淺議節能玻璃的品種及其發展

朱 孜，陽啟航

（貴州省建材產品質量檢驗檢測院，貴州貴陽 550016）

0 引言

隨著經濟社會發展，人們對生活條件的改善和居住舒適度要求進一步提高。據不完全統計，新建建筑80%以上的屬于高耗能建筑，既有建筑中，95%的建筑是高耗能建筑，建筑能耗接近社會總能耗的28%，因此，降低建筑能耗將對社會資源節約和減小碳排放具有重大意義。

在建筑維護結構中，門窗是能量損失最薄弱的部分，在門窗的構造中，玻璃的使用面積遠遠大于窗框的面積，有數據表明，通過玻璃損失的能量占門窗能量損失的80%。

根據玻璃的使用進行區分，主要分為建筑玻璃和工業玻璃，本文主要分析建筑節能玻璃的發展及其種類。在早期，建筑門窗用玻璃主要是普通的單層平板玻璃，該玻璃破壞時碎片大，易對人和財產造成較大的傷害?，F在的建筑門窗用玻璃，大量用到經過深加工處理的建筑安全玻璃，鋼化玻璃（鋼化玻璃強度高、破碎后碎片較?。约坝娩摶Ａг偌庸さ闹锌詹Ａ?、夾層玻璃等。

1 節能玻璃的具體功能

建筑圍護結構中，建筑門窗對建筑能耗影響巨大。門窗稱為建筑的眼睛，門窗的能源損耗占總能耗的50%，大力發展節能玻璃，對建筑節能意義重大。本文主要介紹節能玻璃的節能性、優缺點及發展方向，希望對玻璃材料的選用有一定的參考意義。

從建筑節能的需要考慮，玻璃材料除了要有安全性，也需要具有保溫性和隔熱性。

保溫性，玻璃的保溫性（K值）希望能達到與墻體相匹配。我國大部分地區，的現行規定，建筑物墻體的K值應小于1.5。因此，希望窗的K值最好也小于1.5，希望能“堵住”建筑物“開口部”的能耗漏洞。

隔熱性，玻璃隔熱性是用遮陽系數表征，太陽能量進入室內，和光譜波長有關。有研究表明：在波長300～2500nm范圍內，太陽光輻射能量占97%。其中，在近紅外光區780～2500nm，太陽光總輻射能量約占43%；在可見光380～780nm光區，太陽光輻射能量約占50%；在紫外線光區，太陽光輻射總能量約占7%。因此，玻璃隔熱性是盡可能阻止近紅外的進入。

在寒冷地區，當室外溫度低于室內溫度時，希望更多的紅外線透入室內，提升室內溫度；在炎熱地區，當室外溫度高于室內溫度時，則希望玻璃具有反射紅外線的能力，起到隔熱效果，可以不開或少開空調，達到節能目的。

窗戶是建筑的重要透光部位，當太陽直射時，太陽光透過玻璃向室內傳遞大量熱量，在夏天會極大地增加室內溫度，環境溫度高，舒適性差。要達到較為舒適的環境，少數地區可以通過開窗來實現，大多數地區需通過電扇或者空調來實現，耗能較大。為了更好理解玻璃隔熱原理，需要分析太陽光的組成，以確定能量最高的部分，選用合適的材料將太陽光的能量隔絕在室外。太陽光譜如圖1所示。

圖1 太陽光譜

當太陽光照射玻璃時，玻璃表現出反射、吸收和透射三種性質。太陽光透過玻璃的性質，稱為“透射”，以透光率表示。太陽光被玻璃阻擋，按一定角度反射出來，稱為“反射”，以反射率表示。太陽光通過玻璃后，一部分光能量被消耗，稱為“吸收”，以吸收率表示。太陽光照射玻璃時，反射率+吸收率+透光率=100%。因此，隔絕太陽熱量可以通過增加玻璃的反射率和吸收率來實現，反射率和吸收率增高，則透光率肯定會降低，室內接收到的太陽熱量自然就減少[1]。

節能玻璃的主要種類如圖2所示。其中吸熱玻璃、熱反射玻璃（陽光控制鍍膜玻璃）、低輻射鍍膜玻璃均是單層玻璃從光學角度考慮節能效果，中空玻璃和真空玻璃則是利用空氣和真空導熱性能差實現節能。

圖2 節能玻璃主要種類

2 常見節能玻璃和發展情況

2.1 吸熱玻璃

吸熱玻璃是一種能夠吸收太陽能中大量紅外線，并保持較高可見光透過率的平板玻璃。其特點是遮蔽系數，太陽能總透射比、太陽光直接透射比和太陽光直接反射比都較低，可見光透射比、玻璃的顏色可以通過玻璃中的金屬離子成分和濃度變化而變化[2]，但吸熱玻璃的可見光透過率低。

2.2 熱反射玻璃

熱反射玻璃（陽光控制鍍膜玻璃），可以對太陽光780~2500nm光區中的紅外線具有較高的反射能力，反射率可達20%～40%，甚至更高，讓室內溫度變化較小。

其表面鍍有薄膜，膜層對太陽能有一定的反射效果，阻擋太陽能進入室內。該玻璃的遮蔽系數、太陽能總透射比、太陽光直接透射比和可見光透射比都較低。太陽光直接反射比、可見光反射比較高，而傳熱系數、輻射率則與普通玻璃差別不大[3]。

2.3 低輻射鍍膜玻璃

低輻射鍍膜玻璃常常被稱為Low-E玻璃，是一種對波長在4.5～25μm范圍的遠紅外線有較高反射比的鍍膜玻璃，輻射率較低，一般在0.25以下。在冬季，可以反射室內暖氣輻射的紅外熱能，有效阻止紅外線向室外穿透，將熱能保護在室內。在夏季，馬路、水泥地面和建筑物的墻面在太陽的暴曬下，吸收了大量的熱量，并以遠紅外線的形式向四周輻射，Low-E玻璃可以阻隔部分熱量進入室內。

有資料報道：低輻射鍍膜玻璃在高溫下成膜，膜與玻璃結合牢固，耐久性能好，低輻射鍍膜玻璃輻射率和傳熱系數較普通玻璃低。不足之處是，機械性能和光學性能仍有待進一步提高，生產成本較高。

2.4 中空玻璃

中空玻璃有干燥氣體的空腔，其空腔通常為空氣，也可充入惰性氣體。在中空玻璃的內腔中，因有限的內腔限制了氣體的有效流動，氣體傳遞能量率降低，導熱性能大大降低，實現良好的中空玻璃保溫性能。同時，因內腔氣體對聲音傳播的阻礙，中空玻璃表現出良好的隔音效果。中空玻璃的特點是傳熱系數較低，與普通玻璃相比，其傳熱系數至少可降低40%。有報道指出：6mm+12mmA+6mm中空玻璃的傳熱系數2.7W（/K·m2）左右，對太陽光能量輻射有良好的阻礙效果。

中空玻璃的優點是無結露無結霧、視線好、隔音降噪性能優異。但中空玻璃制作工藝較復雜，玻璃與型材之間的密封性將直接影響中空玻璃的最終使用性能。

2.5 真空玻璃

真空玻璃的結構類似于中空玻璃，與普通中空玻璃不同的是內腔被抽空氣，其內腔中的氣體近乎真空。真空玻璃的隔熱原理是利用真空構造隔絕熱傳導，傳熱系數很低。據有關資料數據統計，真空玻璃的傳熱系數比普通玻璃的傳熱系數低6倍，比普通中空玻璃的傳熱系數低3倍，因此，真空玻璃的節能效果大大優于普通玻璃和普通中空玻璃。

真空玻璃的優點是較低的傳熱系數、極高的透視性能、較好的降噪和隔熱性。缺點是生產工藝較中空玻璃更復雜、設備投資較大、成本高。

吸熱玻璃、陽光控制鍍膜玻璃以及低輻射鍍膜玻璃都是單片玻璃，中空玻璃和真空玻璃通常由兩塊及兩塊以上的玻璃組合而成。現在的建筑中，中空玻璃已被廣泛使用，真空玻璃由于其成本高，還未能普及。可以將多種節能玻璃組合在一起，用吸熱玻璃、陽光控制鍍膜玻璃和低輻射鍍膜玻璃制作為中空玻璃，節能效果會更好。

隨著科學技術的進步和人們對美好生活的向往，節能玻璃的應用會越來越廣，高品質的真空玻璃或者是空氣層為惰性氣體的中空玻璃應用也會逐漸增加。

3 結論

節能已經成為永恒的追求，建筑節能關鍵在玻璃，節能玻璃必將成為建筑節能的利器。節能玻璃的研發及應用，一方面可以推動節能玻璃上下游產業鏈的升級改造，提升設備生產企業、玻璃生產加工企業的市場競爭力；另一方面可以促使節能玻璃產業鏈的上下游企業建立節能意識，早日實現碳達峰這個國家戰略目標。