節能玻璃光學及熱工性能檢測與應用分析

文｜佛山市南海區正建筑工程質量檢測有限公司 李晗晗

玻璃是由SiO2和其他化學物質熔融形成的非結晶無機材料。普通玻璃的化學組成是Na2O·CaO·6SiO2，主要成分是硅酸鹽復鹽。玻璃廣泛應用于建筑物幕墻及外窗結構中，可以遮風擋雨采光好，并且具有優于傳統墻體的熱工性能隔熱性能好。隨著科技的進步和建筑越來越高的發展需求，玻璃趨于滿足多方面的功能研究、生產及應用。

1、節能玻璃的分類

1.1 透明玻璃

透明玻璃的采光非常好，透光率達到80%以上。從下圖1可以對比看出。還有一種超白玻璃,是高透明的,透光率可達91.5%以上。采光好遮陽能力就會降低,傳熱系數變大,隔熱性能差。所以需要進行遮陽和減少傳熱的地區建筑需要采用透明玻璃的深處理產品。

1.2 吸熱玻璃

吸熱玻璃可以吸收太陽輻射,遮擋一定的太陽光，因其在加工過程中使用了具有吸熱作用的著色劑。因此吸熱玻璃可以根據顏色劃分產品類別。從物理學角度分析，顏色不同吸收能力也不同。所以玻璃顏色不同也會產生不同的透光率和吸收率。吸熱玻璃吸收部分熱能后玻璃本身會變熱成為一個熱源，產生輻射向室內外傳熱。室外空氣流動比室內大，對流換熱多，熱量傳到室外就多,可以起到隔熱的目的。

1.3 鍍膜玻璃

1.3.1 熱反射玻璃

熱反射玻璃也稱陽光控制鍍膜玻璃，加工成型時涂覆的熱反射膜層可以反射遮擋太陽光，從而阻止熱能進入室內。在夏季炎熱地區，太陽能進入室內的量能減少，也就減小了空調制冷負荷，自然能達到節能減排的效果。熱反射玻璃的反射率越高，隔熱效果越好,但太高的反射會對建筑物外向產生刺眼的光,產生一定的不安全因素。在線熱反射和離線熱反射都可以反射陽光，但是在線熱反射玻璃的采光較好，反射能力有所降低；離線熱反射玻璃的反射效果較好,遮陽隔熱的效果也更好。

1.3.2 低輻射玻璃

圖1

低輻射玻璃又稱為Low-E玻璃，低輻射能力可以減少熱量的損失。在冬季嚴寒地區可以由此降低采暖費用進而達到節能目的。在線低輻射鍍膜和離線低輻射鍍膜在現實中都有很廣泛的應用，而且主要以中空玻璃形式使用,能達到很好的隔熱效果。低輻射涂層在空氣中很容易氧化,加工和檢測時都應該盡快完成。

1.4 中空玻璃

中空玻璃是在兩片玻璃或多片玻璃以有效支撐均勻隔開并周邊粘接密封,使玻璃之間形成干燥氣體空間的玻璃制品[3]。中空玻璃的密封性能可以降低傳熱系數，減少熱量損失。而且中間充氬氣比充空氣的隔熱性能還要好。

1.5 真空玻璃

真空玻璃的傳熱系數比中空玻璃還要低,可以達到0.4-0.6 W/(m2·K)的技術要求，隔熱隔音效果都很好。選擇性能最優的單片玻璃組合成真空玻璃可以最大程度地控制輻射傳熱，使真空玻璃的優勢最大限度地呈現，實現節能保溫利益最大化。但目前主要在我國北方嚴寒和寒冷地區小規模地使用。

2、玻璃節能性能的檢測與分析

筆者公司采用PE公司生產的LAMBDA 750型紫外可見分光光度計、Spectrum BXⅡ傅立葉變換紅外光譜儀進行玻璃光學及熱工性能檢測。

2.1 參數測定計算公式

（1）可見光透射比計算式：

（2）可見光反射比計算式：

（3）太陽光直接透射比計算式：

（4）太陽光直接反射比計算式：

（5）太陽光直接吸收比計算式：

（6）半球輻射率：檢測計算出來的垂直輻射率乘上標準規定的對應玻璃表面系數，垂直輻射率的計算式為：

（7）太陽光總透射比計算式：

（9）計算玻璃系統的傳熱系數，太陽輻射可以忽略不計，只考慮室內外溫差，采用簡單的模擬環境條件以及冬季標準計算條件：

室內空氣溫度Tin=20℃

室外空氣溫度Tout=-20℃

室內對流換熱系數hc,in=3.6W/(m2·K)

室外對流換熱系數hc,out=16W/(m2·K)

室內平均輻射溫度 Trm,in=Tin

室外平均輻射溫度Trm,out=Tout

太陽輻射照度Is=300W/m2

計算過程相對復雜。計算式：

圖2 傳熱系數計算流程圖

2.2 結果對比及分析

按照標準的試驗計算方法，筆者進行過大量的試驗和研究,并列出下表1幾種實驗室常見的節能玻璃實測的光學熱工性能參數：

從實驗結果中可以看出，透明玻璃采光好、吸熱和鍍膜玻璃遮陽好而且還能維持一定的透光性、中空玻璃在隔熱性能有很大的優勢。

3、節能玻璃的應用

通過大量的試驗檢測和結果分析，以及玻璃行業的不斷開發進步，建筑施工中可以因地制宜選擇的玻璃品種越來越多。在施工設計時，應綜合考慮地理位置及氣候因素等：陽光長時間照射的方位或地區的玻璃門窗設計應考慮能減少熱能進入室內的品種，以此來降低空調降溫制冷工作負荷，因此可以考慮熱反射性能好的、吸收熱量強的玻璃；而嚴寒氣溫低的地區或背陽方位的的玻璃門窗設計應主要考慮熱傳導性能，可以選擇低輻射的、傳熱系數小的玻璃品種，保溫節能。所謂因地制宜，就是要根據不同要求制定最佳的設計方案，選擇合適的產品施工，最大限度的滿足高要求的節能標準。

4、總結

節能產品性能在不斷進步創新，節能標準也在不斷提高，檢測工作也應該更嚴格規范，力爭在每一個環節保證達標。只有全力以赴地推進綠色節能建筑的發展，合理的配置利用資源，才能提高資源的利用率和能源產值，使整個社會共同營造出綠色節能環保的生產生活環境。

表1