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一、概述
我國是能源消耗大國,目前全國單位建筑面積能耗是發(fā)達國家的2-3倍以上,面對嚴峻的事實(shí),發(fā)展節能建筑刻不容緩。國家建設部提出:到2010年,新建建筑爭取1/3以上能夠達到節能建筑標準。同時(shí),{TodayHot}全國城鎮建筑總耗能要實(shí)現節能50%的目標。Low-E玻璃和熱反射鍍膜玻璃是建筑節能領(lǐng)域的主要材料,下面把這兩種玻璃性能比較一下。
二、熱能的形式及玻璃組件的傳熱
自然環(huán)境中的非常大熱能是太陽(yáng)輻射能,其中可見(jiàn)光的能量?jì)H占約1/3,其余的2/3主要是熱輻射能。自然界另一種熱能形式是遠紅外熱輻射能(圖1中虛線(xiàn)),其能量分布在4~50μm波長(cháng)之間。在室外,這部分熱能是由太陽(yáng)照射到物體上被物體吸收后再輻射出來(lái)的,夏季成為來(lái)自室外的主要熱源之一。在室內,這部分熱能是由暖氣、家用電器、陽(yáng)光照射后的家具及人體所產(chǎn)生的,冬季成為來(lái)自室內的主要熱源。
太陽(yáng)輻射投射到玻璃上,一部分被玻璃吸收或反射,另一部分透過(guò)玻璃成為直接透過(guò)的能量。被玻璃吸收太陽(yáng)能使其溫度升高,并通過(guò)與空氣對流及向外輻射而傳遞熱能,因此較終仍有相當部分透過(guò)了物體,這可歸結為傳導、{HotTag}輻射、對流形式的傳遞。
對暖氣發(fā)出的遠紅外熱輻射而言,玻璃不能直接透過(guò),只能反射或吸收它,較終僅以傳導、輻射、對流的形式透過(guò)玻璃,因此遠紅外熱輻射透過(guò)玻璃的傳熱是通過(guò)傳導、輻射及與空氣對流體現的。
玻璃吸收能力的強弱,直接關(guān)系到玻璃對遠紅外熱能的阻擋效果。輻射率低的玻璃不易吸收外來(lái)的熱輻射能量,從而玻璃通過(guò)傳導、輻射、對流所傳遞的熱能就少,低輻射玻璃正是限制了這一部分的傳熱。
以上兩種形式的熱能透過(guò)玻璃的傳遞可歸結為兩個(gè)途徑:太陽(yáng)輻射直接透過(guò)傳熱、對流傳導傳熱。
透過(guò)每平方米玻璃傳遞的總熱功率Q可由下式表示:
Q=630Sc+U(T內-T外)
式中630是透過(guò)3mm透明玻璃的太陽(yáng)能強度,(T內-T外)是玻璃兩側的空氣溫度,均是與環(huán)境有關(guān)的參數。
Sc和U是玻璃自身的固有參數,其含義如下:
Sc———玻璃的遮陽(yáng)系數,數值范圍0~1,它反映玻璃對太陽(yáng)直接輻射的遮蔽效果。
U———玻璃的傳熱系數,它反映玻璃傳導熱量的能力。
由此可見(jiàn),玻璃節能性的優(yōu)劣由U和Sc這兩個(gè)參數就完全可以判定。
三、不同玻璃的傳熱特性及參數
1、普通透明玻璃
透明玻璃(鈉鈣硅玻璃)的透射范圍正好與太陽(yáng)輻射光譜區域重合,因此,在透過(guò)可見(jiàn)光的同時(shí),陽(yáng)光中的紅外線(xiàn)熱能也大量地透過(guò)了玻璃,而3~5μm中紅外波段的熱能又被大量地吸收,這導致它不能有效地璧蔡舴淠???BR>對暖氣發(fā)出的波長(cháng)5μm以上的熱輻射,普通玻璃不能直接透過(guò)而是近乎完全吸收,并通過(guò)傳導、輻射及與空氣對流的方式將熱能傳遞到室外。
2、熱反射鍍膜玻璃
熱反射鍍膜玻璃———在玻璃表面鍍金屬或金屬化合物膜,使玻璃呈顯豐富色彩并具有新的光、熱性能。其主要作用就是降低玻璃的遮陽(yáng)系數Sc,限制太陽(yáng)輻射的直接透過(guò)。熱反射膜層對遠紅外線(xiàn)沒(méi)有明顯的反射作用,故對改善U值沒(méi)有大的貢獻。
在夏季光照強的地區,熱反射玻璃的隔熱作用十分明顯,可有效衰減進(jìn)入室內的太陽(yáng)熱輻射。但在無(wú)陽(yáng)光的環(huán)境中,如夜晚或陰雨天氣,其隔熱作用與白玻璃無(wú)異。從節能的角度來(lái)看它不適用于寒冷地區,因為這些地區需要陽(yáng)光進(jìn)入室內采暖。北方寒冷地區采用這種玻璃的目的就是追求裝飾效果。
3、Low-E玻璃(低輻射鍍膜玻璃)
Low-E玻璃———在玻璃表面鍍低輻射材料銀及金屬氧化物膜,使玻璃呈現出不同顏色。其主要作用是降低玻璃的U值,同時(shí)有選擇地降低Sc,一體改善玻璃的節能特性。
高透型Low-E玻璃,遮陽(yáng)系數Sc≥0。5,對透過(guò)的太陽(yáng)能衰減較少。這對以采暖為主的北方地區較為適用,冬季太陽(yáng)能波段的輻射可透過(guò)這種Low-E玻璃進(jìn)入室內,經(jīng)室內物體吸收后變?yōu)長(cháng)ow-E玻璃不能透過(guò)的遠紅外熱輻射,并與室內暖氣發(fā)出的熱輻射共同被限制在室內,從而節省暖氣的費用。
遮陽(yáng)型Low-E玻璃,遮陽(yáng)系數Sc<0。5,對透過(guò)的太陽(yáng)能衰減較多。這對以空調致冷的南方地區較為適用,夏季可非常大限度地限制太陽(yáng)能進(jìn)入室內,并阻擋來(lái)自室外的遠紅外熱輻射,從而節省空調的使用費用。
不同的Low-E玻璃品種適用于不同的氣候地區,就節能性而言,其功能已經(jīng)覆蓋了熱反射鍍膜玻璃。
4、幾種玻璃的綜合參數
以下中空玻璃的結構相同,鍍膜面位于中空玻璃的第2#面(室外玻璃的內表面)
說(shuō)明:6C表示6mm透明玻璃,CTS140、CES11、CEB12分別是南玻熱反射玻璃和Low-E玻璃型號。傳熱系數是美國ASHRAE標準條件下的數值。
以上數據是南玻集團工廠(chǎng)實(shí)際測量數值。
分析表明:在同等透光率下,遮陽(yáng)型Low-E玻璃具有更低的遮陽(yáng)系數Sc,這意味著(zhù)它在限制太陽(yáng)熱輻射的同時(shí),并不過(guò)多阻擋可見(jiàn)光的透過(guò),通俗地說(shuō),它將陽(yáng)光中的熱量過(guò)濾掉了。熱反射鍍膜玻璃獲得低遮陽(yáng)系數Sc的代價(jià)是,損失可見(jiàn)光的透過(guò),這會(huì )較大地影響室內的自然采光。
四、結束語(yǔ)
以上簡(jiǎn)述了兩種玻璃的主要熱學(xué)性能區別。目前,在國家產(chǎn)業(yè)政策的指導下、國家節能法規的約束下,Low-E玻璃的應用已非常廣泛,希望Low-E玻璃能走的更遠,希望國家科研部門(mén)及生產(chǎn)廠(chǎng)家能開(kāi)發(fā)出更高等的玻璃節能產(chǎn)品,在國家節能領(lǐng)域作出巨大貢獻。
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