厚度對玻璃節能性能的影響分析

2016-07-05 00:54:53廖利娣廣東省建筑材料研究院

廣東建材 2016年6期

廖利娣（廣東省建筑材料研究院）

厚度對玻璃節能性能的影響分析

廖利娣
（廣東省建筑材料研究院）

【摘要】玻璃的節能性能對整棟建筑的能耗起著不可忽視的作用，而決定玻璃節能性能有許多因素，本文通過試驗分析玻璃本身厚度對玻璃熱工性能的影響，為提高玻璃節能性能提供依據，另外也為建筑工程師在工程設計中如何選用玻璃材料提供參考意見。

【關鍵詞】厚度；傳熱系數；遮陽系數

1　概述

隨著現代建筑快速的發展，不論是居建還是公建，都趨向于大面積采光，玻璃在建筑中被廣泛應用。玻璃材料的太陽光透射比、太陽光反射比、遮陽系數以及傳熱系數等指標，對建筑的室內熱環境和采暖空調能耗影響很大。因此，在建筑設計上如何利用玻璃材料，做到減少能耗，是建筑設計師亟待解決的問題。本文采用先進設備測試幾個不同厚度玻璃的透射比、反射比和遠紅外反射比，通過分析玻璃的幾個主要節能技術指標，總結出厚度對玻璃節能性能的影響，為建筑設計師選用玻璃材料提供參考意見。

2　試驗條件

本文采用同一生產批次的透明玻璃，選取5mm、6mm、8mm、10mm四種常見厚度進行光學試驗。太陽光透射比和反射比的測試設備是美國PE公司生產的Lambda750紫外/可見/近紅外分光光度計，另外遠紅外反射比的測試設備也是美國PE公司生產的Spectrum65傅立葉變換紅外光譜儀。計算軟件采用由廣東省建筑科學研究院開發的Glazing Design 1.0。

3　玻璃厚度對玻璃的節能性能試驗數據分析

3.1厚度對玻璃太陽光透射比的影響

從圖1可看出，波長250～380nm區間屬于紫外線波段，此波段的透射率幾乎為0，由此可見紫外線具有很弱的穿透力，透明玻璃能把99%的紫外線阻擋在外。波長超過380nm后，透射率大幅直線上升，而在波長380～500nm區間，四個厚度玻璃的透射率幾乎不變，玻璃厚度對其透射率沒有影響，但在500nm之后透射率隨著玻璃的厚度增加而減小。根據標準JGJ/T 151-2008中玻璃的太陽光透射比計算公式：

圖1　不同厚度玻璃的透射率光譜圖

式中，

τ（λ）——玻璃透射比的光譜；

Sλ——標準太陽光譜。

從上式中得知玻璃太陽光透射比隨著透射率增大而增大，由于玻璃透射率隨著厚度增大而變小，因此玻璃太陽光透射比隨著厚度的增大而變小。

3.2厚度對玻璃太陽光反射比的影響

圖2　不同厚度玻璃的反射率光譜圖

從圖2試驗數據看出，四個樣品的反射率幾乎重合，光線直射在玻璃表面上，玻璃對光譜的反射取決于玻璃的表面狀況，表面有鍍膜的玻璃對太陽光的反射比較大，例如熱反射鍍膜玻璃，因此玻璃的厚度對玻璃的太陽光反射比沒有影響。

3.3厚度對玻璃傳熱系數的影響

根據標準JGJ/T 151-2008中玻璃的傳熱系數計算公式：

式中，

Rt——玻璃系統熱阻；

hin、hout——玻璃系統室內、外側換熱系數；

Ri——氣體間層熱阻；

Rg.i——玻璃的固體熱阻。

單片玻璃中沒有空氣層，因此Ri=0，從式中看出影響傳熱系數大小的因素有：內外側換熱系數、玻璃表面的發射率和玻璃本身熱阻。換熱系數為對流換熱系數和輻射換熱系數之和，其中，對流換熱系數在標準中取定值，而輻射換熱系數與玻璃表面發射率成正比。

從圖3試驗數據看出，由于四個樣品的表面都是光滑、沒有鍍膜，且同一種材質的，四個樣品的遠紅外反射率幾乎重合，四個樣品的表面發射率大體一致，因此四個樣品的室內外換熱系數一致。

圖3　不同厚度玻璃的遠紅外反射率光譜圖

從上述分析和玻璃的傳熱系數計算公式中得知玻璃本身熱阻決定了玻璃的傳熱系數大小。下面通過計算得出玻璃傳熱系數，如圖4所示。

玻璃的導熱系數是1 W/（m·K），隨著厚度的變化，其熱阻也發生變化，從圖4看出，玻璃的傳熱系數隨著厚度的增加而變大，變化幅度隨著厚度的增加而變大，5mm增加到6mm傳熱系數只降低0.59%，若從5mm增加到10mm，傳熱系數就降低2.43%，由此看出，玻璃的厚度對其傳熱系數有影響，但影響效果不明顯。