摘要：分析了鍍膜玻璃、中空玻璃和帶薄膜型熱反射材料玻璃的熱工特性，提出建筑節能  設計中玻璃材料應用的基本原則以及節能設計措施。
    關(guān)鍵詞：建筑節能  玻璃材料  熱工特性
l 、引  言
    采用大面積玻璃門(mén)窗(幕墻)是現代建筑的一種潮流，從80年代以來(lái)，我國玻璃幕墻以每年幾百萬(wàn)平方米的驚人速度發(fā)展。盡管每年都有關(guān)于玻璃幕墻工程的大小事故，然而它所具有的豪華、挺拔、超群的外觀(guān)以及不同玻璃色彩所呈現優(yōu)異彩繽紛的藝術(shù)效果，是其它外墻、門(mén)窗材料無(wú)法比擬的，因而吸引了許多建筑業(yè)主和建筑師。
    玻璃材料的透光系數、太陽(yáng)直射透射率、相對得熱以及傳熱系數等指標，對建筑的室內熱環(huán)境和采暖空調能耗影響很大，因此，在建筑設計上如何利用玻璃材料，了解其技術(shù)特性，做到減少能耗，是建筑師和采暖空調工程師急待注意的問(wèn)題。本文就目前采用的主要節能玻璃材料的技術(shù)指標，在建筑應用中的熱工特性進(jìn)行分析，提出建筑采光、節能如何選用玻璃材料的技術(shù)要點(diǎn)以及在建筑設計上應注意的問(wèn)題。
2、幾種節能玻璃材料特性
    目前采用的幾種節能玻璃材料主要有鍍膜玻璃、中空玻璃和帶薄膜型熱反射材料玻璃。一般建筑門(mén)窗占建筑能耗40％以上，因此如何正確選用這幾種材料具有重要意義。鍍膜玻璃主要有太陽(yáng)能熱反射玻璃、低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃。
2．1  太陽(yáng)能熱反射玻璃
    太陽(yáng)能熱反射玻璃又稱(chēng)陽(yáng)光控制玻璃。其非常大特點(diǎn)是利用鍍膜能透過(guò)可見(jiàn)光而把起加熱作用的遠紅外光反射到室外，同時(shí)玻璃材料吸收的太陽(yáng)熱能被鍍膜所隔離，使熱主要散發(fā)到室外一側，盡可能地減少太陽(yáng)的熱作用，使室內熱環(huán)境得到控制，同時(shí)減少眩光和色散，降低室內空調負荷和減少設備投入資金，從而達到節約空調費用的目的o這種熱反射玻璃的隔熱反射性能通常用陽(yáng)光系數(或遮陽(yáng)系數)表示，陽(yáng)光系數越低，鍍膜的性能也越好。設計人員可根據不同功能的建筑來(lái)選用不同性能的鍍膜來(lái)調節室內光線(xiàn)和控制輻射熱。圖1為鍍膜玻璃熱特性原理圖。太陽(yáng)能熱反射玻璃的主要技術(shù)指標見(jiàn)表1。
2．2  低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃
    低輻射玻璃(1LE)、多功能鍍膜玻璃(1MF)又稱(chēng)保溫鍍膜玻璃，這類(lèi)材料具有非常大的日光透射率和較小的反射系數，可讓80％的可見(jiàn)光進(jìn)入室內被物體所吸收，同時(shí)又能將90％以上的室內物體所輻射的長(cháng)波保留在室內。ILE和IkF大大提高了能量的利用率，在寒冷地區能有選擇地傳輸太陽(yáng)能量，同時(shí)把大部分的熱輻射反射進(jìn)室內，因此，在采暖建筑中可起到保溫和節能的作用。IMF與ILE相比，在熱傳輸控制方面作用相同，但在減少熱進(jìn)入方面IPL伊性能更為優(yōu)越c另外，低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃對不同頻譜的太陽(yáng)光透過(guò)具有選擇性，它能濾掉紫外線(xiàn)，避免室內家俱、圖片、藝術(shù)品等因紫外線(xiàn)照射而褪色，還能吸收部分可見(jiàn)光，可起到防眩光的作用，因此，廣泛用于美術(shù)館以及科學(xué)實(shí)驗樓等c低輻射玻璃的保溫作用見(jiàn)圖2。技術(shù)指標見(jiàn)表2。

2．3  中空玻璃
    中空玻璃是由2片(或3片)玻璃與空氣層組合而成。有些中空玻璃空氣間層為真空或充惰性氣體，因此具有優(yōu)良  的保溫隔熱與隔聲特性，在國外建筑中大量應用。如德國生  產(chǎn)的真空中空玻璃總厚度僅6mm，傳熱系數僅為1．512W／  (m2，K)，這樣，大大減少了室內外通過(guò)門(mén)窗的熱交換，降低  了建筑采暖空調能耗，限制了表面的冷凝現象，給人們的工  作、生活提供了舒適的室內環(huán)境。
    用不同的鍍膜玻璃或普通透明玻璃的多種組合，能形成  具有特殊性能的中空玻璃，產(chǎn)生出優(yōu)良的隔熱隔音和藝術(shù)效  果，尤其在大型公共建筑門(mén)窗、采光天棚中應用廣泛。中空玻  璃的熱特性原理見(jiàn)圖3，性能見(jiàn)表3、表4。
  2．4  薄膜型熱反射材料貼膜玻璃
    薄膜型熱反射材料是一種新型功能復合材料，它不僅能反射較寬頻帶的紅外線(xiàn)，還具有較高的可見(jiàn)光透射率，其光譜特性曲線(xiàn)見(jiàn)圖40由于在透明的PET、PC薄膜上形成晶態(tài)組分和界面組分的金屬膜，因而它具有高反射率、高透射率和選擇性透光特性。例如可見(jiàn)光透射率高達70％以上，而對太陽(yáng)光全光譜不同波長(cháng)反射率在75％以上，在3mm厚普通玻璃上貼一層隔熱膜片后，太陽(yáng)熱輻射透過(guò)減少82．5％，在建筑上有較為廣泛的應用前景，是一種良好的節能材料。
3、建筑門(mén)窗和幕墻玻璃的節能設計
    門(mén)窗往往是建筑圍護結構中保溫、隔熱和節能的薄弱環(huán)節。提高建筑玻璃材料的熱工性能，目的是控制窗或幕墻表面溫度冬季過(guò)低、夏季過(guò)高，節省采暖或致冷能耗。從國內外玻璃材料圍護結構的節能設計來(lái)看，通常主要采用以下幾種方法：
    (1)根據建筑的性質(zhì)、使用功能以及建筑所處的氣候環(huán)境條件來(lái)設計窗、幕墻，對建筑的窗墻比應有一定的控制，因為窗戶(hù)面積率直接影響建筑的采光及采暖空調的能耗，一般窗墻比應控制在O．3左右。
    尤其在嚴寒地區和炎熱地區，在設計大面積用玻璃門(mén)窗和幕墻時(shí)，要選擇采光、隔聲、熱工性能良好的新型玻璃材料。根據不同地區選擇不同的熱反射玻璃、Low—E復層玻璃(中空玻璃)以及保溫玻璃等材料。
    (2)根據建筑日照設計原理，合理設計窗戶(hù)挑糖或遮陽(yáng)措施，減小玻璃面的日照面積，降低夏季空調能耗。在進(jìn)行遮陽(yáng)設計時(shí)要考慮各個(gè)地區氣候特點(diǎn)，對于冬冷夏熱地區冬季需要日照，夏季需要遮陽(yáng)，應采用活動(dòng)式遮陽(yáng)措施。在設計遮陽(yáng)構造時(shí)要結合玻璃門(mén)窗、幕墻建筑的整體藝術(shù)效果，材料與顏色進(jìn)行考慮，而且形式要簡(jiǎn)單，美觀(guān)，便于清洗，安裝。    (3)在寒冷地區采用大面積玻璃門(mén)窗和幕墻時(shí)應采取保溫措施，防止“熱橋”產(chǎn)生，由于門(mén)窗和幕墻框大多為金屬材料，金屬和玻璃材料導熱系數大，當室內外溫差大時(shí)，應注意在門(mén)窗、幕墻框架格內加熱絕緣材料進(jìn)行保溫，以防止結露、掛霜，以減少能耗。加在幕墻豎框室內外均用熱絕緣橡膠密封條分隔，形成“熱斷橋”后，幕墻不產(chǎn)生結露現象，而且視野清晰。
    (4)注意視覺(jué)和冷凝現象。當采用保溫材料后，如防火材料或保溫隔熱材料接觸熱反射玻璃的背面，或在熱反射玻璃背后使用顏色不均勻的襯熱材料時(shí)，在某種光照狀態(tài)下，可能會(huì )產(chǎn)生視覺(jué)“穿透”現象，看到后面的物體。此外，如果在這些材料與玻璃間有潮氣或冷凝水積聚，也會(huì )使玻璃和保溫材料逐漸腐蝕，形成影響外觀(guān)的斑點(diǎn)。如圖5所示，采用遮擋結構，制造一個(gè)與視覺(jué)中空玻璃類(lèi)似的遮擋中空玻璃，清理視覺(jué)穿透現象，又保證了玻璃圍護結構的熱工特性。
    (5)玻璃窗(幕墻)還應滿(mǎn)足美觀(guān)，經(jīng)濟，耐久，維修，便于清洗的要求。合理選擇材料和構造形式，充分考慮使用的靈活性和非常大限度地減少能耗，因此，對立面分格大小，方向以及玻璃，框格顏色等均要滿(mǎn)足適用、經(jīng)濟、美觀(guān)的要求，使建筑呈現出多姿多彩和富麗堂皇的藝術(shù)效果o
 4、結  語(yǔ)
    玻璃材料在建筑設計中具有重要的作用，除了滿(mǎn)足建筑結構設計如強度，剛度，風(fēng)壓，抗震和溫度變形等要求外，在節能設計時(shí)應滿(mǎn)足節能?chē)o結構功能要求，要求建筑師能根據建筑的使用功能以及我國不同地區的氣候特點(diǎn)，正確選用各種節能玻璃材料，創(chuàng )造出新型建筑節能技術(shù)和設計方法。