LOW-E玻璃在建筑節能設計中應用的研究

曹廣洋

（中元宇晨（北京）建筑設計有限公司 北京 100000）

前言

LOW-E玻璃也叫做低輻射鍍膜玻璃，其對于1.0～40μm范圍波長的遠紅外線，能夠基本完全反射、低二次向外輻射、低吸收，將遠紅外輻射熱傳遞有效阻隔。目前，市面上常見的LOW-E玻璃主要是中空玻璃的形式，具有良好的防結露、防噪聲、保溫、個人功能。在建筑領域中，門傳熱損失造成的能耗，在建筑總能耗中占比約在30%，而使用LOW-E玻璃制作建筑門窗、玻璃幕墻，能夠將輻射造成的熱量損失大大降低，保證室內溫度，提高節能性。

1 LOW-E玻璃技能性的影響指標

1.1 傳熱系數

傳熱系數，指的是在特定情況下，熱量通過玻璃，在單位時間、單位溫差、單位面積傳遞的能量，其單位為W/m2·K，其中單位溫差指的是室內外溫差。如果玻璃具有越大的傳熱系數，則證明其保溫性能、隔熱性能越差，通過玻璃損失的能量也就越多[1]。可以采取理論計算的方法，實際測量的方法等，對傳熱系數加以獲取，目前已有標準化的方法，包括計算法、熱流計法、防護熱板法等。

1.2 遮陽系數

遮陽系數是影響LOW-E玻璃性能的一個重要指標，其與3毫米無色透明玻璃相對應而作出的定義。基于3mm透明玻璃太陽能總透過率，將其它種類玻璃太陽能總透過率與其相比較，得出結構。如果有越低的遮陽系數，說明越少的太陽能可進入室內。通常情況下只有在窗墻比例較大，氣候炎熱的地區，才利用較低遮陽系數的玻璃節能，在窗墻比例較小，氣候寒冷的地區，要采用高遮陽系數的玻璃，使更多太陽能進入室內，降低采暖能耗。

1.3 太陽得熱系數

太陽得熱系數也叫做太陽能總透射比或得熱因子，指的是在相同的太陽輻射情況下，太陽輻射能量穿過玻璃進入室內的量，和通過相同尺寸大小，沒有玻璃遮擋的開口進入室內的太陽能的量的比率。其中，航向比指的是3mm標準白玻璃太陽能透過率取值，太陽能得熱系數和航向比之間的比值就是遮陽系數。

2 LOW-E玻璃的選型分析

2.1 原片玻璃選擇

在LOW-E玻璃選型中，原片玻璃選擇有著重要的影響。例如在空氣夾層為12mm的普通中空玻璃中，K值變化情況，玻璃厚度變化情況，具有直線關系，玻璃厚度增加，不能有效降低中空玻璃K值。例如，8＋12＋8mm組合的玻璃，和6＋12＋6組合的玻璃，K值沒有發生太大的變化，對建筑能耗不會產生較大的影響[2]。用鍍膜玻璃形成中空，根據原片玻璃不同種類，厚度也會有所不同，主要因素則是玻璃鍍膜類型。LOW-E玻璃包括在線LOW-E玻璃和離線LOW-E玻璃，其中離線LOW-E玻璃包括單銀高透型、遮陽型、雙銀型等類型。其中單銀高透型可達到83%的透光率，遮陽型、高透型透光率則在40%左右，遮陽系數不足0.5。相同配置的LOW-E玻璃中空玻璃，以及6＋12＋6mm雙白中空玻璃中，雙白中空玻璃K值2.9W/m2·℃，普通單銀LOW-E玻璃中空玻璃K值1.8W/m2·℃，二者相差較為顯著。

2.2 鍍膜面位置

在LOW-E玻璃鍍膜面，主要特點是低輻射，形成中空玻璃后，不同的鍍膜面位置，對于中空玻璃的特性也有著不同的影響。在中空玻璃中，主要包括室外方向的外層和內層、室內方向的內層和外層，按照以上順序分別記為1號、2號、3號、4號。將LOW-E玻璃和白玻璃通過6＋12＋6mm的方式組合計算，在不同位置防治鍍膜面，中空玻璃特性都發生了顯著變化。當在2、3號面鍍膜，傳熱系數K值為1.923，具有較好的保溫隔熱性能。在2號面中太陽得熱系數為0.625，在3號面時太陽得熱系數為0.676。所有，如果在南方地區，可在2號面鍍膜，在寒冷的北方地區，可在3號面鍍膜。吸熱玻璃在室外，在2號面或3號面鍍膜，傳熱系數為1.925，2號面太陽得熱系數為0.347，2號面太陽得熱系數為0.586。這是由于在3號面鍍膜，吸熱玻璃已經吸收了部分太陽輻射熱，LOW-E玻璃膜反射部分太陽輻射熱，吸熱玻璃二次輻射大部分也被LOW-E玻璃膜反射，因此3號面鍍膜的太陽得熱系數小于2號面鍍膜[3]。

表1 LOW-E玻璃鍍膜面位置對節能的影響

2.3 氣體夾層

氣體夾層對中空玻璃隔熱特性影響很大，夾層氣體影響因素，主要包括了氣體夾層厚度、氣體中列、氣體夾層間隔條、密封膠等。當前常用的中空玻璃氣體夾層，一般是12mm、9mm、6mm的厚度，例如在3種6mm中空玻璃組合夾層中，1～9mm時K值快速下降，9～13mm時逐漸緩慢，13mm后，保持穩定或略有回升。因此，在6mm中空玻璃組合中，如果氣體夾層厚度超過13mm，節能效果將不會增加，應選擇12mm左右的厚度。中空玻璃夾層要使用化學性質穩定、導熱系數低的氣體，除了常規空氣外，還包括氙氣、氪氣、氬氣等惰性氣體，不同氣體具有不同導熱系數，氣體導熱系數通常較低，因而中空玻璃熱阻性能良好[4]。間隔條中常規鋁條導熱系數為160W/m·K，而當前新型的Swiggle膠條性能更為理想。另外，密封膠包括聚氨酯類、聚硫類、硅酮類、聚異丁烯等，性能均比較理想，根據實際需求選擇。

3 LOW-E玻璃在建筑節能設計中的應用

3.1 在寒冷氣候區的應用

寒冷氣候區通常具有很長的冬季時間，平均氣溫比較低的中高緯度地區。在寒冷地區中，一般有幾周甚至幾個月的時間，室外氣溫比人們需要的室內溫度水平低很多。在這些區域建筑節能設計中，應采用高透型的LOW-E玻璃，陽光透過率水平較高，在冬季白天的時候，能夠使室內進入更多的陽光。LOW-E玻璃膜在室內、室外等不同面，對于傳熱系數的計算都不會產生影響，不過實際應用中，難免也會存在差異。LOW-E玻璃的最大特點，就是能夠將熱輻射向熱源方向反射，因此在安裝過程中需要對朝向加以考慮。如果需要以室內保溫為主，將LOW-E玻璃應用于室外面，取得優于室內面的性能。如果對外部熱輻射阻止，則將LOWE玻璃膜鍍在室內面。

3.2 在溫暖氣候區的應用

在溫暖氣候區，一般夏季較為炎熱的中高緯度地區，例如我國大部分地區、日本、美國等。在這些地區中，室外具有很高的溫度，如果室內直接進入大量的太陽光，將會迅速提升室內溫度，進而提高室內制冷成本。因此在這些地區建筑節能設計中，LOW-E玻璃應當采用低遮陽系數的類型。當前市面上常見的主要包括單銀型和雙銀型的LOW-E玻璃，其中，雙銀LOW-E玻璃的遮陽系數較低，且透光率較高，在很多南方地區使用優勢比較明顯。不過雙銀LOW-E玻璃具有復雜的生產工藝，對生產線具有很高的要求，生產成本和市場價格均比較高。單銀型LOW-E玻璃作為遮陽型LOW-E玻璃，具有更簡單的生產工藝，對生產線要求也不高，因而成本和價格功能更便宜。單銀型和雙銀型的遮陽系數相差不多，在透光率方面存在較大差異，但是基本都能夠滿足實際應用需求[5]。

3.3 在夏熱冬冷氣候區的應用

夏熱冬冷氣候區，在夏季氣候比較炎熱，室內可能達到30℃以上，甚至可能到達40℃，但在冬季比較寒冷，室內溫度不足10℃，甚至更低，具有十分復雜的氣候條件。這類地區的氣候特點在于，夏季時間較長，太陽具有很大的輻射強度，因而在建筑節能設計中，需要關注夏季放熱和冬季保暖兼顧。這些地區的LOW-E玻璃應用，類似于炎熱氣候地區，需要使用具有較低遮陽系數的LOW-E玻璃。但是不同類型的LOW-E玻璃優缺點不同，因此在實際應用中，應當對建筑設計需求加以滿足，例如采光問題等，不能利用透光性能的損失，達到隔熱能力提升的目的。

4 LOW-E玻璃在建筑節能設計中的應用注意事項

在建筑節能設計中，玻璃節能十分重要，使用LOW-E玻璃，考慮到其節能效果受到遮陽系數、傳熱系數的影響，在實際應用中，應當注意以下問題。節能效果會受到LOW-E玻璃鍍膜類型、鍍膜面位置的很大影響。在不同的中空玻璃組合中，在適宜的范圍內選定夾層氣體層厚度，能夠極大的提升節能效果。對于中空玻璃K值來說，間隔條性能會產生較大的影響。使用密封膠不但能夠獲得理想的粘結性能，對于耐老化性能、耐候性也十分理想。對于各個地區的氣候情況，建筑類型等因素要綜合考慮，進而確保LOW-E玻璃在建筑節能設計中的應用效果與合理性。

5 小結

在當前建筑領域中，對于建筑節能性十分注重。將LOW-E玻璃應用在建筑節能設計中，大幅降低建筑能耗，滿足同時滿足建筑透光性、保暖性等要求，減少熱量損失，降低供熱能耗，達到良好的節能效果。

[1]楊泉.普通隔熱膜、Low-E隔熱膜與Low-E玻璃在建筑節能改造中的應用對比[J].墻材革新與建筑節能，2016（10）：18～20.

[2]王宏偉，蒲增艷，尹翠，等.嚴寒地區教學樓圍護結構節能改造分析[J].沈陽建筑大學學報：自然科學版，2017（3）：497～505.

[3]黃家鴻，童帥.AZO在夾層Low-E玻璃中的應用[J].建筑玻璃與工業玻璃，2016（5）：19～21.

[4]崔玉明，賀立俠，汪洋，等.淺談半導體LOW-E鍍膜在節能玻璃中的應用[J].建設科技，2016（17）：60～61.

[5]米春亮，王樹軍，王躍，等.三銀Low-e中空玻璃在嚴寒地區綠色機場中的應用[J].低溫建筑技術，2017，39（10）：141～143.