中空玻璃的節能原理及發展現狀

戴海香

摘要：隨著建筑業水平的高度提升，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能原理，從保溫隔熱性、光學感觀性以及節能環保等方面對Low-E中空玻璃的性能進行了研究，最后從國內外的發展現狀出發，對Low-E中空玻璃的市場應用進行了研究。

關鍵詞：Low-E 中空玻璃 節能環保 應用研究

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

隨著我國建筑業水平的提高，建筑能耗也越來越高。據有關資料統計，西方國家的建筑業能耗占社會總能耗接近40%，而我國也將達到30%。在建筑物的維護結構中，主要包括門窗、墻體、屋面、地面，在這四大圍護結構中，門窗對室內的熱環境影響最大，而當今的建筑物，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，在冬天的采暖環境下，玻璃窗戶造成的熱量損失達到空調供熱負荷的30%-50%；在夏天的制冷環境下，因太陽輻射的熱量而消耗的冷量占空調制冷負荷的20%-30%。由此可見，采用具有節能效果的玻璃來做圍護將對建筑節能產生積極意義。

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的遠紅外線有較高反射比，達到90%以上，這種玻璃能比較高效率地阻擋遠紅外線輻射熱的傳遞，從而實現冬季的時候保溫、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，型材為空腹結構，空腹中裝有干燥劑。中空玻璃四周的密封已從焊接法、熔接法發展到膠接法。用膠接法生產中空玻璃要有質量較高的丁基膠和聚硫膠作黏接劑，同時要有好的壓機將玻璃板和隔框在黏接劑的作用下壓緊。

二、中空玻璃的節能原理及其性能

（一）中空玻璃的節能原理

在自然界中，熱量的傳遞方式包括傳導、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跟對流，還能極大地阻隔熱輻射，Low-E鍍膜玻璃在節能的同時，還具有較高的透光性，僅僅比普通玻璃降低5%，能夠滿足室內采光的要求，從而避免因節能造成的照明浪費。

中空玻璃最優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生溫室效應。在冬天，由于玻璃的導熱率大，單層窗則起到散熱的作用。中空玻璃既能減少傳導傳熱，又能減少對流傳熱和輻射傳熱。

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

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，冬天防止室內的熱量散失，就達到了室內冬暖夏涼的目的。

（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系數較高，不能有效地阻隔室內與外界的熱量傳遞，導致夏季室內熱、冬季室內冷。而Low-E中空玻璃不采用單片玻璃，而是在玻璃腔體內導入空氣，玻璃空腔中的空氣層通常達到幾毫米到十幾毫米，并且形成穩定的空氣層，由于空氣的熱傳導系數很低，能夠大大地降低室內與外界的熱傳遞。

（2）舒適的光學和感觀性能

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象，為室內及室外營造出更加舒適的光環境。

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一步提高。從而為人們營造出更加寧靜舒適的工作、生活環境。

（3）節能環保效果佳

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，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，從而達到既節能又環保的效果。

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，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。在北方的冬季，普通玻璃還會產生結露現象，導致窗框架常處于潮濕的狀態，從而孳生各種微生物，不僅讓人產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，可以保證室內的玻璃面上不產生結露，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、中空玻璃的發展現狀

（一）中空玻璃的國內外發展現狀

Low-E中空玻璃產生于上世紀60年代末，由歐洲的玻璃生產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，發達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中空玻璃明顯的節能優勢，其市場銷售量越來越大，甚至有些發達國家明確規定，建筑物的窗玻璃必須采用低輻射玻璃。在我國，對Low-E中空玻璃的認識始于上世紀90年代中期，由深圳南玻集團從美國引進生產線，開始生產Low-E中空玻璃，與此同時，國內的一些高級建筑，比如機場、博物館等開始使用這種低輻射玻璃，并產生了積極意義。隨后，我國開始自主研發Low-E玻璃，并于2003年批量生產并投入市場，這意味著我國的Low-E玻璃的生產技術已經躋身世界先進行列。

（二）中空玻璃的市場應用研究

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

（2）國際市場。縱觀全球，人們已經意識到能源緊缺問題的嚴峻形勢，在經濟蓬勃發展的同時，對新能源的開

發和使用受到全世界人們的重視，節約能源和創造新能源已成為應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”已成為節約能源的重點。在歐洲，由歐盟制定的節能減排目標中明確指出到2020年之前每年需要在建筑領域減少3億t左右的二氧化碳排放，有關的研究報告表明，在建筑領域采用Low-E玻璃可以幫助完成5%-25%的節能減排目標。

四、結論

隨著經濟的快速增長，人們對居住、工作環境的要求越來越高。玻璃已經由單純的采光材料向著裝飾性強、節約能源、控制光線、減小噪聲及改善環境等多種功能發展。美國在上世紀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，在建筑領域使用Low-E玻璃可以帶來更大的節能減排效果，且使用Low-E玻璃帶來的成本在長期來看遠遠低于使用普通玻璃，對改善生活、工作環境，保護環境有著十分重要的意義。

參考文獻：

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[3]張京玲，王文彪.Low-E玻璃選型及在節能建筑中的應用[J].玻璃與門窗幕墻，2010（8）.

責任編輯：楊國棟