6）：20-26.

[4]劉甜甜，許海鳳，唐健正.真空玻璃——節(jié)能門窗的新選擇[J].門窗，2013（8）.

[5]邵景楚，鞠淑麗，慈紅英.新型節(jié)能鍍膜玻璃[J].新型建筑材料，2011（8）：88-90.

[6]馬揚(yáng)，楊仕超.關(guān)于玻璃遮陽(yáng)系數(shù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的若干問題研究[C]//"2011年鋁全國(guó)門窗幕墻行業(yè)年會(huì)論文.廣州：中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)，2011：172-179.

[7]于翔，云騰.中空玻璃傳熱系數(shù)測(cè)定結(jié)果的不確定度評(píng)定[J].理化檢驗(yàn)（物理分冊(cè)），2011，47（10）：637-640.

[8]張磊，寧鐸，劉偉，等.一種可控恒壓強(qiáng)條件下真空玻璃傳熱系數(shù)測(cè)量?jī)x研制[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，31（2）：136-141.