節(jié)能玻璃光學(xué)熱工性能檢測分析研究

蔣佳春　唐海銀　鄧力偉　陳俊

摘 要：隨著我國節(jié)能環(huán)保經(jīng)濟發(fā)展理念的普及，各地區(qū)在建筑施工過程中，都會采用符合設(shè)計要求、節(jié)能的配套設(shè)施開展建設(shè)。玻璃作為幕墻建筑、外窗的主要使用材料，不僅要符合國家規(guī)定的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，還要具有良好的可見光透射比、導(dǎo)熱系數(shù)及遮陽能力。該文對節(jié)能玻璃的光學(xué)性能、熱工性能展開探討，通過不同玻璃光學(xué)性能分析，來盡可能保證建筑玻璃達(dá)到節(jié)能的效果。

關(guān)鍵詞：節(jié)能玻璃 光學(xué)性能 熱工性能 檢測

中圖分類號：TU524 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）01（c）-0077-02

建筑玻璃通常由SiO2、CaO或Na2O等化學(xué)成分組成，其對調(diào)節(jié)室內(nèi)外溫度、進(jìn)光量和照明具有重要作用。相比于普通玻璃，節(jié)能玻璃有著更加良好的光學(xué)性能、熱工性能，可以滿足多種建筑生產(chǎn)的需求。在對節(jié)能玻璃光學(xué)熱工性能檢測的過程中，要根據(jù)不同地區(qū)、不同玻璃的特性進(jìn)行分析，才能得到較為客觀、準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)。

1 節(jié)能玻璃光學(xué)性能、熱工性能的主要參數(shù)分析

1.1 可見光反射比、透射比

可見光反射主要針對380～780nm的可見光譜，可見光反射比則表示玻璃反射光/入射光強度的比值。而可見光透射比是在380～780nm的可見光譜內(nèi)，透過玻璃材料的可見光進(jìn)光量，與投射在其表面可見光光量的比值，這也是決定玻璃通透、室內(nèi)明亮度的重要因素。通常在節(jié)能玻璃的生產(chǎn)制作中，要控制入射光、反射光的進(jìn)光量數(shù)值，以保證玻璃幕墻免受反射光、入射光的“污染”。

1.2 太陽光直接反射比、透射比

太陽光直接反射比主要針對300～2500nm的太陽光譜，該比值是玻璃反射太陽光強/入射太陽光強，其功能在于對太陽光照射玻璃幕墻產(chǎn)生的熱量進(jìn)行反射。由于太陽光中存在可見光、紅外線和紫外線，且可見光、紅外線會形成較大熱量，對玻璃內(nèi)的環(huán)境造成影響。特別在玻璃幕墻呈現(xiàn)內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的情況下，可見光、紅外線將聚集于一點散發(fā)大量熱量，這就需要玻璃進(jìn)行熱量反射。而太陽光直接透射比，則是指透過玻璃的太陽光強/入射總太陽光強。透過玻璃太陽光包括可見光、近紅外線和紫外線的透射部分，這些光強能夠?qū)κ覂?nèi)亮度、溫度等產(chǎn)生影響。

1.3 遮陽系數(shù)

遮陽系數(shù)是指玻璃抵御、遮擋太陽光的能力，也是我國節(jié)能建筑規(guī)劃中最常考察的指標(biāo)。在考察某一玻璃遮陽系數(shù)的過程中，需要對其阻擋陽光向室內(nèi)輻射的情況進(jìn)行分析。通常遮陽系數(shù)越小，所起到阻擋陽光、防止輻射的效果就越好，現(xiàn)階段普通玻璃的遮陽系數(shù)在0.9左右，因此要對其表面進(jìn)行處理。但對于不同地區(qū)而言，并不是太陽輻射能量的透進(jìn)量越小越好。在南方地區(qū)玻璃遮陽系數(shù)越小，所帶來遮擋或抵御太陽光的效果更好；而對于寒冷的北方地區(qū)，則需要使用遮陽系數(shù)較高的玻璃，使盡可能多的太陽光能進(jìn)入室內(nèi)，以降低供暖消耗的能量，最終達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。

1.4 導(dǎo)熱系數(shù)

導(dǎo)熱系數(shù)是指玻璃進(jìn)行熱傳遞的能力，通常只針對存在導(dǎo)熱的熱傳遞形式。在均質(zhì)玻璃材料穩(wěn)定傳熱條件下，其1s內(nèi)通過1m2面積所傳遞的熱量，即為導(dǎo)熱系數(shù)瓦/米·度（W/（m·℃））。與玻璃遮陽系數(shù)相類似，導(dǎo)熱系數(shù)作為建筑節(jié)能的重要檢測指標(biāo)，導(dǎo)熱系數(shù)越小表明其傳熱性能越差、保溫性能越好。

2 節(jié)能玻璃光學(xué)性能、熱工性能的參數(shù)檢測研究

該文主要使用LAMBDA950紫外可見分光光度計（UV），對可見光譜250～2500nm內(nèi)的可見光、紫外線等進(jìn)行測定。之后利用PerkinElmer RX傅立葉變換紅外光譜儀，對在2500～25000nm以內(nèi)波段光能進(jìn)行檢測，最終得出節(jié)能玻璃的光學(xué)熱工性能。

2.1 節(jié)能玻璃的光學(xué)熱工性能計算公式及檢測流程

利用分光光度計儀器，進(jìn)行節(jié)能玻璃光學(xué)熱工性能的測量，可以對紫外光區(qū)280～380nm、可見光區(qū)380～780nm、近紅外光區(qū)780～1800nm的波長進(jìn)行測量，測量準(zhǔn)確度為可見光區(qū)精確至1nm以內(nèi)（誤差率1%），近紅外光區(qū)精確至5nm以內(nèi)（誤差率2%），以下即為分光光度計儀器要檢測的參數(shù)。

首先，可見光反射比、透射比的檢測，檢測人員要分別測量鍍膜玻璃內(nèi)面、膜面的數(shù)據(jù)。其計算公式如下：

其中ρe為太陽光直接反射比，ρ（λ）為試測樣品的太陽光直接反射比；τe為可見光透射比，τ（λ）為試測樣品的太陽光直接透射比（用%表示）。

之后為太陽光直接吸收比，其計算公式為：ae=1-τe-ρe。太陽光能總透射比的計算公式：g=τe+qi， ，。遮陽系數(shù)的計算公式為，τs通常取值為88%，用來表示厚度為3mm玻璃的太陽能總透射比。

從玻璃檢測與復(fù)驗數(shù)據(jù)可以看出：透明玻璃的采光、可見光透射比、遮陽能力等較好，而吸熱玻璃的可見光透射比、太陽光光譜透射比等性能較為優(yōu)良。最后中空玻璃在保溫性能、遮陽能力、密閉性與透光性方面有著較大優(yōu)勢，且南方地區(qū)與北方地區(qū)存在一定差別。

2.2 單片、夾層或中空玻璃導(dǎo)熱系數(shù)的檢測及結(jié)果分析

對于節(jié)能玻璃導(dǎo)熱系數(shù)的檢測與計算，通過會利用計算機模擬軟件，來進(jìn)行單片玻璃、夾層玻璃或中空玻璃等構(gòu)建的分析。該文主要采用紅外光譜儀，對節(jié)能玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)U值進(jìn)行檢測。首先玻璃的導(dǎo)熱公式為ht=a/d（ht為玻璃熱導(dǎo)W/（m·℃）；λ為導(dǎo)熱系數(shù)≈1W/（m·℃）；d為玻璃凈厚度以mm計）。

而單片玻璃、夾層玻璃導(dǎo)熱系數(shù)的公式為：（U為單片玻璃、夾層玻璃導(dǎo)熱系數(shù)W/（m·℃）；he為室外玻璃的傳熱系數(shù)W/（m·℃）；ht為室內(nèi)玻璃的傳熱系數(shù)W/（m·℃）；hi：玻璃熱導(dǎo)）。

之后對中空玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行計算，中空玻璃傳熱系數(shù)公式與單片玻璃相同，通常將室外玻璃的傳熱系數(shù)he值設(shè)定為23W/（m·℃）。通過實驗發(fā)現(xiàn)，節(jié)能玻璃中空氣體層厚度、玻璃厚度、玻璃輻射率等，都會對其導(dǎo)熱系數(shù)的大小產(chǎn)生影響。（1）在節(jié)能玻璃厚度逐漸增加的情況下，傳熱系數(shù)U值會逐漸減小，但U值減小的速率較慢。（2）在節(jié)能玻璃中空氣體層厚度增大，從1mm增加至15mm的情況下，傳熱系數(shù)U值會明顯減小，且其減小的速率也非常快。另外中空氣體層的氣體種類，以及玻璃輻射率的變化，也會對U值產(chǎn)生影響，玻璃輻射率增大時其傳熱系數(shù)也會逐漸增加。

3 結(jié)語

根據(jù)國家建設(shè)部規(guī)定的《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》得出，玻璃幕墻、建筑外窗在進(jìn)行施工的過程中，需要對施工材料、節(jié)能玻璃的各項參數(shù)進(jìn)行檢測，要按照不同地區(qū)的檢測類目進(jìn)行取樣送檢。在開展節(jié)能玻璃光學(xué)性能、熱工性能檢測的過程中，通常用到分光光度計、紅外光譜儀等儀器，對玻璃的可見光反射比、透射比，太陽光光譜透射比、反射比，以及遮蔽系數(shù)、熱傳遞系數(shù)等進(jìn)行檢測，以保證節(jié)能玻璃光學(xué)熱工性能的優(yōu)良。

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